باکتری لژیونلا

باکتری لژیونلا چیست؟

تقريبا يک ربع قرن پيش، در اثر ابتلا به يک بيماری مرموز در همايش نظامی لژيون آمريکا واقع در فيلادلفيا بيش از 200 نفر مريض شدند که در نهايت 20 نفر در اثر ابتلا به اين بيماری که به نام بیماری لژيونر معروف شده است، جان خود را از دست دادند. يک سال بعد در سال 1977 باکتری عامل اين بيماری کشف شد که نام آن را باکتری لژيونلا پنوموفيليا نهادند.

باکتری لژیونلا در چه محیطی رشد می کند؟

ميکروب لژيونلا به طور طبيعی در چوب‌ها، برکه‌ها، درياچه‌ها و گل و لای يافت می‌شود. از آنجا که این ميکروب‌ها از طريق تقسيم سلولی تکثير می‌يابند، بعد از گذشت چند ساعت يا چند روز، ميليون‌ها ميکروب توليد می‌شود.

” آب محیط بسیار مناسبی برای رشد باکتری لژیونلا است”

از اواسط دهه 1970 مقالات زيادی در خصوص چگونگی رشد ميکروب لژیونلا، بيماری‌زايی آن، علائم بيماری و روش‌های پيشگيری از آن نوشته شده است.

بیماری لژیونر

باکتری لژیونلا چگونه پیشرفت می کند؟

پيشرفت بيماری لژیونر طی چندين مرحله صورت می‌گيرد؛ ابتدا ميکروب لژيونلا بايد مسير خودش را به سمت يک مکان مناسب برای رشد و تکثير پيدا کند. وقتی آب حاوی اين باکتری به شکل ذرات ريز بخار در هوا پخش گردد، در اين صورت باکتری قادر است که به يک ميزبان مستعد منتقل شود.

باکتری لژيونلا می‌تواند از طريق دوش‌ها، شير‌های آب، جکوزی‌ها، تجهيزات درمانی تنفس، فواره‌های تزئينی و حتی مه سازه‌ها به جريان هوا وارد شود.

هنگامی که ميکروب‌ها تنفس شوند، به عميق‌ترين قسمت شش‌ها مهاجرت کرده و در آنجا به تکثير خود ادامه می‌دهند و در اين قسمت است که عفونت رخ داده و علائمی شبيه پنومونی ايجاد می‌کند.

برآورده شده است که هرساله بين 10000 تا 100000 نفر در ايالات متحده، به اين بيماری مبتلا می‌شوند. البته تعداد دقيق موارد ابتلا به اين بيماری مشخص نيست زيرا علائم بيماری لژيونر و بیماری پنومونی به هم شباهت زيادی دارند و بسياری از موارد لژيونر ممکن است به اشتباه پنومونی تشخيص داده شوند.

به علاوه يک نوع از زير گروه اين باکتری می‌تواند باعث ايجاد تب pontiac با علائمی شبيه سرماخوردگی شود.

روش مناسب کنترل بیماری لژیونر چیست؟

روش مناسب برای کنترل اين بيماری، از بين بردن باکتری سبب آن است اما از آنجا که اين باکتری به طور طبيعی در محيط يافت می‌شود و نيز دوازده نوع از باکتری لژيونلا و تعداد زيادی از زير گروه‌های آن وجود دارند، از بين بردن کامل اين باکتری عملا امکان پذير نيست.

مهندسان تاسيسات بايد اين نکته را در نظر داشته باشند که بهترين راه کنترل اين بيماری، برداشتن و حذف کردن قسمت‌ها و مکان‌هايی است که باکتری در آنها به سرعت رشد و تکثير می‌يابد که به اين مکان‌ها اصطلاحاً اَمپلی فاير می‌گويند.

شرایط رشد و تکثیر باکتری لژیونلا

باکتری‌ها برای رشد خود به آب دمای بالا و منبع غذايی نياز دارند. باکتری‌ها معمولا در دمای بين 68 تا 22F (20 تا 50C) رشد می‌کنند و محدوده دمای ايده‌آل برای رشد باکتری لژيونلا بين 95 تا 115p (35 تا 46C) است.

اين باکتری در آب با دمای 131F(55C) نمی‌تواند زنده بماند و نگه داشتن دما در بالای 140F (60C) برای از بين بردن باکتری ضروری است. با در نظر گرفتن موارد مذکور، مخازن ذخيره آب داغ يکی از مهمترين آمپلی‌فايرها و منابع اصلی تقويت کننده رشد ميکروب می‌باشند. برج‌های خنک‌کن و کندانسورها تبخيری نيز از ديگر منابع مناسب برای تکثير ميکروب محسوب می‌شوند.

يکی از جامع‌ترين گزارش‌هايی که در مورد بيماری لژيونر منتشر شده، مقاله‌ای است که توسط هيات مديره انجمن مهندسان تاسيسات آمريکا به تاييد رسيده است که در اين مقاله تصريح شده است که جهت به حداقل رساندن رشد باکتری، بايد درجه حرارت آب به نحوی کنترل شود که خارج از محدوده دمايی مناسب برای رشد باکتری باشد.

رشد باکتری لژیونلا

باکتری لژیونلا در مخازن آبی

سيستم‌های آبی در هتل‌ها، بيمارستان‌ها، آسايشگاه و مراکز به گونه‌ای هستند که شرايط را برای شروع بيماری لژيونر مهيا می‌کنند. در اين ساختمان‌ها معمولا بخار به منظور گرم کردن آب مورد استفاده قرار می‌گيرد و سپس آب گرم شده در مخازن حجيم و بزرگی ذخيره می‌شود.

در اين مخازن، شرايط بسيار مناسبی برای رشد و تکثير باکتری‌ها فراهم می‌شود زيرا دمای آب در آنها در محدوده‌ی 110F (43C) تا 120F (۴۹C) است که برای رشد باکتری ايده‌آل می‌باشد. در اين مخازن با استفاده از يک پمپ سيرکولاتور، دمای آب در تمام قسمت‌های مخزن بطور يکنواخت حفظ می‌شود.

به علاوه پوسته‌ها و ديواره مخازن ذخيره و نيز لوله‌ها، منبع غذايی مناسبی را برای باکتری‌ها فراهم کرده و آنها را در مقابل دماهای بالا و ضد عفونی توسط مواد شيميايی محافظت می‌کند.

سوالی که اينجا مطرح می‌شود اين است که چگونه می‌توان مقدار زيادی از آب داغ را در يک محدوده دمايی مطلوب بدون استفاده از مخازن ذخيره آب داغ تهيه کرد؟ 

باکتری لژیونلا در مخازن آبی

توليد آب داغ آنی بدون مخزن چیست؟

همانطور که می دانید بخار یک منبع انرژی موثر و کارآمد برای گرم کردن آب جهت کاربردهای تجاری و صنعتی است. از آنجایی که مخازن آب داغ محل مناسبی برای رشد باکتری‌ لژیونلا هستند، بهتر است از روش دیگری برای تولید آب داغ استفاده نمود.

سیستم توليد آب داغ آنی بدون مخزن بهترین روش برای گرم کردن آب بوده و به باکتری ها اجازه رشد و تکثیر نمی دهد. دو نوع اصلی از اينگونه سيستم‌ها طراحی شده‌اند که در هر دو نوع، مخازن که آمپلی فایر و جايگاه تكثير باکتری‌ها می‌باشند حذف گرديده‌ اند.

اين دو نوع سيستم اختلافات قابل ملاحظه‌ای با یکدیگر داشته و بر اساس نحوه پاسخ و عملکردشان از يكديگر متمايز می‌شوند. یکی از آنها که بر پايه‌ی اصل بخورند feedback نام دارند و دیگری بر مبنای اصل پيشخوراند feed-forward عمل می‌کند.

سیستم تولید آب داغ آنی از نوع feedback 

سيستم‌های توليد آب داغ آنی از نوع feedback، زمانی از خود عکس العمل نشان می‌دهند که به آب داغ نياز باشد و بين زمانی که سيستم احساس می‌کند که به آب داغ بيشتری نياز است و زمانی که بوسيله بخار، آب را گرم می‌کند تاخير و ديركرد اندکی وجود دارد. 

در اين نوع سيستم يک احساس گر (sensor) داخل لوله آب خروجی تعبيه شده است. اين احساس گر، سيگنال حرارتی را از طريق يک لوله مولينه به شير تنظيم‌کننده دما منتقل می‌کند.

اين شير فشار، بخاری را که به قسمت مبادله‌کننده حرارتی وارد می‌شود تنظيم کرده و بدينوسيله دمای آب خروجی را کنترل می‌کند. دمای آب در اين سيستم به اندازه کافی بالا نمی‌رود تا بتواند باکتری‌ها را سريعا از بين ببرد.

 نابودی باکتری‌ها در دمای ۱۵۸F (۷۰C) يا بالاتر رخ می‌دهد، در حالی که دمای آب خروجی معمولا در محدوده‌ای است که باکتری‌ها می‌توانند در آن زنده بمانند.

سیستم feed-forward

سیستم تولید آب داغ آنی از نوع feed-forward 

سيستم‌های توليد آب داغ آنی از نوع feed-forward به گونه‌ای ديگر عمل می‌ کنند. آنها آب بسيار داغ را با آب سرد مخلوط می‌کنند تا دمای آب به محدوده 110F (43C) تا 120F (49C) برسد. همانطور که قبلا ذکر شد در اين نوع سيستم نیز همانند سیستم feedback، مخازن ذخيره حذف شده‌اند.

در سيستم‌های از نوع feed-forward  زمان عکس‌العمل، وابسته به تقاضا و نياز به آب گرم است و سيستم بر اثر فشار اختلاف ايجاد شده توسط اين تقاضا بين آب ورودی و آب خروجی، شروع به عمل می‌کند.

 در اين نوع سيستم، يک شير ديافراگمی فشار ديفرانسيل تعبيه شده است که جهت آب را در سيستم کنترل می‌کند.

از بین بردن باکتری های لژیونلا

علاوه بر شير کنترل‌کننده جريان آب، يک محفظه حاوی بخار با فشار ثابت و نيز لوله مبادله‌کننده حرارتی سيستم را تکميل می‌کنند. در سيستم feed-forward آب بسيار داغ شده و در دمای 158 فارنهايت (70 درجه سانتيگراد) استريل می‌شود.

در اين دما، باکتری‌های لژيونلا نيز کشته می‌شوند. سپس آب داغ بسته به ميزان تقاضا به مقدار متناسب با آب سرد مخلوط می‌شود تا به دمای تنظیم شده قسمت خروجی برسد. دمای آب سرد ورودی معمولا به کمتر از 68 درجه فارنهايت (20 درجه سانتيگراد) می‌رسد که اين دما پايين‌تر از محدوده دمایی مناسب برای رشد و تکثیر باکتری است.

سيستم feed-forward توصيه‌های ASHRAE در خصوص جلوگیری از تکثير باکتری‌ها را به خوبی برآورده می‌کند. در اين سيستم مخزن ذخيره و همچنين هيچگونه تجمعی از آب راکد وجود ندارد زيرا آب داغ تنها هنگام نياز تهيه می‌شود. به اين ترتيب منابع تقويت‌کننده رشد ميکروب حذف شده‌اند.

زمانی که به آب داغ نياز نباشد، آن مقدار آبی که در هيتر باقی مانده نيز به خاطر وجود فشار بخار ثابتی بر روی مبادله کننده حرارتی، تا بيش از 200 درجه فارنهايت (93 درجه سانتيگراد) داغ خواهد شد. همانطور که قبلا ذکر شد در سيستم feed-forward، شیر دیافراگمی فشار ديفرانسيل جريان آب را به داخل مبادله‌کننده حرارتی تنظيم می‌کند.

هنگامي كه نياز به آب داغ افزايش می‌يابد، يک افت فشار متناسب با حجم آب مورد نياز بين آب ورودی و آب خروجی ايجاد می‌شود. اين افت فشار توسط شیر دیافراگمی فشار دیفرانسیل تشخيص داده شده و اين باعث می‌شود تا شيرهای سه‌گانه آن به گونه‌ای تغيير وضعيت دهند که در نهايت آب به سمت مبادله‌کننده حرارتی جريان يابد و در همان زمان مقدار متناسبی از آب ورودی به يک محفظه مخلوط کننده وارد شده و پس از اختلاط آب داغ و آب سرد و رسیدن به دمای مورد نظر، از سيستم خارج می‌شود.

سیستم پیشخوراند موازی

باید ها و نباید های سیستم های تولید آب داغ آنی

غير از مسئله باکتری لژیونلا، ايمنی ديگری را نيز بايد در خصوص سوختگی‌های تصادفی مد نظر قرار دارد؛ در سيستم feed-forward عدم توانايی تنظيم‌کننده در پايين آوردن فشار بخار قبل از اينكه آب بيش از حد داغ شود، می‌تواند شرايط ايجاد سوختگی را فراهم کند.

همچنين در اين سيستم، کنترل‌کننده‌ها می‌توانند باعث نوسانات دما به صورت نادرست و حتی خطرناک شوند که اين ممکن است باعث بروز خطر سوختگی گردد. موقعيت احساس گر در لوله آب خروجی و عکس‌العمل کُند تنظيم‌کننده‌های دما منجر به کنترل دما با دقت کمتری می‌شود.

برای مثال هنگامی كه بايد تغييرات درجه حرارت از دمای پايين به دمای بالا صورت گيرد، تاخيرات زمانی که در عکس‌العمل تنظيم‌کننده دما رخ می‌دهد باعث افت قابل توجهی در دمای آب خروجی می‌شود. برعکس وقتی که به تغييرات دمايی از حرارت بالا به حرارت پايين نياز باشد، اين تاخير در عکس‌العمل نشان دادن تنظيم‌کننده‌ها باعث داغ شدن بیش از حد آب خروجی و در نتيجه احتمال ايجاد سوختگی می‌شود.

خاموش و روشن شدن دائم در سيستم تنظيم‌کننده‌ها بخار می‌تواند باعث مستهلک شدن زودرس المنت ترموستاتيک شود. بعلاوه هنگامی که ترموستاتيک در وضعيت داغ خراب شود منجر به خروج مقدار زیادی آب داغ سوزاننده می‌گردد.

اما در سيستم‌های feed-forward فشار ثابت بخار در دمای آب خروجی قابل پيش‌بينی است که اين امر، امکان نوسانات دمایی خطرناک را از بين می‌برد. در اين سيستم همانطور که ذکر شد بجای شیر تنظيم‌کننده دما، يک شيار دیافراگمی حساس به فشار آب تعبيه شده است که از طريق عملکرد هماهنگ سه شير داخلی آن، دمای آب خروجی را فقط بسته به نياز کنترل می‌کند. در صورت خرابی شیر نظير پارگی دیافراگم، فقط آب سرد توضيع می‌شود بنا براين خطر سوختگی تصادفی وجود نخواهد داشت.

نتيجه‌گيری

سيستم‌های توليد آنی آب داغ لحظه‌ای از نوع feed-forward قادرند نياز به توليد آب داغ را تامين نمايند بدون اينكه شرایطی را برای رشد و تکثير لژيونلا مهيا کنند.

بعلاوه اين سيستم‌ها با گرم کردن آب و رساندن آن به دمای استريليزاسيون باعث کنترل و نابودی باکتری‌ها شده و همچنين اين موجب صرفه‌جويی در انرژی می‌شوند زيرا آب تنها زمانی که نياز باشد گرم می‌شود. ايمنی کار و جمع و جور و کم حجم بودن نيز از ديگر مزايای اين سيستم‌ها می‌باشند.

دانلود قسمت اول مقاله گرم کردن آب برای کنترل لژیونلا