Biocydy w uzdatnianiu wody chłodzącej i technicznej

Woda używana w instalacjach przemysłowych powinna zachowywać swoje cechy użytkowe przez cały czas prowadzenia eksploatacji. Do zapewnienia jej odpowiednich parametrów nie wystarczy jednak samo filtrowanie. Konieczne jest również używanie biocydów, które będą w stanie ograniczać pojawiające się zagrożenie biologiczne związane z porastaniem i utrzymywać armaturę w dobrym stanie technicznym.

 

Problemy z utrzymaniem jakości wody chłodzącej i technicznej

 

Woda jest ważnym elementem wielu przemysłowych procesów technologicznych. Może być używana nie tylko jako rozcieńczalnik dla różnych substancji, zarówno wykorzystywanych jako składnik produktu, jak i pomocniczo, np. w cieczach myjących, ale także przy chłodzeniu, płukaniu lub zapewnianiu właściwej wilgotności powietrza. Większość zastosowań wymaga zagwarantowania odpowiednich parametrów wody, pod względem jej składu, cech chemicznych, np. poziomu pH czy czystości biologicznej oraz temperatury. Obszarem, w którym woda o określonej charakterystyce jest szczególnie potrzebna, są instalacje chłodnicze, w tym dostarczające wody lodowej, a także wszystkie obiegi wody technicznej.

 

Działanie instalacji przemysłowych przesyłających wodę wiąże się z wieloma wyzwaniami związanymi z jej jakością. Najwięcej problemów powoduje korozja pojawiająca się na elementach metalowych, a także pojawiające się zanieczyszczenia pochodzące z materiałów uszczelniających, tworzące się osady, jak również rozwój mikro- i makroflory. Wszystkie te czynniki prowadzą do zakłóceń przepływu, ograniczają możliwość odbierania i oddawania ciepła, wpływają na obniżenie żywotności używanej armatury – zaworów, pomp oraz rozmaitych czujników, jak również zwiększają częstotliwość wymiany używanych filtrów – wyjaśnia pracownik firmy Global Concepts 2000, specjalizującej się w systemach uzdatniania wody i preparatach do jej dezynfekcji.
 

Jednym z większych problemów jest zwykle zwalczanie zanieczyszczeń biologicznych. Wzmacniają one efekty korozji oraz gromadzenie się osadów, wpływając na przyspieszenie zużywania się instalacji, a jednocześnie stanowią element, którego nie można pozbyć się z instalacji przy zastosowaniu różnych metod filtracji. W instalacjach wodnych dochodzi do rozwoju różnych rodzajów organizmów. Przy wodzie o wyższej temperaturze może dochodzić do wzrostu glonów wielokomórkowych czy zasiedlenia wnętrza zbiornika lub rur przez różne gatunki mięczaków. Zarówno w wodzie zimnej, jak i ciepłej tworzy się natomiast tzw. biofilm. Jest to ściśle przylegająca do powierzchni rur lub zbiorników warstwa składająca się z bakterii i pierwotniaków, a niekiedy także grzybów i glonów jednokomórkowych. Jej cechą charakterystyczną jest duża siła adhezji, czyli przylegania do powierzchni. Biofilm jest pokryty śluzową otoczką, która ułatwia tworzącym go organizmom przetrwanie oraz znacznie zmniejsza skuteczność stosowanych tradycyjnie środków dezynfekujących.

 

Ważną cechą biofilmu jest również tzw. kohezja, czyli utrzymywanie spoistości tworzących go organizmów oraz duża zdolność do ekspansji. Biofilm ma tendencję do szybkiego narastania, a także do dyspersji, czyli uwalniania części tworzących go komórek w sytuacji pogorszenia się warunków do rozwoju w zasiedlonym obszarze. Poważnym problemem jest to, że w wielu przypadkach biofilm tworzą szczególnie niebezpieczne odmiany bakterii, np. Legionella pneumophila powodująca lagionelozę, a warunki panujące w instalacjach przemysłowej wody technicznej, tj. temperatura w przedziale 20–55°C bardzo sprzyja ich rozwojowi.

 

Zastosowanie biocydów w walce z powstawaniem biofilmu

 

Walka z powstawaniem biofilmu jest trudna ze względu na jego odporność na czynniki zewnętrzne. Z powodu jego dobrego przylegania do podłoża nie jest możliwe usunięcie go za pomocą czynników mechanicznych, np. zwiększenia ciśnienia. W przypadku niektórych szczepów bakterii rozwiązaniem mogłoby być użycie cieczy o wysokiej temperaturze, jednak ze względu na czynniki techniczne jest to zazwyczaj niemożliwe. Wyjściem z sytuacji jest w takim przypadku użycie biocydów, czyli substancji, które są w stanie przeniknąć przez otoczkę ochronną biofilmu i zniszczyć tworzące go formy żywe i ich przetrwalniki.

 

Biocydy to zróżnicowana grupa obejmująca substancje o różnym charakterze i działaniu. Wśród nich znajdują się zarówno środki o silnym oraz dość szybkim działaniu, które powodują utlenianie materiału biologicznego tworzącego biofilm, jak i preparaty nieutleniające. Środki nieutleniające działają wprawdzie nieco wolniej i łagodniej, jednak nie powodują większych zmian w składzie i charakterystyce wody. Ich zaletą jest również to, że dobrze sprawdzają się w mniejszych instalacjach.

 

Biocydy utleniające to preparaty wykorzystujące aktywne działanie różnych substancji, w tym chloru. Do usuwania biofilmu często stosowany jest podchloryn sodowy o bardzo szerokim spektrum działania czy dwutlenek chloru. Inną metodą jest ozonowanie, powodujące mniej efektów ubocznych. Dostarczanie trójcząsteczkowego tlenu nie wpływa na zmianę charakterystyki wody, a ponieważ ozon ulega szybkiemu rozkładowi, problemu nie stanowią również jego pozostałości. Instalacje ozonujące wiążą się jednak ze sporymi kosztami samych urządzeń, co bardzo ogranicza ich popularność.

 

Biocydy nieutleniające są specyfikami o bardzo selektywnym działaniu. Wpływają one na wybrane czynności życiowe tworzących biofilm organizmów, zwykle blokując ich metabolizm. Choć działanie biocydów nieutleniających nie jest tak spektakularne, to ich użycie nie powoduje powstawania niebezpiecznych substancji i nie wpływa na zmianę parametrów użytkowych wody. Do substancji wykorzystywanej do usuwania biofilmu są zaliczane m.in. polimerowe pochodne guanidydyny i biguanidydy, DBNPA–2,2-dibromo-3-nitrylopropion-amid, aldehyd glutarowy czy czwartorzędowe związki amoniowe.

 

Preparaty wykorzystywane do usuwania biofilmu bardzo często charakteryzują się dużą wszechstronnością działania i pozwalają na jednoczesną walkę z rdzą oraz osadzaniem się kamienia. Jest to możliwe dzięki dodawanych do nich substancjom będącym inhibitorami korozji oraz antyskalantami.

 

Strategia stosowania biocydów może być różna i zależy od specyfiki konkretnej instalacji. Często stosowaną metodą jest przeprowadzanie tzw. dezynfekcji szokowej, polegającej na podaniu dużej dawki preparatu, co chroni przed stopniowym uodparnianiem się organizmów tworzących biofilm przy podawaniu mniejszych ilości substancji czynnej. Uzupełnieniem jest prowadzenie tzw. dezynfekcji podtrzymującej, której zadaniem jest niedopuszczenie do ponownego rozwoju biofilmu. W tym celu często używa się zamiennie dwóch preparatów, zazwyczaj utleniającego i nieutleniającego, podawanych jednak w mniejszych ilościach.

 

Stosowanie biocydów pozwala na skuteczne usuwanie biofilmu osadzającego się na wewnętrznych ścianach rur, zbiorników oraz całej armatury tworzącej instalację. Odpowiedni dobór preparatu pozwala również na ograniczenie korozji i gromadzenia się osadów.