Фильтрационные методы обеззараживания систем горячего водоснабжения от легионелл Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

Серия 4. ХИМИЧЕСКОЕ МАШИНОСТРОЕНИЕ И ИНЖЕНЕРНАЯ ЭКОЛОГИЯ

Фильтрационные методы обеззараживания систем горячего водоснабжения от легионелл

Чл-корр. РАН д.т.н. проф. Систер В.Г., к.т.н. доц. Цедилин А.Н., к.т.н. доц. Иванникова Е.М.1, д.б.н. проф. Тартаковский И.С.2, Шульга Е.Г.1

Университет машиностроения 8 (499) 267-19-70, [email protected], [email protected], [email protected]

1ООО «Национальная Инновационная Компания» 8 (495) 623-58-77, [email protected] 2ФГБУ НИИ эпидемиологии и микробиологии им. Н.Ф. Гамалеи Министерства здравоохранения и социального развития РФ

8 (499) 193-30-01, [email protected]

Аннотация. В статье приведена бактериологическая оценка контаминации ле-гионеллами систем горячего водоснабжения помещений различных типов с температурным режимом в системах горячего водоснабжения 45 - 54 °С, способствующим размножению легионелл, и фильтрационных методов обеззараживания систем горячего водоснабжения. Описаны методы предотвращения активного размножения легионелл. Представлены данные по мониторингу концентраций ле-гионелл с использованием фильтров различных типов в системах горячего водоснабжения.

Ключевые слова: легионеллез, система горячего водоснабжения, фильтрация, антибактериальная эффективность, концентрация, биопленки, мониторинг

Введение

Современная концепция профилактики легионеллеза сформировалась за последние 10 лет и регламентируется рядом международных и национальных документов. Концепция профилактики основана на следующих факторах:

- повышении и поддержании высокой температуры в системе горячего водоснабжения до 65 - 70 °С;

- использовании гиперхлорирования - применения высоких концентраций хлорсодер-жащих соединений (двуокись хлора, монохлорамин);

- ионизации воды с помощью ионов серебра и меди;

- ультрафиолетовом облучении и озонировании;

- использовании фильтровальных насадок в душах и водопроводных кранах отделений групп риска [1].

Основная часть

На наш взгляд, фильтрационный метод очистки воды в настоящее время является наиболее перспективным для профилактики легионеллеза и других бактериальных инфекций с водным путем передачи в помещениях различных типов. Метод полностью исключает возможный контакт контингентов групп риска с возбудителями бактериальных нозокомиальных инфекций, распространяемых через систему водоснабжения. Метод требует регулярной замены фильтра.

Для оценки фильтрационного метода очистки воды в системах горячего водоснабжения был проведен мониторинг концентраций легионелл с использованием фильтров различных типов в системах горячего водоснабжения (таблица 1).

Таблица 1

Сравнение фильтров различных типов для очистки воды от Legionella pneumophila

в системах горячего водоснабжения

N. Наименование ^n модели ^n фильтра концентрац. n. Legionella ^n pneumophila n^ « C orni ng Glass Corp.» «Керамик фильтр» «Дион» Raifil RO894-550BP-EZ Aquasafe: AQF3

1010 КОЕ/литр 106 106 103 103 Не обнаружено

108 КОЕ/литр 106 104 102 102 Не обнаружено

Как видно из таблицы 1, приемлемой для дальнейших исследований антибактериальной эффективностью обладает фильтр водный антибактериальный Aquasafe: AQF3 с принадлежностями производства Палл Медикал (Pall Medical) (Великобритания).

Таблица 2

Антибактериальная эффективность водного фильтра Aquasafe

\ Количество \ повторов концентрац. Legionella pneumophila \ Повтор 1 Повтор 2 Повтор 3 Повтор 4 Повтор 5

1010 КОЕ/литр Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено

108 КОЕ/литр Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено Не обнаружено

Для подтверждения антибактериальной эффективности фильтра водного антибактериального Aquasafe: AQF3 с принадлежностями производства Палл Медикал (Pall Medical)

(Великобритания) в процессе мониторинга приготовленные водные суспензии штамма Le-

8 10

gionella pneumophila, серогруппа 1 Philadelphia 1 в концентрациях 10 и 1010 КОЕ/ литр воды последовательно пропускали через фильтр (5 повторов). По завершении фильтрации профильтрованную воду в объеме 0,2 мл высевали на буферный угольно-дрожжевой агар. Результаты исследований представлены в таблице 2.

Полученные экспериментальные результаты (таблицы 1, 2) позволяют сделать вывод, что в результате мониторинга концентраций легионелл с использованием фильтров различных типов в системах горячего водоснабжения приемлемой антибактериальной эффективностью, обеспечивающей требования для систем водоснабжения, обладает фильтр водный антибактериальный Aquasafe: AQF3 с принадлежностями производства Палл Медикал (Pall Medical) (Великобритания).

Для экспериментальных исследований водного антибактериального фильтра Aquasafe: AQF3 с принадлежностями производства Палл Медикал (Pall Medical) были выбраны типо-

Серия 4. Химическое машиностроение и инженерная экология вые помещения, использующие автономные технические средства нагрева воды до 55 °С и техническое помещение с нагревом воды до 75 °С.

Рисунок 1. Общий вид фильтра Аквасейф в сборке перед установкой в систему горячего водоснабжения

Фильтры Аквасейф в сборке (рисунок 1) устанавливались параллельно в душевых и водопроводных кранах, использовались круглосуточно с расходом 0,5 - 5.0 л/мин при давлении воды 0,6 МПа (6 кгс/см ) и температуре 45 - 54 °С и до 75 °С.

Таблица 3

Значения концентраций легионелл в горячей воде после фильтров по прошествии 1 недели исследований

Объекты исследований Концентрация легионелл (КОЕ/литр) ПЦР-РВ (КОЕ/литр)

Помещение 1(1 этаж) не обнаружено не обнаружено

Помещение 2 (4 этаж) не обнаружено не обнаружено

Помещение 3 (5 этаж) не обнаружено не обнаружено

техническое помещение (подвал) не обнаружено не обнаружено

Перед апробацией фильтра Аквасейф были определены значения концентраций легио-нелл в горячей воде исследуемых объектов. Концентрация легионелл в системах горячего

5 7

водоснабжения различных помещений достигала 10-10' КОЕ/литр, что свидетельствует о высоком уровне контаминации данных объектов.

После установки на раздаточных трубопроводах исследуемых объектов фильтров Аквасейф в сборке были определены значения концентраций легионелл в горячей воде после фильтрования по прошествии 1 и 3 недель (таблицы 3, 4).

Таблица 4

Значения концентраций легионелл в горячей воде после фильтров по прошествии

3 недель исследований

Объекты исследований Концентрация легионелл (КОЕ/литр) ПЦР-РВ (КОЕ/литр)

Помещение 1(1 этаж) не обнаружено не обнаружено

Помещение 2 (4 этаж) не обнаружено не обнаружено

Помещение 3 (5 этаж) не обнаружено не обнаружено

техническое помещение (подвал) не обнаружено не обнаружено

Из анализа данных таблиц 3 и 4 следует, что использование водного антибактериального фильтра Аквасейф: AQF3 с принадлежностями производства Палл Медикал (Pall Medical) (Великобритания) полностью очищает горячую воду от Legionella pneumophila.

Выводы

Legionella pneumophila в искусственных водных системах колонизирует различные поверхности (в т.ч. и фильтрационных микропористых элементов) с образованием биопленок, которые по мнениям специалистов, способствуют возникновению легионелеза.

Рисунок 2. Исходная микропористая поверхность фильтрующего элемента

В ходе работы была проведена оценка оптимального временного режима работы водного антибактериального фильтра Аквасейф для локального снижения концентраций легионелл в системах горячего водоснабжения с учетом особенностей выбранных объектов. Оценка проводилась по образованию биопленок, ассоциированных с легионеллами, на поверхности фильтрационного микропористого элемента фильтра, установленного в помещении 2 (4 этаж, максимальное загрязнение горячей воды легионеллами) с помощью электронной микроскопии (рисунки 2, 3, 4).

Т , . . Л ' V 1 СЙ-

/

Л*Л* ' /

1 » г* * 1»

И12/16/2010 тад НУ WD с!е1 ргевзиге HFW тос1е - 5 [лп -

4:21:03 РМ 6000 х 5.00 (¡V 12.0 тт ЕТО 2.12Е-3 Ра 49 7 ит ЭЕ Оиата 30

Рисунок 3. Микропористая поверхность фильтрующего элемента после эксплуатации в течение 1 недели

Рисунок 4. Микропористая поверхность фильтрующего элемента после эксплуатации

в течение 3 недель

На рисунках 3 и 4 показано, что циркулирующие в водопроводной воде микроорганизмы, адгезируются на поверхности фильтрующих микропористых элементов, образуют микроколонии, синтезируют экзоклеточный матрикс и объединяются в организованные смешанные биопленки. Скорость образования биопленок на фильтрах достаточно высока: через неделю на поверхности фильтров можно было видеть отдельные микроколонии (рисунок 3), а через 3 недели - организованные смешанные биопленки с хорошо видимыми отдельными бактериями при растрескивании экзополисахаридного матрикса внутри биопленок и при формировании номад (рисунок 4).

На основании представленных данных по формированию биопленок, ассоциированных с легионеллами, на поверхности фильтрационного микропористого элемента можно оценить оптимальное время работы водного антибактериального фильтра Aквасейф для локального снижения концентраций легионелл в системах горячего водоснабжения учетом особенностей выбранных объектов в 3 недели.

Дальнейшее использование водного антибактериального фильтра Aквасейф для локального снижения концентраций легионелл в системах горячего водоснабжения может привести, по аналогии с поверхностями увлажнения в центральных кондиционерах, к потере механической прочности, образованию микротрещин и, как следствие, попаданию легионелл в отфильтрованную горячую воду.

Полученные результаты показывают возможность использования фильтрационного метода для снижения концентрации легионелл в городских помещениях различных типов, оборудованных системой горячего водоснабжения и использующих оборудование, обеспечивающего пониженную, по сравнению с требованиями [7], температуру в системах горячего водоснабжения.

Работа выполнена при финансовой поддержке Mинистерства образования и науки Российской Федерации в рамках Соглашения о предоставлении гранта в форме субсидии № 14. ВЗ7. 21.Q67Q от 2Q.Q8.2Q12 г.

Литература

1. Систер В.Г., Тартаковский И.С., Цедилин A.H., Иванникова E.M. Особенности профилактики техногенного инфекционного заболевания легионеллеза в условиях лечения профилактических учреждениях // Здоровье населения и среда обитания. 2Q12 г. №12. С.39-40.

2. Прозоровский С.В., Покровский В.И., Тартаковский И.С. Болезнь легионеров. M.: Mеди-цина, 1984.

3. Онищенко Г.Г., Лазикова Г.Ф.,Чистякова Г.Г. и др. Эпидемиологическая характеристика вспышки легионеллеза в г. Верхняя Пышма. // Журнал микробиологии, эпидемиологии и иммунобиологии. 2008 г. № 2. С. 82-85.

4. Sabria M., Campins M. Legionnaires Disease: update on epidemiology and management options // Am.J.respir.med. 2003 г. № 2(3). С. 235-243.

5. Mетодические указания MYX 4.2.2217-Q7. M., Q1.Q8.2QQ7. Выявление бактерий Legionella pneumophila в объектах окружающей среды.

6. Систер В.Г., Тартаковский И.С., Иванникова E.M., Цедилин A.H., Ямчук A.^, Бочкова M.A. Термические методы обеззараживания систем горячего водоснабжения от легио-нелл. // Aльтернативная энергетика и экология^^ г. №5(часть 2) С. 111-113.

7. Санитарно-эпидемиологические правила и нормы СанПиН 2.1.4.2496-Q9, Q1.Q9.2QQ9. Гигиенические требования к обеспечению безопасности систем горячего водоснабжения.

8. Систер В.Г., Тартаковский И.С., Иванникова E.M., Шульга Е.Г. Легионеллез: причины возникновения, профилактические мероприятия // Известия MГТУ "MAM^1. 2Q12. №2 (14), т.4, с.283-287

9. Систер В.Г., Цедилин A.K, Иванникова E.M., Тартаковский И.С., Шульга Е.Г. Электрохимический метод обеззараживания систем горячего водоснабжения // Химическое и нефтегазовое машиностроение, №9, 2Q13t. с. 32-34