Higieniczne nawilżanie powietrza Strategie zwalczania biofilmów

Właściwości wody do nawilżania

Ogólnie rzecz biorąc, wymagania dotyczące wody pitnej są tak wysokie, że zasadniczo można ją stosować do nawilżania. Należy jednak pamiętać, że choć woda pitna nie może zawierać mikroorganizmów chorobotwórczych w znaczących ilościach, to jednak nie jest ona bynajmniej sterylna. Ponadto minerały obecne w nieuzdatnionej wodzie pitnej prędzej czy później prowadzą do osadzania się soli i kamienia, czy to na powierzchniach styku samych systemów nawilżania powietrza, na ściankach kanałów, czy też na elementach systemu wentylacyjno-klimatyzacyjnego.

W wilgotnych i mokrych obszarach osady te zapewniają wyjątkowo dobre warunki do życia, zwłaszcza dla mikroorganizmów wprowadzonych wraz z wodą pitną. Osadzają się one tam i w bardzo krótkim czasie mogą rozrosnąć się do pokaźnych kolonii w postaci biofilmu.

Aby uniknąć takich osadów, woda do nawilżania jest zazwyczaj zmiękczana i/lub odsolana. Jednak stosowane w tym celu instalacje uzdatniania wody nierzadko stwarzają równie sprzyjające warunki dla rozwoju mikroorganizmów. Kwestia ta zostanie omówiona bardziej szczegółowo w poniższym rozdziale.

Biofilmy w systemach wodociągowych

Mikroorganizmy występują w systemach wodociągowych albo w postaci wolnej w wodzie, albo związane w tak zwanych biofilmach. Biofilmy składają się z mikroorganizmów osadzonych w śluzowatej matrycy z pozakomórkowych substancji polimerowych (EPS). Struktura ta umożliwia im kolonizację niemal wszystkich wilgotnych powierzchni.

Biofilm osadza się w jednostkach wymiany jonowej w instalacjach stosujących Zmiękczanie lub Odsawę, może kolonizować moduły systemów odwróconej osmozy, a w zależności od konstrukcji nawet przenikać przez ich membrany, przedostając się w ten sposób na stronę permeatu. Następnie kolonizuje ścianki kolejnych rur i zbiorników pośrednich. W przypadku otwartych zbiorników pośrednich dodatkowe przedostawanie się drobnoustrojów z powietrza otoczenia może jeszcze bardziej sprzyjać tworzeniu się biofilmu.

Dopóki biofilm znajduje się w fazie wzrostu, często pozostaje niezauważony. Dopiero po osiągnięciu fazy stacjonarnej mikroorganizmy są uwalniane w sposób ciągły. Na tym etapie liczba mikroorganizmów w wodzie dramatycznie wzrasta. Sama dezynfekcja wody nawilżającej zazwyczaj nie jest już wystarczająca, ponieważ ma ona jedynie ograniczony wpływ na już ugruntowany biofilm.

Biofilmy w systemach wentylacji

Gdy biofilm już się zadomowi w systemach wodnych, stale odrywają się od niego drobne fragmenty (tzw. bio-envelopes), które osadzają się we wszystkich wilgotnych obszarach Systemu wentylacji. Może to mieć miejsce na powierzchniach styku samego systemu nawilżania powietrza, ale także na ściankach kanałów lub wszystkich elementach instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnej. Wszędzie tam, gdzie w instalacji wentylacyjno-klimatyzacyjnej występuje wilgoć, zawilgocenie lub stojąca woda, a nie zostaną podjęte odpowiednie środki zaradcze, nieuchronnie tworzą się nowe biofilmy, a namnażanie się drobnoustrojów postępuje dalej w sposób niekontrolowany.

Strategie zapobiegania powstawaniu biofilmów

Z higienicznego punktu widzenia znacznie skuteczniejsze jest zapobieganie powstawaniu biofilmów już w zarodku. Technicznie skuteczne rozwiązania pozwalające całkowicie uniknąć powstawania biofilmów są jednak obecnie dostępne tylko w ograniczonym zakresie. Nie istnieją jak dotąd systemy rurociągów poddawane ciągremu i pozbawionemu cieni naświetlaniu promieniowaniem UV, a inne podejścia są częściowo ograniczone prawem patentowym lub prawem użytkowania. W praktyce stosuje się zatem substancje redukujące liczbę drobnoustrojów.

Zgodnie z normą VDI 6022, arkusz 1 (4.3.7), woda doprowadzana do nawilżacza oraz woda obiegowa mogą być dezynfekowane wyłącznie metodami o udowodnionej skuteczności, które są nieszkodliwe dla zdrowia i nie pozostawiają pozostałości w powietrzu nawiewanym. Te surowe wymagania znacznie ograniczają liczbę odpowiednich metod.

Stosowany środek musi skutecznie redukować mikroorganizmy i tworzenie się biofilmu, nie będąc jednocześnie obecnym w powietrzu nawiewanym jako środek biobójczy. W praktyce w związku z tym obecnie w grę wchodzi tylko kilka substancji czynnych:

● Nadtlenek wodoru

● Dwutlenek chloru

● Srebro

● Ozon

Metody o działaniu utleniającym, takie jak ozon, nadtlenek wodoru lub dwutlenek chloru, reagują z mikroorganizmami oraz z organicznymi zanieczyszczeniami powietrza. Warunkiem ich bezpiecznego stosowania jest jednak precyzyjne dozowanie oraz niezawodna technika pomiarowa i regulacyjna, aby w powietrzu w pomieszczeniu nie pozostały żadne stężenia resztkowe stanowiące zagrożenie dla zdrowia.

Srebro posiada szerokie spektrum działania przeciwbakteryjnego. Szczególnie skuteczne są jony srebra lub nanocząsteczki srebra. W przeciwieństwie do metod utleniających działanie srebra opiera się na ukierunkowanym oddziaływaniu na procesy enzymatyczne zachodzące w mikroorganizmach. Już niewielkie stężenia jonów srebra mogą hamować wzrost bakterii, a tym samym zapobiegać tworzeniu się biofilmów.

W systemach nawilżania powietrza jony srebra można na przykład wytwarzać metodą elektrolityczną i dozować je proporcjonalnie do przepływu wody. Dzięki odpowiednim powierzchniom osadzeniowym, takim jak materiały ceramiczne, pozostałości srebra można następnie usunąć z powietrza i wody. Pozwala to na higieniczne nawilżanie powietrza przy jednoczesnym zapewnieniu powietrza nawiewanego o niskiej zawartości pozostałości.

Podsumowanie

Biofilmy stanowią istotne zagrożenie higieniczne w adiabatycznych systemach nawilżania powietrza. Powstają one przede wszystkim w elementach przewodzących wodę i mogą utrzymywać się pomimo stosowania środków dezynfekujących.

Wymagania normy VDI 6022 mają zatem na celu zminimalizowanie rozwoju mikroorganizmów już na etapie projektowania i eksploatacji. Ponieważ usuwanie istniejących biofilmów jest bardzo pracochłonne, kluczowe znaczenie ma profilaktyka. Odpowiednie metody ograniczania liczby drobnoustrojów w wodzie nawilżającej – na przykład procesy utleniające lub stosowanie jonów srebra – mogą skutecznie ograniczyć tworzenie się biofilmu i zapewnić higieniczną eksploatację instalacji nawilżających powietrze.