文/朱志強(qiáng) 梅州市碧桂園房地產(chǎn)開發(fā)有限公司 廣東梅州 514021

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?？梢酝ㄟ^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]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

圖1 紫外線消毒設(shè)備圖

（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)，很難見到可見光。在黑暗條件下，6h后紫外線消毒過的水中細(xì)菌數(shù)超過規(guī)定值，而在集中熱水供應(yīng)系統(tǒng)中，剩余的熱水通過回水系統(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?。欢鴿岫却笥?NTU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換熱器進(jìn)行加熱后通過熱水配水管網(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。

圖2 醫(yī)院和賓館的熱水供應(yīng)流程圖

圖3 醫(yī)院和賓館紫外線設(shè)備安裝示意圖

圖4 公共浴室紫外線設(shè)備安裝示意圖

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)沒有被使用的熱水通過回水管網(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。《公共浴池給排水技術(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)停滯的熱水通過強(qiáng)制回流管道再次進(jìn)入加熱系統(tǒng)，又經(jīng)過紫外線消毒設(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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