I biocidi ossidanti tradizionali, come l'ipoclorito di sodio (candeggina) e il cloro gassoso, sono comunemente utilizzati nelle applicazioni di sanificazione dell'acqua industriale. Tuttavia, queste sostanze chimiche possono causare notevoli problematiche a livello operativo È possibile evitare questi problemi riducendo significativamente i costi di gestione passando a un nuovo prodotto chimico stabilizzante del cloro.
I biocidi ossidanti tradizionali hanno un'influenza molto limitata sul biofilm. Il biofilm si forma sulle superfici bagnate, sulle tubature dei sistemi di distribuzione dell'acqua, sul riempimento delle torri di raffreddamento e sugli scambiatori di calore quando i microrganismi presenti nell'acqua iniziano ad aderire alle superfici e a moltiplicarsi. Man mano che il biofilm cresce, cattura i nutrienti e i detriti presenti nell'acqua, formando così uno strato sempre più spesso che diventa sempre più difficile da controllare. Per rimuovere i depositi e il biofilm può essere necessaria una pulizia meccanica o prodotti chimici penetranti/disperdenti.
Una superficie di contatto con l'acqua da cui cola melma o che risulta scivolosa indica chiaramente la presenza di un biofilm e che il programma microbiologico è fuori controllo. Tuttavia, l'impatto del biofilm si verifica molto prima che diventi visibile e tangibile mediante ispezione fisica. Il biofilm agisce come un eccellente isolante perché contiene un'elevata percentuale di acqua intrappolata con un'elevata capacità termica. In uno scambiatore di calore, anche solo 20 micron di biofilm (1000 micron = 0,04 pollici) possono ostacolare il trasferimento di calore fino al 7%.[1] Nel riempimento di una torre di raffreddamento, il biofilm riduce la capacità dell'acqua di evaporare adeguatamente, che è il meccanismo di espulsione definitiva del calore dal processo. L'effetto netto è l'incapacità di raffreddare in modo efficace ed efficiente apparecchiature di processo come pompe per vuoto, condensatori di superficie, condensatori a turbina o altri scambiatori di calore.
Una decisione tipica risultante dalla mancanza di un approccio olistico è la scelta della candeggina come biocida di fiducia. La candeggina è economica, agisce rapidamente e uccide i batteri nell'acqua circolante, consentendo agli operatori degli impianti di raggiungere gli obiettivi di conta batterica dell'acqua. Tuttavia, si verificano tre problemi principali con la candeggina, che superano di gran lunga i benefici legati al suo basso costo.
Il problema principale della candeggina è che è efficace solo per uccidere i batteri che sono liberamente distribuiti nell'acqua di ricircolo; fa poco per controllare il biofilm a meno che non venga utilizzata in eccesso, il che crea altri problemi a livello di impianto. Una volta formatosi il biofilm, la candeggina non è in grado di penetrarlo e disperderlo.[2]
Altri due problemi della candeggina sono che è altamente corrosiva e non persistente. La candeggina è altamente corrosiva a causa della sua forte e indiscriminata capacità ossidante. Ciò si traduce in una corrosione accelerata dei componenti metallici all'interno del sistema di raffreddamento dell'impianto, inclusi scambiatori di calore e tubazioni. L'uso non corretto della candeggina comporta costi significativi, tra cui la riduzione della durata di vita prevista delle apparecchiature e l'aumento della manutenzione. Inoltre, l'ipoclorito di sodio ossida i metalli. L'ossidazione dei metalli può essere vantaggiosa se la chiarificazione o la filtrazione rimuovono i metalli ossidati. Tuttavia, se non vengono rimossi, i prodotti di ossidazione possono accumularsi sulle superfici metalliche, causando celle di aerazione differenziale che promuovono la corrosione. Inoltre, come nutrienti per i microrganismi, i metalli ossidati possono contribuire alla corrosione influenzata microbiologicamente. Ferro e manganese sono i metalli primari coinvolti in questi meccanismi di corrosione.
La candeggina non è persistente in grandi impianti di circolazione. Può essere necessario un eccesso in alcune parti del sistema per mantenere un valore residuo adeguato in altre. Come potente ossidante la candeggina reagisce rapidamente con le sostanze organiche e i metalli presenti nel sistema, contrastando così la sua capacità di uccidere i batteri. Ciò porta a residui variabili in tutto l'impianto.
Figura 1 - Analizzatore OnGuard™ 3B.
Soluzione chimica straordinaria
Solenis ha sviluppato una nuova soluzione chimica di stabilizzazione del cloro che offre miglioramenti eccezionali nel controllo del biofilm. Questa soluzione chimica brevettata viene usata in combinazione con l'ipoclorito di sodio per produrre una soluzione di cloro attivo stabilizzata in situ. La soluzione risultante controlla efficacemente sia i batteri planctonici che il biofilm nelle acque di afflusso, nelle acque di processo e nei circuiti delle torri di raffreddamento. La soluzione di cloro attivo stabilizzato in situ è sicura e facile da usare e non provoca gli effetti collaterali negativi associati all'uso di biocidi fortemente ossidanti. Inoltre, in molti casi, l'uso del prodotto chimico ha consentito ai clienti di ridurre significativamente i costi di gestione.
Soluzione straordinaria per le apparecchiature
Figura 2 - Target del sensore dell'analizzatore OnGuard™ 3B con incrostazione da biofilm.
Nel 2015 Solenis ha sviluppato un nuovo dispositivo di monitoraggio del biofilm che misura accuratamente la sua crescita. Il dispositivo, commercializzato come analizzatore OnGuard™ 3B (v. Figura 1), imita in tempo reale le condizioni critiche dello scambiatore di calore riproducendo le sollecitazioni di taglio su una superficie e simulando la temperatura della superficie locale. Il fattore di incrostazione dello scambiatore può essere misurato in modo continuo e monitorato attraverso modifiche del programma di trattamento integrato. I risultati delle prestazioni possono confrontare le condizioni di progetto e di funzionamento di qualsiasi scambiatore di calore interessato. Durante la simulazione del trasferimento di calore, è possibile determinare lo spessore delle incrostazioni con una precisione di +/- 5 micron (0,005 mm) utilizzando gli ultrasuoni. Il dispositivo distingue tra depositi biologici, organici e calcarei. La Figura 2 mostra il target del sensore a ultrasuoni in un sistema fortemente contaminato. L'uso efficace di questo strumento di monitoraggio consente l'ottimizzazione delle applicazioni chimiche e migliora gli indicatori di prestazione chiave (KPI). La prevenzione del biofilm può essere mirata con un alto grado di precisione analizzando le tendenze e regolando quindi l'alimentazione del microbiocida. Il risultato è un'alimentazione ottimale senza dover trattare eccessivamente per mantenere i target KPI.
Soluzioni di assistenza straordinarie
I tecnici Solenis sono in grado di offrire un servizio di assistenza unico nell'implementazione di questo nuovo prodotto di stabilizzazione chimica del cloro. La nostra piattaforma digitale consente ai nostri addetti alla gestione degli account e ai tecnici dei vostri impianti di accedere direttamente o da remoto, 24 ore su 24, 7 giorni su 7, ai dati di prestazione del programma. Inoltre, la piattaforma digitale consente di inviare notifiche, secondo le esigenze, per comunicare qualsiasi deviazione dal funzionamento standard, consentendo una risposta rapida.
Programma ClearPoint℠
Le soluzioni uniche evidenziate sopra sono la base del programma di rilevamento e controllo del biofilm ClearPoint℠ di Solenis. Questo programma innovativo combina chimica avanzata, apparecchiature brevettate e un servizio esperto per fornire una protezione completa contro l'attività microbiologica e il biofilm nei sistemi di acque industriali.
La Figura 3 mostra la piattaforma di distribuzione della torre di raffreddamento di un cliente prima e sei settimane dopo il trattamento con il programma ClearPoint.
Figura 3 - Piattaforma di distribuzione della torre di raffreddamento prima del trattamento e sei settimane dopo il trattamento con il programma ClearPoint℠.
Per saperne di più su queste soluzioni, visita la nostra pagina web del programma ClearPoint.
Bibliografia
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Knudsen, J.G. and Roy, B.V. (1982, 6-10 settembre). Influence of fouling on heat transfer [Conference presentation]. International Heat Transfer Conference 7, Monaco, Germania.
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LeChevallier, M.W., Cawthon, C.D. and Lee, R.G. (1988). Factors promoting survival of bacteria in chlorinated water supplies. Applied and Environmental Microbiology, 54(3), 649–654.