Tradycyjne utleniające biocydy, takie jak podchloryn sodu (wybielacz) i chlor gazowy, są powszechnie stosowane w dezynfekcji wody. Jednak te substancje chemiczne mogą powodować znaczne trudności operacyjne. Można potencjalnie uniknąć tych problemów i znacznie obniżyć koszty operacyjne, przechodząc na nowy skład chemiczny stabilizatora chloru.
Tradycyjne biocydy utleniające mają bardzo ograniczony wpływ na powstawanie biofilmu. Tworzenie się biofilmu na mokrych powierzchniach, orurowaniu w systemach dystrybucji wody, napełnianiu wieży chłodniczej i wymiennikach ciepła. Powstaje, gdy mikroorganizmy w wodzie zaczynają przylegać do powierzchni i namnażać się. W miarę wzrostu biofilmu zabiera on składniki odżywcze i zanieczyszczenia do wody, tworząc coraz grubszą warstwę, której kontrola staje się coraz trudniejsza. W celu usunięcia osadów i biofilmu może być konieczne czyszczenie mechaniczne lub zastosowanie środków chemicznych penetrujących/dyspergujących.
Powierzchnia styku z wodą, z której kapie śluz lub która jest śliska, wyraźnie wskazuje na obecność biofilmu i niekontrolowany program mikrobiologiczny. Wpływ biofilmu występuje jednak na długo przed tym, jak stanie się on widoczny i wyczuwalny podczas kontroli fizycznej. Biofilm pełni funkcję doskonałego izolatora, ponieważ zawiera dużą ilość uwięzionej wody o wysokiej pojemności cieplnej. W wymienniku ciepła zaledwie 20 mikronów biofilmu (1000 mikronów = 0,04 cala) może utrudniać przenoszenie ciepła nawet o 7%.[1] W przypadku wypełnienia wieży chłodniczej biofilm zmniejsza zdolność wody do skutecznego parowania, co jest mechanizmem ostatecznego odprowadzania ciepła z procesu. Efektem netto jest niemożność skutecznego i wydajnego chłodzenia urządzeń technologicznych, takich jak pompy próżniowe, skraplacze powierzchniowe, skraplacze turbinowe lub inne wymienniki ciepła.
Typową decyzją wynikającą z braku holistycznego podejścia jest wybór podchlorynu jako preferowanego biocydu. Wybielacz jest niedrogi, działa szybko i zabija bakterie w obiegowej wodzie zbiorczej, umożliwiając operatorom zakładu osiągnięcie docelowej liczby bakterii w wodzie zbiorczej. Występują jednak trzy główne problemy związane z wybielaczem, które znacznie przewyższają jego niski koszt.
Podstawowym problemem z wybielaczem jest to, że jest on skuteczny tylko w zabijaniu bakterii, które swobodnie rozprzestrzeniają się w recyrkulowanej wodzie; mało wpływa na kontrolę biofilmu, chyba że jest podawany w nadmiarze, co powoduje inne problemy w całym zakładzie. Po utworzeniu się biofilmu wybielacz nie jest w stanie go przenikać i rozpraszać.[2]
Dwa inne problemy związane z wybielaczem to fakt, że jest on wysoce korozyjny i nie jest trwały. Wybielacz jest wysoce korozyjny ze względu na silną i niezróżnicowaną zdolność utleniania. Powoduje to przyspieszoną korozję elementów metalowych w układzie chłodzenia zakładu, w tym wymienników ciepła i rurociągów. Nieprawidłowe użycie wybielacza może być przyczyną znacznych kosztów, w tym skrócenia oczekiwanego okresu eksploatacji sprzętu i zwiększenia konserwacji. Ponadto podchloryn sodu utlenia metale. Utlenianie metali może być korzystne, jeśli oczyszczanie lub filtracja usuwa utlenione metale. Jeśli jednak nie zostaną usunięte, utlenione metale mogą gromadzić się na powierzchniach metalowych, powodując powstawanie różnicowych komór napowietrzających, które przyspieszają korozję. Ponadto, jako składnik odżywczy dla mikroorganizmów, utlenione metale mogą przyczyniać się do korozji pod wpływem czynników mikrobiologicznych. Żelazo i mangan są głównymi metalami zaangażowanymi w te mechanizmy korozji.
Wybielacz nie jest trwały w dużych układach obiegowych. W niektórych częściach systemu może być wymagany nadwyżka, aby utrzymać odpowiednią wartość rezydualną w innych częściach systemu. Jako silny utleniacz wybielacz szybko reaguje z substancjami organicznymi i metalami w systemie, konkurując tym samym ze swoją zdolnością do zabijania bakterii. Prowadzi to do zmiennych pozostałości w całym zakładzie.
Rysunek 1 - Analizator OnGuard™ 3B.
Unikalne rozwiązanie chemiczne
Firma Solenis opracowała nową chemię stabilizującą chlor, która oferuje wyjątkowe ulepszenia w kontroli biofilmu. Ta opatentowana substancja chemiczna jest stosowana w połączeniu z podchlorynem sodu w celu uzyskania roztworu aktywnego chloru stabilizowanego in situ. Powstały w ten sposób roztwór skutecznie kontroluje zarówno bakterie planktonowe, jak i powstawanie biofilmu w wodzie dopływowej, wodzie technologicznej i systemach wież chłodniczych. Stabilizowany in situ roztwór aktywnego chloru jest bezpieczny i łatwy w użyciu oraz nie powoduje żadnych niepożądanych skutków ubocznych związanych ze stosowaniem silnie utleniających biocydów. W wielu przypadkach zastosowanie substancji chemicznych pozwoliło klientom znacznie obniżyć koszty operacyjne.
Wyjątkowe rozwiązanie
Rysunek 2 - Cel czujnika analizatora OnGuard™ 3B pokazujący zanieczyszczenie biofilmu.
W 2015 roku firma Solenis opracowała nowe urządzenie do monitorowania biofilmu, które dokładnie mierzy wzrost biofilmu. Urządzenie, które jest sprzedawane jako analizator OnGuard™ 3B (patrz rysunek 1), naśladuje krytyczne warunki wymiennika ciepła w czasie rzeczywistym, podwajając naprężenie ścinające na powierzchni, jednocześnie symulując lokalną temperaturę powierzchni. Współczynnik zanieczyszczenia wymiennika można mierzyć w sposób ciągły i generować trendy ze zintegrowanymi zmianami programu uzdatniania. Wyniki wydajności mogą porównać warunki projektowe i robocze każdego interesującego wymiennika ciepła. Podczas symulacji wymiany ciepła możliwe jest określenie grubości zanieczyszczeń z dokładnością +/- 5 mikronów (0,005 mm) za pomocą ultradźwięków. Urządzenie rozróżnia osady biologiczne, organiczne i kamień. Rysunek 2 przedstawia cel czujnika ultradźwiękowego w silnie zanieczyszczonym układzie. Skuteczne wykorzystanie tego narzędzia do monitorowania umożliwia optymalizację zastosowań chemicznych i poprawę kluczowych wskaźników wydajności (KPI). Zapobieganie powstawaniu biofilmu można ukierunkować z dużą dokładnością, analizując trendy, a następnie dostosowując podawanie środków bakteriobójczych. W rezultacie uzyskuje się optymalną ilość materiału bez konieczności przerabiania w celu utrzymania docelowych wskaźników KPI.
Unikalne rozwiązania usługowe
Przedstawiciele Solenis dysponują wyjątkowymi możliwościami serwisowymi podczas wdrażania tej nowatorskiej, ulepszonej chemii stabilizatorów chloru. Nasza platforma cyfrowa umożliwia naszemu przedstawicielowi ds. zarządzania klientami, jak również przedstawicielom zakładu, zdalny lub bezpośredni dostęp do danych dotyczących wydajności programu, 24/7. Ponadto platforma cyfrowa umożliwia wysyłanie powiadomień w razie potrzeby, aby poinformować o wszelkich odchyleniach od standardowej pracy, umożliwiając szybką reakcję.
Program ClearPoint℠
Wyjątkowe rozwiązania wymienione powyżej stanowią podstawę programu wykrywania i kontroli biofilmu ClearPoint℠ firmy Solenis. Ten nowatorski program łączy w sobie zaawansowaną chemię, opatentowany sprzęt i specjalistyczne usługi w celu zapewnienia kompleksowej ochrony przed aktywnością mikrobiologiczną i powstawaniem biofilmu w systemach wody przemysłowej.
Rysunek 3 przedstawia pokład dystrybucyjny wieży chłodniczej klienta przed i sześć tygodni po obróbce za pomocą programu ClearPoint.
Rysunek 3 - Pokład rozdzielczy wieży chłodniczej przed leczeniem i sześć tygodni po leczeniu za pomocą programu ClearPoint℠.
Aby dowiedzieć się więcej o tych rozwiązaniach, odwiedź naszą stronę internetową programu ClearPoint.
Referencje
-
Knudsen, J.G. i Roy, B.V. (1982, 6-10 września). Wpływ zanieczyszczenia na przenikanie ciepła [Prezentacja konferencyjna]. International Heat Transfer Conference 7, Monachium, Niemcy.
-
LeChevallier, M.W., Cawthon, D.C. i Lee, R.G. (1988). Factors promoting survival of bacteria in chlorinated water supplies. Applied and Environmental Microbiology, 54(3), 649–654.