Эффективный контроль биологического обрастания в промышленных градирнях: неокисляющие и окисляющие биоциды

Окисляющие биоциды часто являются практической основой микробиологического контроля в промышленных градирнях, поскольку они действуют быстро и их можно контролировать по измеримым остаточным количествам. Неокисляющие биоциды становятся ценными, когда для конкретных организмов, условий эксплуатации или стойкого загрязнения требуется другой механизм обработки. Однако ни одна из этих категорий не компенсирует плохую циркуляцию, накопленные отложения или сформировавшуюся биопленку, до которой химические вещества не могут эффективно добраться.

Таким образом, выбор сводится не просто к тому, какое химическое вещество эффективнее уничтожает микроорганизмы. Важно выбрать тот способ обработки, который обеспечит эффективную концентрацию вещества в течение достаточного времени на поверхностях, нуждающихся в защите, без создания неприемлемых проблем, связанных с коррозией, совместимостью, выбросами или безопасностью.

Биопленка меняет представление об «эффективном контроле».

Микроорганизмы, присутствующие в охлаждающей воде, могут оставаться во взвешенном состоянии в основной массе воды или прикрепляться к теплообменникам, заполнителю градирни, стенкам резервуаров и трубопроводам. Прикрепившиеся сообщества образуют защитную матрицу, которая задерживает питательные вещества и взвешенные твердые частицы. Эта биопленка ограничивает теплопередачу и создает локальные условия, которые могут способствовать микробиологически обусловленной коррозии.

Низкое количество микроорганизмов в пробе циркулирующей воды не означает, что эти поверхности чистые. Обработка может подавлять свободно плавающие организмы, оставляя при этом прикрепленную популяцию, способную к повторному заселению системы. И наоборот, временное увеличение количества микроорганизмов в основной массе воды после очистки или обработки биодисперсантом может отражать высвобождение веществ с поверхностей, а не просто неэффективность обработки.

Поэтому для эффективного контроля необходимы данные как из воды, так и из оборудования: микробные тенденции, поверхностные отложения, результаты осмотра, теплопередающие характеристики и мониторинг коррозии. Химические остатки свидетельствуют о воздействии вредных веществ на отобранную воду, а не об удалении биопленки по всей системе.

Окисляющие биоциды: быстрое действие, но химический состав воды имеет значение.

Продукты на основе хлора, средства на основе брома и диоксид хлора повреждают клеточные компоненты микроорганизмов посредством окисления. Их быстрое действие и измеримые остаточные количества делают их полезными для планового контроля, независимо от того, применяются ли они непрерывно или периодически в рамках проверенной программы эксплуатации.

Эти химические вещества не взаимозаменяемы. В случае хлора баланс между хлорноватистой кислотой и гипохлоритом смещается в зависимости от pH; по мере повышения pH доля более эффективной хлорноватистой кислоты уменьшается. В химии брома большая часть активной кислотной формы сохраняется при умеренно щелочном pH. Диоксид хлора ведет себя иначе, чем хлор, и менее подвержен влиянию этого кислотно-щелочного равновесия, но требует отдельного процесса получения, мониторинга и мер безопасности.

Потребность в воде может иметь такое же значение, как и номинальная скорость подачи. Органические загрязнения, аммиак, восстановленные металлы и накопленная биомасса могут расходовать окислитель до того, как он достигнет удаленных или сильно загрязненных поверхностей. Увеличение скорости подачи без выявления источника потребности может привести к увеличению потребления химикатов без устранения основной проблемы.

Различие между дозой и остаточным количеством имеет решающее значение. Доза описывает то, что попадает в систему; остаточное количество указывает на то, что остается в конкретной точке отбора проб и в определенный момент времени. Удовлетворительный результат вблизи точки впрыска не свидетельствует об адекватной обработке в плохо циркулирующем ответвлении или на удаленном теплообменнике.

Окислительно-восстановительный потенциал может использоваться для контроля технологических процессов, но он не является универсальной заменой измерению остаточного содержания конкретного окислителя. Его зависимость от pH и химического состава воды в целом. Контрольные пределы следует устанавливать для конкретной системы, а не переносить с другой установки.

Неокисляющие биоциды: альтернативные механизмы с требованиями к воздействию.

Неокисляющие биоциды действуют посредством таких механизмов, как разрушение клеточных мембран или вмешательство в основные клеточные процессы. Примерами, используемыми в промышленной очистке воды, являются глутаральдегид, изотиазолиноны, ДБНПА и некоторые четвертичные аммониевые соединения. Их способность поражать организмы, стабильность, требования к времени контакта и совместимость существенно различаются.

Данная категория не должна рассматриваться как изначально медленнодействующая. Некоторые продукты могут действовать быстро, в то время как другие требуют более длительного воздействия. Практический вопрос заключается в том, сохраняет ли выбранный активный ингредиент свою эффективность при температуре, уровне pH, степени загрязнения и гидравлических условиях башни.

Эти методы обработки могут быть полезны в тех случаях, когда программа окисления контролирует активность воды в целом, но не обеспечивает адекватного контроля устойчивой микробной популяции. Они также могут предложить альтернативу в тех случаях, когда поддержание эффективного воздействия окислителя противоречит совместимости материалов или технологическим требованиям.

Не окисляющий эффект не означает некоррозионность, безопасную для окружающей среды среду или автоматическую эффективность против биопленки. Некоторые активные вещества взаимодействуют с анионными химическими веществами, используемыми для обработки; некоторые составы могут усиливать пенообразование; а некоторые быстро теряют свою активность в определенных условиях воды. Выбор должен основываться на конкретном активном ингредиенте и составе, а не на названии категории.

Время воздействия особенно важно при прерывистом дозировании. Продувка, протечки и другие потери воды могут разбавить или удалить обрабатываемое вещество до достижения необходимого периода контакта. Любая временная корректировка продувки должна оставаться в пределах утвержденных норм для циклов концентрации, образования накипи, коррозии и контроля сброса.

Какие условия эксплуатации благоприятствуют каждому из подходов?

Комбинированное лечение эффективно только в том случае, если последовательность действий имеет смысл.

Окисляющий базовый режим с периодической обработкой неокисляющими веществами может обеспечить дополнительный контроль. Окислитель подавляет обычную микробную активность, в то время как дополнительная обработка устраняет определенный пробел в производительности. Это более оправдано, чем добавление второго продукта просто из-за наличия загрязнения.

Перед установлением последовательности дозирования необходимо проверить совместимость. Окислитель может разрушать некоторые неокисляющие активные вещества, снижая полезную дозу одного или обоих препаратов. Могут потребоваться отдельные точки подачи, достаточный интервал между добавлениями или другая проверенная последовательность. Концентрированные препараты ни в коем случае нельзя смешивать, если поставщик явно не разрешил такую процедуру.

Биодисперсант может помочь разрыхлить отложения и улучшить доступ, но он не обязательно является биоцидом. Выделившийся материал все равно необходимо удалить с помощью соответствующей фильтрации, очистки или контролируемого сброса. Для удаления крупных, хорошо развитых отложений может потребоваться физическая очистка, прежде чем химическая обработка сможет обеспечить контроль.

Аналогичное различие применимо и к полимерам для контроля образования накипи: диспергирование минеральных частиц не эквивалентно контролю прикрепления микроорганизмов. Совместимость следует проверять по всей программе, включая фосфонаты, полимерные диспергаторы, ингибиторы коррозии и пеногасители. Эффективность продукта в другом применении не гарантирует его пригодность для контроля биопленки в охлаждающей воде.

Оцените программу по степени охвата и реакции системы.

Для проведения содержательного сравнения недостаточно лабораторных результатов уничтожения микроорганизмов. Тестирование должно отражать репрезентативную воду из водонапорной башни, рабочий уровень pH и температуру, уровни загрязнения и достижимое время контакта. В случаях, когда проблема заключается в загрязнении поверхности, оценка должна включать анализ прикрепленного роста микроорганизмов, а не полагаться исключительно на взвешенные организмы.

В оперативных записях следует связывать добавление химических веществ и измеренные остаточные количества с микробными тенденциями, наблюдениями за отложениями и производительностью оборудования. Измерения АТФ могут служить быстрым индикатором активности, но результаты зависят от метода отбора проб и анализа. Методы культивирования также имеют ограничения. Постоянные места отбора проб и процедуры делают анализ тенденций более полезным, чем отдельные измерения.

Общий подсчет бактерий не заменяет программу контроля за распространением легионеллы через воду. Меры по инспекции, очистке, мониторингу и реагированию на воздействие аэрозолей на вышку должны соответствовать применимым местным требованиям и оценке рисков на объекте.

При сравнении затрат следует учитывать активную концентрацию, объем потребления, мониторинг, оборудование для подачи корма, обработку, очистку и обязательства по сбросу отходов, а не только цену за килограмм. Предпочтительным является тот метод обработки, который обеспечивает устойчивый контроль на уязвимых поверхностях в реальных условиях эксплуатации. Если невозможно поддерживать воздействие или отложения остаются недоступными, замена биоцидов вряд ли решит проблему.