Mikrobiologický rast patrí spolu s tvorbou usadenín k najzávažnejším problémom spojeným s chladiacou vodou. Mikroorganizmom sa dobre darí najmä v miestach, kde sa usadzujú korózne produkty. Vytvára biofilmy, ktoré predstavujú nielen zdravotné riziko, ale aj izolujú teplosmenné plochy, čím sa znižuje účinnosť prenosu tepla. Prostredie chladiacej veže je ideálne pre baktérie rodu Legionella a jej šírenie vo forme aerosólu do okolitého prostredia.

Legionella

K rodu Legionella v súčasnosti patrí asi 60 popísaných druhov baktérií, pričom najčastejšou príčinou problémov je baktéria Legionella pneumophila . Ide, rovnako ako v prípade ostatných legionell, o baktériu tyčinkovitého tvaru. Vo vode je úplne bežná a pri nižších teplotách sa vyskytuje v množstve, ktoré nie je pre človeka nebezpečné. Legionella nemá žiadny vplyv na organoleptické vlastnosti vody (teda na chuť a zápach) a pokiaľ sa dostane do tráviaceho traktu nevyvolá žiadne zdravotné problémy. Tie sa však môžu vyskytnúť pri vdýchnutí baktérie. Pokiaľ sa totiž legionella dostane do pľúc, môže vyvolať tzv. legionársku chorobu alebo miernejšiu formu tohto ochorenia známu pod názvom Pontiatická horúčka.

Ilustrácia legionelly

Záludnosťou tejto choroby sú práve jej prejavy, pretože sú na prvý pohľad nerozoznateľné od bežného respiračného ochorenia. V prípade Pontiatickej horúčky sa choroba väčšinou prejavuje ako chrípka a nie je potrebná špeciálna liečba. Žiaľ, už tomu nie je tak v prípade legionárskej horúčky, ktorej najdôležitejším príznakom je práve ťažký zápal pľúc. Pokiaľ nie je choroba včas rozpoznaná a liečená, môže byť aj smrteľná.

Názov legionárska choroba odkazuje na zraz legionárov konaný v roku 1976 v jednom hoteli vo Philadelphii. Vtedy tu ochorelo vyše 200 ľudí vinou znečistenej klimatizácie, v ktorej sa legionella premnožila.

Nebola to ale prvá epidémia vyvolaná legionelou. Za prvú zmienku o legionárskej chorobe sa považuje epidémia zápalu pľúc, ktorá v roku 1959 postihla americký štát Minesotta. Zdroj epidémie nebol nikdy nájdený, avšak, keď bola o 20 rokov neskôr na preživších pacientoch vykonaná lekárska štúdia, zistilo sa, že majú v krvi viac protilátok práve proti baktérii legionella ako ľudia, ktorí sa nenakazili. Pravdepodobným zdrojom nákazy vtedy bola práve chladiaca veža.

Chladiaca veža tiež stála za najväčšou epidémiou legionárskej choroby vo Francúzsku. V roku 2004 sa legionella rozšírila v aerosole z chladiacich veží v petrochemickej továrni v meste Pas-de-Calais a celkom 18 ľudí na chorobu zomrelo.

Chladiace veže

Chladiace veže sa radia medzi atmosférické chladiče, teda chladiče, pri ktorých je okruh chladiacej vody otvorený av priamom kontakte s atmosférou. Pracujú tak, že odvádzajú teplo pomocou odparenia chladiacej vody a ohriatia v prúde vzduchu. Čo sa konštrukcie týka, jedná sa o široký komín podopieraný veľkým množstvom nožičiek Väčšina vnútorného priestoru chladiacej veže je prázdna. Systém chladenia je umiestnený v dolnej časti chladiacej veže. Je tvorený sústavou kanálov a zavodňovacích rúrok z plastu, ktoré rozvádzajú teplú vodu privádzanú na centrálny vstup do trysiek, ktoré vodu rovnomerne rozstrekujú po celom priestore chladiacej veže. Otvory v spodnej časti veže, tvorenými podpornými nôžkami, prúdia do vnútorného priestoru veže studený vzduch. Kvapôčky vody padajú dole a sú ochladzované práve týmto studeným vzduchom. Ochladená voda je zhromažďovaná v nádrži pod vežou a potrubím je odtiaľ vedená do čerpacej stanice. Prúdenie vzduchu vo veži vytvára tzv. komínový efekt, ktorý je založený na stúpaní teplého vzduchu, vďaka jeho nižšej hustote, a klesaniu vzduchu studeného, ​​ktorý sa drží pri päte veže.

Hlavnou príčinou vzniku biofilmov, koróznych vrstiev a usadenín v celom chladiacom okruhu sú nečistoty obsiahnuté vo vzduchu. Tie sú strhávané kvapôčkami vody, dostávajú sa do systému a stávajú sa zdrojom bakteriálneho rastu, živín a zvyšujú obsah minerálnych látok vo vode.

Prierez chladiacou vežou

Riziká spojené s mikrobiologickou kontamináciou chladiacej vody

S chladiacimi vežami sa stretneme nielen pri jadrových a tepelných elektrárňach, potrebné sú aj v ďalších prevádzkach, napríklad v hutiach, rafinériách či chemičkách. Aerosól legionell sa môže vplyvom prirodzenej alebo nútenej ventilácie šíriť do okolitého prostredia a môže byť vdychovaný osobami v ich dosahu. Čím bližšie v smere vetra je chladiaca veža umiestnená k osobám, tým je nákaza pravdepodobnejšia. Uvádza sa, že v popísaných prípadoch bol aerosól legionell detekovaný až vo vzdialenosti 300 metrov od jeho vzniku.

Minimalizácia rizika výskytu legionelly v chladiacom okruhu

Najdôležitejšia je samozrejme prevencia. V praxi to znamená čo najviac obmedziť koróziu v systéme a tiež čo najviac zamedziť tvorbe usadenín a ďalej vykonávať dezinfekciu vody v systéme na zamedzenie mikrobiálneho rozvoja.

Nutné je tiež kontrolovať biologickú aktivitu, pretože zvýšené koncentrácie mikroorganizmov v chladiacej vode môžu podporovať rozvoj legionell a tiež ich rezistenciu voči vyššej teplote. Navyše, pokiaľ sa legionelly vyskytujú spolu s niektorými prvokmi, môže tiež rásť ich schopnosť vyvolať ochorenie.

Čo sa týka rýchlej kontroly biologického stavu systému, dnes sú na trhu prístroje, ktoré umožňujú veľmi rýchlo stanoviť množstvo látky zvanej ATP (adenosintrifosfát), ktorý je zásobárňou energie pre všetky organizmy, a bude teda prítomný vo všetkých organizmoch vyskytujúcich sa vo vode. Nevypovedá to ale nič o tom, koľko a hlavne aké mikroorganizmy sú v systéme prítomné, ale jedná sa o rýchly a účinný spôsob stanovenia celkovej úrovne bakteriálneho znečistenia.

Obmedzenie vzniku korózie a usadenín

Korodované časti rozvodov chladiacich systémov aj usadeniny sú vhodným povrchom na uchytenie nežiaducich biofilmov, ktoré môžu obsahovať aj legionelly. Bakteriálny rast v biofilmoch a usadeninách je horšie odstrániteľný dezinfekciou, takže môže byť zdrojom sekundárnej kontaminácie vody. Aj z týchto dôvodov je dobré vzniku korózie aj usadenín predchádzať.

Oproti bežným vykurovacím systémom sú otvorené atmosférické chladiče špecifické odparovaním vody a kontaktom so vzduchom. Preto sa mení koncentrácia látok rozpustených v chladiacej vode, voda sa odparom zahusťuje a môžu sa do nej dostávať aj ďalšie látky z okolitého prostredia. Nedá sa teda využiť rovnovážna koncentrácia uhličitanu vápenatého CaCO ₃ a voľného oxidu uhličitého CO ₂ , pri ktorej nedochádza ani ku korózii, ani k vzniku usadenín. Kontaktom s atmosférou tiež do chladiacej vody dostáva kyslík a ďalšie plyny, ktoré zvyšujú koróziu. Je nutné využitie špeciálnych chemických látok – antiskalantu (látky zabraňujúce vzniku usadenín a zrazenín), dispergantu (pre udržovanie nerozpustených látok vo vznose) a inhibítorov korózie.

Ďalšou nutnou činnosťou pre zamedzenie vzniku usadenín v otvorených systémoch je tzv. odlúhovanie, teda odpúšťanie časti zahustenej vody a dopúšťanie vody novej, ktoré znižuje obsah látok rozpustených vo vode a znižuje tým aj jej zrážanie.

Ďalším faktorom podporujúcimi koróziu je použitie rôznych kovov. Použitie rôzne ušľachtilých kovov v jednom systéme totiž spôsobuje elektrochemickú koróziu, kedy dochádza ku korózii menej ušľachtilého materiálu (napr. ocele, za súčasnej prítomnosti medi). Zvyšovať koróziu môže aj obsah chloridov v chladiacej vode, obzvlášť pri súčasnej prítomnosti kyslíka, takže chloridy by mali byť pokiaľ možno minimalizované.

Vlastný mechanizmus dezinfekcie vody je založený na usmrtení legionell, ako všetkých ostatných mikroorganizmov, a to najprv vo voľnej vode. Až v druhom kroku sú redukované v biofilme. Z biofilmu však nie je možné odstrániť všetky legionelly, a tak ich časť vždy zostáva. Pokiaľ teda nastanú vhodné podmienky, môžu sa legionelly uvoľňovať späť do vody. Regulácia všetkých mikroorganizmov sa vykonáva pomocou vhodného biocídu s rôznymi účinnými dávkami. Dávkovanie biocídu môže byť nepretržité alebo šokové.

Ako pomocné činidlo sa do vody pridávajú biodispergátory, ktoré zamedzujú usadzovaniu biologických nánosov a tým zvyšujú účinnosť používaného biocídu. Pri výbere biodispergantov a ďalších pridávaných činidiel (napr. činidiel zabraňujúcich vzniku usadenín a pod.), je potrebné mať na pamäti, že niektoré látky môžu poškodzovať ochranné protikorózne vrstvy.

Dezinfekčné činidlá

Pretože sú atmosférické chladiče otvoreným systémom, dostáva sa do nich rôzny biologický materiál – hmyz, peľ, lístie, baktérie… Táto organická hmota je zdrojom aj živnou pôdou rastu mikroorganizmov, ktorému je nutné zabrániť použitím dezinfekcie.

Klasické metódy chemickej dezinfekcie sú založené na chlorácii. Pre chladiace okruhy sa ako vhodnejšia alternatíva javí tzv. chlórdioxid (oxid chloričitý – ClO ₂ ). Jeho hlavnou výhodou oproti plynnému chlóru je lepšia rozpustnosť v studenej vode, vyznačuje sa tiež vyššou dezinfekčnou kapacitou a vyššou účinnosťou v zásaditejšej oblasti (teda pri vyššom pH). Chlórdioxid je možné úspešne použiť na odstránenie biofilmov z vodovodného potrubia aj pri pH väčšom ako 7. Výhodou je tiež predĺžený reziduálny účinok, ktorý mu umožňuje prenikať aj do biofilmov, čo sa nedá povedať o chlóre ani o ozóne. Chlórdioxid zažil práve v súvislosti s legionellami najväčší boom, je ale účinný aj pri odstránení ďalších baktérií a vírusov, ktoré sú voči bežne používaným chemickým činidlám rezistentné. V porovnaní s plynným chlórom je tiež menej toxický.

Generátor oxidu chloričitého, dezinfekcia pitnej, teplej úžitkovej, odpadovej a priemyselnej vody. Najúčinnejšia metóda odstránenia legionelly. Viac info >>

Legislatíva

Zloženie chladiacej vody pre priemyselné okruhy udáva norma STN 75 7171. Norma sa samozrejme nevzťahuje len na obehovú vodu, ale aj na všetku vodu pridávanú do okruhu za účelom doplnenia strát z odparu a z odlúhu.

Záver

Aj keď sa na prvý pohľad môže zdať, že na čistotu a mikrobiologickú nezávadnosť chladiacej vody nemusia byť kladené také požiadavky ako na vodu pitnú, opak je pravdou. Okrem strát prenosu tepla, spôsobených povlakom koróznych produktov, usadenín a biofilmov, môže v systémoch využívajúcich atmosférické chladiče hroziť aj premnoženie baktérií rodu legionella, ktoré môže viesť k ohrozeniu zdravia pracovníkov, ale aj civilných osôb vystavených aerosólu legionell. Epidémia legionárskej choroby, ktorá v roku 2004 postihla petrochemický závod vo Francúzsku, preukázala, že je dôležité monitorovať nielen kvalitu pitnej a úžitkovej vody, ale tiež vody používanej na chladenie.

Pre zamedzenie množenia legionell je dôležitá prevencia, teda obmedzenie koróznych dejov a tvorby usadenín minerálnych látok, a taktiež dostatočná dezinfekcia chladiacej vody. Veľmi dobré predpoklady pre použitie v chladiacich okruhoch vykazuje chlórdioxid (ClO ₂ ), ktorý sa oproti plynnému chlóru vyznačuje lepšou rozpustnosťou v studenej vode, vyššou dezinfekčnou kapacitou a schopnosťou hubiť rezistentné baktérie aj v malých koncentráciách.