Біоциди для водооборотних контурів: сезонна стратегія ефективної обробки

Вода є критичним елементом більшості технологічних процесів на промислових підприємствах. Однак її тривале використання або контакт із відкритим середовищем створює умови для розвитку мікроорганізмів — бактерій, грибків, водоростей. Їхня активність призводить до утворення біоплівки, зниження ефективності теплообміну та підвищення корозійних процесів у середовищі. Для запобігання таким наслідкам застосовують біоциди.

Залежно від умов експлуатації — замкнений чи відкритий цикл, температура, тривалість циркуляції — обирають окислюючі або неокислюючі біоциди. У статті розглянемо підхід до сезонної біообробки, що забезпечує стабільність роботи водооборотних систем.

Біологічна активність у водообороті — чому вона небезпечна

Мікроорганізми у водообороті присутні постійно. До систем водопостачання вони потрапляють різними шляхами: разом із підживлювальною водою з природних джерел, через повітря в системах відкритого типу, з поверхні обладнання або з вологим пилом. Достатньо незначної кількості бактерій чи спор грибків, щоб за сприятливих умов колонії почали активно розмножуватись.

Збільшення біомаси у водних системах може мати негативні наслідки для процесів очищення води:

• Забруднення водойм – надмірний ріст водоростей та мікроорганізмів призводить до зниження рівня кисню у воді, що ускладнює її очищення.
• Погіршення якості води – розкладання органічної речовини спричиняє утворення токсичних сполук, таких як аміак, сірководень та леткі жирні кислоти.
• Засмічення фільтрів – велика кількість біомаси може забивати фільтрувальні системи, знижуючи їх ефективність.
• Зростання витрат на реагенти – необхідність додаткового знезараження та коагуляції для видалення надлишкової органіки.
• Порушення природного самоочищення – зміна складу мікрофлори може призвести до розвитку патогенних мікроорганізмів.

Крім того, метаболіти мікроорганізмів спричиняють мікробіологічну корозію, яка прискорює руйнування металу в зонах контакту з біоплівкою. У результаті знижується ККД обладнання, зростають витрати енергії та ризики аварій.

Для боротьби з біоплівкою та розростанням водоростей застосовують біоремедіацію, аерацію та контроль біогенних елементів у воді.

Види біоцидів: що і коли обирати

Окислюючі біоциди

Окислюючі біоциди — це сполуки, які знищують мікроорганізми шляхом окиснення клітинних структур бактерій і грибків, а також руйнування білкових оболонок вірусів. Хімічні реагенти мають широкий спектр дії й забезпечують швидкий ефект навіть при високому рівні біонавантаження. Завдяки інтенсивній реакції окисників їх часто застосовують для шокової обробки води, тобто для швидкого зниження концентрації мікроорганізмів у випадках масового забруднення або запуску систем водоочищення після тривалої зупинки.

До найбільш поширених окислюючих біоцидів належать:

• Гіпохлорит натрію – ефективний проти бактерій і водоростей, застосовується у системах із мінімальним корозійним зношенням. Шокова дезінфекція: 10–15 мг/л, 2–4 години. Не рекомендований при високій органічній забрудненості.
• Перекис водню – мінімізує побічні реакції, безпечний для конструкційних матеріалів. Шокова доза: 50–100 мг/л, часто використовується у поєднанні з іншими засобами.
• Діоксид хлору – ефективний у низьких дозах, не утворює тригалометанів, підходить для органічно забруднених систем. Робоча концентрація: 1–5 мг/л, шокова – до 10 мг/л.
• Бромні біоциди – застосовуються у високотемпературних системах, мають мінімальний корозійний вплив. Рекомендована концентрація: 5–10 мг/л.

Усі перелічені речовини ефективні при короткочасному внесенні у підвищених дозах, тому часто використовуються для сезонної біообробки в періоди активного розвитку мікрофлори.

Неокислюючі біоциди

Неокислюючі біоциди — це сполуки, які діють на клітинні стінки або метаболічні процеси мікроорганізмів. Такі засоби менш агресивні до обладнання, стійкі до розкладання і забезпечують тривалий контроль мікрофлори. Часто застосовуються  у довготривалих схемах водоочищення.

Завдяки повільнішій, але стабільній дії ці реагенти доцільно використовувати в системах зі складною гідравлікою, великою площею теплообміну або в міжсезоння, коли біонавантаження знижене, але стабільності все ще потрібно дотримуватись.

До типових неокислюючих біоцидів належать:

• Ізотіазолінони — мають широкий спектр дії, ефективні в низьких дозах, добре поєднуються з іншими хімічними засобами. Рекомендована концентрація: 5–15 мг/л.
• Глутаральдегід — дієвий проти анаеробних бактерій, застосовується в складних умовах з утворенням біоплівки. Доза: 20–100 мг/л, залежно від цілей обробки.
• Четвертинні амонієві сполуки — ефективні при профілактичному дозуванні, мають низьку токсичність для людей і устаткування. Робоча концентрація: 10–20 мг/л.

Як уникнути звикання мікроорганізмів

Всі перелічені засоби досить ефективні, але варто враховувати, що бактерії та грибки здатні адаптуватися до хімічних речовин. Стратегії запобігання резистентності:

• Одним із ключових методів є правильне чергування засобів, що знижує ризик розвитку стійких штамів.
• До ефективних стратегій належить ротація біоцидів, тобто періодична заміна активних речовин. Це допомагає запобігти адаптації мікроорганізмів до певного біоциду та зберегти його ефективність у довгострокових програмах.
• Ще одним дієвим методом є комбіноване застосування, коли одночасно використовуються різні біоциди. Такий підхід дає змогу впливати на мікроорганізми з різних механізмів дії та запобігати утворенню стійких популяцій.
• Окрім хімічних методів, важливо впроваджувати альтернативні способи дезінфекції, такі як ультрафіолетове випромінювання та озонування. Вони порушують клітинні процеси бактерій і забезпечують додатковий захист від розвитку резистентності.

Рішення від ITS Water Group

Компанія TS Water Group  пропонує біоциди для відкритих рециркуляційних систем із різними механізмами дії, адаптовані до умов промислової експлуатації. Серед переваг роботи з компанією: доступна доставка по Україні та повний супровід — від первинного аналізу системи до налаштування хімічної обробки. Фахівці ITS Water Group надають технічні консультації щодо вибору засобів, підбирають оптимальну схему дозування та супроводжують процес впровадження.

Підбір біоциду має бути комплексним рішенням з урахуванням типу системи, режиму роботи та сезонних коливань температури, рівня забруднення та біологічної активності.