Bestrijding van Legionella in koeltorens (deel 2)
Jan Gruwez & Stefaan Deboosere (Milieutechnologie, 2003)
Inleiding
In het vorig nummer van Milieutechnologie (N°6 - juni 2003) werd een beknopt overzicht gegeven van een aantal preventieve maatregelen waarmee bij voorkeur rekening wordt gehouden bij het ontwerp van een koeltoren. Er werden tevens een aantal technieken opgesomd om de kwaliteit van het suppletiewater te verhogen en aldus de kans op legionellagroei in het koelwatercircuit te verminderen. Niettemin zal dit meestal niet volstaan en zal een bijkomende conditionering van het recirculatiewater moeten worden toegepast. In deze bijdrage wordt het gebruik van een aantal oxiderende biociden beschreven. Hierbij komen ondermeer de dosering van natriumhypochloriet, chloordioxide, monochlooramine, waterstofperoxide en ozon, evenals het gebruik van koper/zilver ionisatie aan bod. In een derde deel zullen tenslotte nog de technieken elektrolyse, UV-desinfectie en ultrafiltratie nader worden toegelicht.
Beoordelingscriteria
Voor de bestrijding van Legionella in koeltorens kunnen diverse desinfectietechnieken worden toegepast. Hierbij kan een onderscheid worden gemaakt tussen de systematische en de focale technieken. De systematische technieken (zoals chlorering, peroxidatie, ozonisatie, koper/zilver ionisatie en electrolyse) desinfecteren de volledige installatie terwijl de focale technieken (zoals UV-desinfectie en ultrafiltratie) slechts een bepaald onderdeel van de installatie beschermen.
Zoals zal blijken uit de onderlinge vergelijking tussen de verschillende desinfectiemethodes, hebben alle technieken hun specifieke voor- en nadelen. Als belangrijkste beoordelingscriteria voor de evaluatie van de diverse bestrijdingstechnieken kunnen ondermeer worden vermeld:
Natriumhypochloriet
De dosering van natriumhypochloriet (NaOCl) kan zowel continu als discontinu worden toegepast. Bij de continue dosering wordt een relatief lage concentratie debietsproportioneel aan het koelwater toegevoegd. De vereiste dosering is afhankelijk van de samenstelling van het water. Ondermeer de concentratie aan ammoniakale stikstof in het water en de aanwezigheid van organisch materiaal in het systeem beïnvloeden in sterke mate de vereiste chloordosering. Meestal volstaat een concentratie van 1 tot 5 mg/l.
Bij discontinue dosering wordt een schokdosering toegepast (enkele uren) van een relatief hoge concentratie. Ook hier is de vereiste hoeveelheid afhankelijk van het type water. Als richtwaarde kan een dosering van 10 tot 20 mg/l worden vermeld.
De belangrijkste voordelen van deze techniek kunnen als volgt worden samengevat:
Als belangrijkste nadelen kunnen worden vermeld:
Chloordioxide
Chloordioxide (ClO2) is een gas dat is situ wordt aangemaakt uit een oplossing van natriumchloriet (NaClO2) door reactie met chloorwater (Cl2) en zoutzuur (HCl). Het gebruik als continue toepassing is af te raden gezien de maximale dosering beperkt is vanwege de vorming van chloriet en chloraat als nevenproducten. Voor de discontinue toepassing, waarbij gedurende enkele uren een schokdosering van een relatief hoge concentratie wordt toegepast, is de vereiste concentratie voor de bestrijding van Legionella ongeveer 1 tot 2 mg/l.
Ondanks het feit dat de voordelen van het gebruik van chloordioxide vrij gelijkaardig zijn als deze van de chloordosering, kunnen bijkomend nog de volgende extra voordelen aan de lijst worden toegevoegd:
In vergelijking met het gebruik van natriumhypochloriet kunnen echter de volgende nadelen worden vermeld:
Monochlooramine
Monochlooramine (NH2Cl) wordt gevormd door reactie van natriumhypochloriet met ammonium en kan zowel continu als discontinu worden toegepast. Voor continue dosering is een concentratie van 1 tot 2 mg/l in het systeem aanbevolen. Discontinue desinfectie vereist gedurende enkele uren een dosering van 2 tot 4 mg/l.
De voordelen van het gebruik van monochlooramine ter bestrijding van Legionella zijn gelijkaardig aan deze van de natriumhypochlorietdosering. Bijkomend kunnen echter nog worden vermeld:
Ook de nadelen zijn vergelijkbaar met deze van het gebruik van natriumhypochloriet. Niettemin dienen nog te worden toegevoegd:
Waterstofperoxide
Waterstofperoxide (H2O2) reageert in aanwezigheid van een katalysator (ijzer, mangaan, koper, nikkel, chroom,...) met organisch materiaal. Het gebruik ervan als bestrijdingsmethode voor Legionella is uitsluitend geschikt voor kortstondige, periodieke behandeling (24 uur). Daarbij moeten zeer hoge doseringen van minimaal 200 tot 500 mg/l worden toegepast.
De voordelen kunnen als volgt worden samengevat:
Het belangrijkste nadeel is ongetwijfeld het feit dat waterstofperoxide een zwak desinfectiemiddel is waardoor een zeer hoge dosering vereist is en het gebruik uit economisch oogpunt veelal onrealistisch wordt.
Ozonisatie
De vorming van ozon gebeurt via elektrische ontlading in gedroogde lucht of in zuivere zuurstof. Ozon veroorzaakt een destructie van de celwand bij doseringen van 1 tot 5 mg/l.
De voordelen van ozonisatie zijn:
Niettemin vertoont het gebruik van ozon een aantal belangrijke nadelen:
Koper/zilver ionisatie
Door elektrochemische reacties worden koper- (Cu2+) en zilverionen (Ag2+) aan het water toegevoegd. Deze ionen zijn toxisch voor de bacteriën daar ze de celeiwitten aantasten. Voor de bestrijding van Legionella zijn koper- en zilverconcentraties vereist van respectievelijk 0,20 tot 0,50 mg/l Cu2+ en 0,02 tot 0,08 mg/l Ag2+. De ionenconcentraties worden sterk beïnvloed door de hardheid en de pH van het water. Voornamelijk de afzetting van kalk op de elektrodes en de neerslagvorming van zilver reduceren de efficiëntie van deze techniek.
Het belangrijkste voordeel is ongetwijfeld het feit dat het een zeer efficiënte desinfectietechniek is waarbij er geen transport van chemicaliën plaatsvindt.
Niettemin zijn er een aantal belangrijke nadelen aan het systeem verbonden: