警惕细菌进入危险循环

嗜肺军团菌的危险循环- 从污水处理设备到环境大气

作者:Hans-Jürgen Bittermann 文章来源:弗戈工业在线 发布时间:2014-09-11
直到2013年秋季德国北莱茵-威斯特法伦州Warstein市的军团菌爆发时,还没有见到“来自污水处理设备的危险细菌”的相关报道,问题是,市政和工业水处理厂的运营商们在防护和消毒措施中投入了更多的资金,真的是拥有无懈可击的完美技术吗?

现在,谁想现在去Warstein市旅游,就不得不放弃这一计划:卫生管理部门已发出了通知。几周以来,不断有人感染军团杆菌的肺病、却总是找不出感染源。160人患病,2人死亡——主管当局和科学家们一直困惑不解。

今天我们知道了:军团菌病菌的来源是一家污水处理厂的净水设备,其利用Wester河水进行冷却。实验研究结果表明:冷却设备军团菌的基因与患者致病军团菌的基因是相同的。很明显:从冷却设备出来的、受到污染的微粒状物质是这次发病的罪魁祸首。但军团菌在冷却设备中的生长繁殖又是什么原因呢?波恩大学卫生和公共健康研究所传染病及传染病防治中心负责人Martin Exner先生在接受采访时描述了这一危险的循环过程,而这一切的起点则是这些未得到妥善处理的污水处理设备。

很长时间以来,在污水处理领域中就一直存在着军团菌——这一点与饮用水处理设备不同,饮用水生产设备中最重要的就是卫生、无菌,必须定期检查和监控——而污水净化处理是不对是否有菌进行控制的。对于污水处理技术领域的专业人士而言,军团菌并不是什么新鲜事物,正如德国水、污水和废弃物处理协会DWA文件中所描述的那样:在污水中含有大量的致病细菌。DWA报告提到:军团菌爆发与污水处理设备有关,这还是污水生物净化技术领域近百年发生的第一次。

病因研究的关键点即是:致病微细颗粒物产生于污水净化设备,湿式冷却设备产生的强大制冷功率冷却器中部分水蒸发掉——水蒸气从水循环中逃逸时所需的蒸汽焓同时携带大量微细颗粒物到周围环境中。

合适的消毒系统

德国机械设备制造业联合会VDMA在“蒸发冷却设备使用和维护保养注意事项和建议”(2008年版)中提出风险分析和使用运行时的维修计划(也包括了给水净化和水处理),进行风险评估、生态评估和经济性评估。实验室的分析和监控需遵循相关法规规定,实施二人管理制度,保证污水净化设备的经济运行,此前有BWT和KTK公司进行了成功的尝试(KTK专门从事能源优化,与BWT合作提供能源技术咨询和全面的风险分析)。

蒸发冷却系统可以称为是微生物的安乐国和极乐乡了—舒适的生长繁殖温度,充足的营养食物(空气中的花粉,灰尘等)。冷却循环系统中无限制生长的藻类、细菌和真菌促进了它们在管道、热交换器和冷却设备附件中的聚集,并加厚了热传导的过渡区:沉积的粘液(生物膜)有着比结钙更糟糕的后果——传热效果降低了4倍。在冷却塔中,滋生的微生物降低了冷却效果,甚至丧失功能,同时还带来了前面提到的卫生风险。

氯化、臭氧、二氧化氯、电解、紫外线照射、微滤及加热技术,这些都是市场中已有的半无菌、无菌水成熟的工艺技术了。

•利用臭氧处理冷却水:这种强氧化剂可以直接在现场生产出并自动化地定量加入到冷却水中。BWT公司称:污水处理厂可以同时获得两方面的好处:臭氧以其强氧化能力减少了冷却系统中有机物的生产和繁殖,生物植被也几乎可以完成降解;另一方面,可以明显减少细菌菌落总数。

•紫外线照射的污水消毒:Wedeco公司称:紫外线照射是一种性能可靠的、有利于环境保护的卫生消毒方法,并得到认证许可。在短波灭菌紫外线和病原体基因DNA的光化学交互作用下,微生物可以在几秒钟内失去活性。与化学消毒相比较,紫外线消毒不产生有害的副产品,并有两大优势:一是更好的杀菌消毒作用(尤其是杀灭病毒),二是时间极短和占地面积小。

•氯气消毒:氯是世界上最常用的杀菌消毒剂了。氯在水中溶解后生成次氯酸(HClO),据Grundfos公司介绍:次氯酸在PH值为5时的环境中杀菌消毒效果最好。

污水净化设备的投资

Warstein市污水处理厂的净化设备是按照两级洒水滤床法和活性污泥法进行污水净化。为了防止军团菌爆发重演,鲁尔水资源公司和市政部门投资700万欧元在Ortes建造了新的污水处理设备。鲁尔水资源公司在设备方面的投资达550万欧元,其他180万欧元由市政部门用在污水排放管道改造,保证不再向周围空气撒布有害致病菌。

第一预防措施即是,停止使用生物洒水滤床,采用向曝气池输送氧气的曝气工艺来代替。同时也安装一些可以移动应用的杀菌消毒设备,对污水净化循环系统进行消毒。受到军团菌污染的、靠近一家食品生产厂的预沉池将来也改做集水池使用。将会放弃原来使用的生物预处理工艺办法。

污水冷却设备的相关法规需要进一步完善

2013年8月,德国Warstein市爆发了欧洲第三大、也是德国最大的军团菌疫情。在这次疫情中有两人死亡、160人患病。2013年8月21日,确认是军团病疫情后,Soest区成立了突发事件处理小组,小组成员包括州卫生主管部门NRW的成员和伯恩大学卫生和公共健康研究所的成员。在追查病源起因时,成员与当地卫生主管部门密切配合,进行了实地考察,对两座冷却水塔进行了仔细的检验,当天就确定了导致军团病爆发的流行株,并在8月21日当天采取了卫生消毒措施,加强了这些设备的监控。

除查清冷却塔中的嗜肺军团菌外,污水净化处理厂的污水净化设备中、净化设备与市政污水净化设备之间的水道中、以及Wester和Möhne两条河流中都发现了高浓度的军团菌。军团菌对两条河流的污染被确认是从市政污水处理厂向河流排放废水开始的。当时的检测结果是:每100ml河水中的军团菌数量在11000~20000之间。

在关停冷却塔后并没有立刻阻止新患者的出现:从病菌感染到发病有20天的潜伏期,平均潜伏期为10天,必需等过了潜伏期后才能确定是否切断传染源。随后,在北莱茵—威斯法轮州的环境保护协调中心的安排下,成员对Soest地区、Arnsberg地区进行了一系列的检验。

德国工业化卫生处理企业和市政污水处理企业的污水净化设备成为这次嗜肺军团菌污染事件的扩散地,事件教训是,污水处理设备必须进行大量的杀菌消毒工作,并且原敞开式的活性净化池也需要遮盖起来,避免污染冷却塔等外围设备。

PROCESS:Exner教授,有文献记载因污水净化设备引起军团病疫情的记录吗?

Martin Exner:迄今为止,只有极个别的与污水净化设备有关的个案,且是污水处理厂的职工本身因设备清洁工作导致患病。其他两次重要的军团病疫情,也就是在Pas de Calais以及2005年Sarbsborg的疫情使人们可以联想到企业性的污水净化处理设备,通过冷却塔及空气清洗设备传播到厂区内不足200米的范围内造成热污染。在我的印象中,还没有市政污水处理设备成为军团病疫情传染源、感染周围居民的文献记录。

PROCESS:污水净化设备是不是特别适合细菌病毒的滋生?

Martin Exner:北莱茵-威斯法轮州的环境保护部在发现Warstein市出现了军团病疫情、在确认了Warstein污水净化设备中有着很高的军团菌浓度后,马上对类似的污水净化设备进行了全面的检查。检查结果证实:只有特定的几个设备、特别是污水受到了军团菌污染。污水处理设备中的水温一般会高达38℃,充足的营养为军团菌的繁殖、生长提供了良好的条件。污水净化设备在处理含有很高有机物的污水,例如油污、发酵液等污水时,更有利于军团菌的生长繁殖。另外,Pas de Calais军团病疫情的文献指出:用来净化油污的污水设备被检测出流行株的活性污泥污染了,由此可以得出结论:活性污泥同样也有军团菌在污水净化设备中扩散的风险。

PROCESS:您认为Warstein市污水净化设施的改造工作足够了吗?

Martin Exner:Warstein计划的改造措施是:把敞开式的曝气池封闭起来,减少污染;放弃循环曝气冷却及相关措施,在军团菌浓度较高时采用紫外线消毒、化学消毒等方法。就现在的认识水平来看,这些措施都是有意义的。另外,工业废水与市政废水之间的连接渠道也要在下水道辅助安装滤水毡垫给予保障。目前,北莱茵-威斯法轮州环境保护部专家组正在对相关方案进行论证。

PROCESS:这次是冷却设备把疾病传染给了人类,您认为诸如此类的设备有必要向卫生主管当局申报吗?怎样才能符合卫生技术要求使用这类设备?

Martin Exner:2010年乌尔姆市爆发疫情后,我们就要求现有和新安装这类设备的公司和部门需到市政主管当局进行申报;提出了改进现有技术规范以便更好地使用运行像冷却塔这类设备,定期进行军团菌的检查。在这方面,很遗憾德国并没有走到前面成为榜样,像英国、西班牙、法国等国家很早就确定了相关申报义务,对冷却塔类设备的使用运行也有着严格的规定。就常规的使用运行技术、消毒和清洁等工作来讲,德国工程师协会VDI已出台相应的技术规范了。从我们的观点来看,冷却塔的管理要更加严格一些,杀菌消毒要更加集中一些,尤其是在使用非氧化性的消毒剂时必需事后检验消毒结果如何。欧盟指令规定,在使用非氧化性消毒剂时不得只使用一种消毒剂,而是应使用几种消毒剂以避免细菌的选择性。

0
-1
收藏
/
正在提交,请稍候…