Использование озона для обработки воздуха помещений преследует две цели.

Во-первых, создание комфортной среды обитания для работающих; дезинфекция присутствующей в воздухе микрофлоры, устранение вредных органических загрязнений и запахов, практически всегда имеющихся в помещении с людьми, и как результат улучшение самочувствия работающих.

Во-вторых, это обработка (дезинфекция) помещений (склады, холодильные камеры и т.п.), где работники в основное время отсутствуют. В определенном смысле сюда примыкают так называемые проблемы «чистых помещений», т. е. помещений с полным отсутствием вредной микрофлоры. Речь идет об операционных помещениях, больничных палатах и т.д. Эти задачи во многом схожи, но тем не менее несколько различаются и поэтому здесь не рассматриваются.

Обеспечение производственных помещений чистым воздухом.

Чистота воздуха основная задача предупреждения заболеваний и повышения работоспособности находящегося в помещении персонала.

Работа в помещении с загрязненным воздухом резко повышает риск легочных, сердечных и онкологических заболеваний. Статистика здесь крайне неблагоприятная. По данным Американ- ского агентства охраны окружающей среды, работа в условиях загрязнения воздуха рабочей зоны фенолом и формальдегидом на уровне даже 0,01 мг/м³ (ПДК для непроизводственных помещений) повышает риск онкологических заболеваний кроветворных органов и легких в 3-5 раз.

Современные системы вентиляции не содержат специального оборудования, обеспечивающего устранение патогенов и разрушения вредных примесей.

Существующее бытовое оборудование для очистки и кондиционирования (фильтры, ионизаторы, увлажнители) имеет слишком малую мощность и не может быть использовано в производствен ных условиях.

Очистке воздуха в рабочем помещении и поддержанию его качества посвящено много работ; некоторые, наиболее интересные, мы рассмотрим ниже. Систематически этой проблемой в течение ряда лет занимался (и занимается), как мы уже это отмечали, коллектив Ивановского инженерно-экологического бюро «Редокс-системы». Основное направление применение озона в малых, безопасных для людей концентрациях, которые вводятся в рабочее помещение через систему приточно-вытяжной вентиляции [240].

Следует отметить, что требования к качеству воздуха в гигиенических нормах (ГН) систематически изменяются в сторону уменьшения ПДК по многим веществам. Так, за последние годы, например, были изменены нормы по фенолу в 3 раза (с 0,3 до 0,1 мг/м³) и формальдегиду в 10 раз (с 0,5 до 0,05 мг/м³), что существенно осложнило решение проблемы очистки воздуха до санитарных норм, так как чем ниже концентрации загрязнителя, тем сложнее очистка.

В 1999 г. Госкомсанэпиднадзором РФ введен Гигиенический норматив № 1.72598 «Перечень веществ, продуктов, производственных процессов, бытовых и природных факторов, канцерогенных для человека». В этот норматив включены канцерогенно опасные вещества (с высокой степенью доказательства канцерогенности): акриламид, бензол, винилхлорид, бензопирен, формальдегид, трихлорэтилен, стирол, винилбромид и ряд дру гих. Безопасных ПДК для этих веществ не существует контакты опасны и вызывают злокачественные опухоли. все

Поскольку подавляющее большинство этих загрязнителей очень легко реагируют с озоном, естественно рассчитывать на эффективную очистку воздуха от этих загрязняющих веществ. При этом необходимо учитывать ряд моментов.

1. Вследствие присутствия людей в рабочих помещениях концентрация озона при озонировании не должна превышать ПДК 0,1 мг/м³. Для этого производительность озонатора рассчитывается (или подбирается эмпирически) таким образом, чтобы ни при каком развитии событий не произошло превышение ПДК. Средняя концентрация озона в объеме помещения зависит от многих условий мощности озонатора, объема и заполнения помещения мебелью, скорости газообмена, температуры воздуха и т. д.

Согласно экспериментальным данным А. П. Муракова, для очистки воздуха в помещениях (цехах) с высотой потолков более 6-10 м все рабочие места должны быть оснащены ин- дивидуальными воздухораспределителями, по которым подается озонированный воздух. В помещениях высотой потолков 4-6 м качество очистки воздуха обеспечивается за счет кратности воздухообмена, причем чем выше концентрация загрязнителей в рабочей зоне, тем выше должна быть кратность воздухообмена.

2. Попытки расчета необходимой мощности озонатора приводились в работах. Предложенные выражения помимо очевидных параметров объема помещения, его наполненности объектами обработки, материала поверхности помещения, скорости протока газа и т.д., содержат ряд трудно контролируемых параметров: таких, как, например, коэффициент скорости распада озона (гетерогенный и гомогенный), величину, сильно зависящую от температуры и состава газовой среды. Очевидно, такие зависимости можно получить лишь в предварительных экспериментах.

Как уже упоминалось, бытовые озонаторы имеют малую мощность производства озона (1 г/ч) и рассчитаны на помещение до 100 м². Эти озонаторы обычно снабжаются встроенными вентиляторами, поэтому находиться в непосредственной близости от работающего озонатора нежелательно; в этом случае пдк по озону могут превышать в несколько раз. При периодическом включении озонатора необходимо учитывать, что концентрация озона падает очень значительно за время 10-20 мин, хотя эти величины зависят от многих условий, в первую очередь от скорости перемешивания воздуха и температуры. Отметим сразу, что кратковременные превышения в 2-3 ПДК по озону не имеют каких-либо последствий для здоровья людей, поскольку озон является веществом, экологически совместимым с живыми организмами. Человечество в течение всей своей истории регулярно сталкивалось и сталкивается с повышенной концентрацией озона в окружающей среде. В приземном слое концентрация озона сильно меняется в зависимости от времени суток, времен года, погодных условий, растительности, географических условий в пределах от нескольких микрограмм/м³ до 100-300 мкг/м³ (хорошо знакомое ощущение свежести в воздухе после грозы, в хвойном лесу, морского прибоя и пр.).

В идеальном варианте реакции озона с органическими загрязнителями происходят до конечных продуктов углекислоты и воды. В реальности это происходит далеко не всегда и в принципе какие-то анализы образующихся полупродуктов при очистке воздуха весьма желательны. Однако рядом достаточно глубоких исследований установлено, что полупродукты, возни кающие при озонировании, обычно не несут серьезной угрозы здоровью человека. Процесс озонирования осложняется, если в помещении использовались ароматические добавки, например ароматизаторы, имитирующие запах сосны. В этом случае обнаружено присутствие в воздухе таких веществ, как лимонен и о-пинен. Аналогичные данные получены в работе. При этом наблюдается появление в воздухе помещений субмикронных частиц (вторичных аэрозолей). Сама глубина окисления поллютантов зависит от природы окисляемых веществ.

Наиболее эффективно очищаются вещества, относящиеся к группам непредельных соединений (альдегидов, терпенов, сти рола, бензопирена, сернистых соединений).

Для окисления этих веществ обычно достаточно небольшого количества озона (0,2-2 моля/моль окислительных веществ). Процессы очистки проходят быстро, и эффективность очистки может достигать 80-90%.

Формальдегид, метан, метанол, спирты, эфиры, фураны так называемые средне-трансформируемые углеводороды требуют уже 2-10 молей озона на 1 моль вещества. Соответственно эффективность очистки не превышает 50-80%. Естественно, что это лишь оценочные данные. По этой причине вышеупомянутые органические загрязнители трудно (а часто невозможно) устранить с помощью озона. Использовать необходимые высокие кон- центрации озона в присутствии людей в помещении невозможно. То же самое относится к очистке сильно загрязненного воздуха (10-100 ПДК), когда соответственно требуются высокие дозы озона и длительное время обработки. В этом случае, вероятно, нужно искать другие, более эффективные пути окисления например, окисление в адсорберах, скрубберах или применение AOP's-технологии.

Метод озонирования прошел многолетние и разносторонние испытания на различных химических заводах по переработке фенолопластов, анилиновых красителей, лаков и красок. На этих предприятиях превышение ПДК по загрязнителям воздуха в рабочей зоне может составлять 1,5-15 раз.

ВНИИ охраны труда в С.-Петербурге провел исследование снижения концентрации фенола и формальдегида и полупродуктов их окисления в помещениях цехов прессования карболита на заводах «Комсомольская правда» и «Слоистые пластики». В обоих цехах концентрация фенола в рабочей зоне превышала ПДК в 5-6 раз, формальдегида в 5-8 раз. Суммарное количество приточного воздуха, подаваемого в цех, составляло 100-120 тыс. м³/ч. Результаты производственных испытаний представлены в табл. 4.6.

Взаимодействие формальдегида с озоном приводит при неполном окислении к образованию муравьиной кислоты, ПДК которой в два раза превышает ПДК формальдегида.

Подобные работы проводились на заводах в Перми и в Москве. Везде степень очистки достигала (и превышала) 96% при умеренных энергозатратах на синтез озона.

Дезинфекция воздуха в помещениях.

Особенно успешно применение озона для инактивации микрофлоры, находящейся в помещении. В этой области возможности использования озона чрезвычайно велики; он практически не имеет соперников по способности к дезинфекции.

Ивановская группа А. П. Муракова особое внимание уделила проблеме гигиены воздуха на текстильных предприятиях. Согласно имеющейся в распоряжении ИБЭ медицинской статистике, острые респираторные заболевания, грипп, ангина занимают в структуре временной нетрудоспособности рабочих этой отрасли промышленности значительный удельный вес до 60%.

Многочисленными исследованиями Ивановского ВНИИ охраны труда установлена высокая микробиологическая загрязненность воздуха рабочей зоны в прядильных и ткацких цехах текстильных предприятий. В немалой степени этому способ ствуют бактериальная загрязненность перерабатываемого сырья, устаревшая система вентиляции и кондиционирования воздуха, большое скопление людей.

При проведении исследований на микробную обсемененность были взяты пробы 240 образцов воздуха.

Результаты таких анализов представлены в табл. 4.7. Показано, что искусственное озонирование воздушной среды с концентрациями от 50 до 100 мкг/м³ снижает микробную зараженность в воздухе рабочей зоны до уровня загрязнения 370- 400 КОЕ/м³ (для вокзалов этот норматив 3500 КОЕ). Этот показатель отвечает чистому воздуху. Авторы отмечают, что задачи полной стерильности воздуха не ставилось. Кроме снижения общего микробного заражения наблюдалось также снижение уровня зараженностью спорами грибов в 20-50 раз.

По данным ивановских исследователей по статической обработке больничных листов, при озонировании воздуха в це- хах текстильных фабрик распространенность болезнями органов дыхания снижается на 25 - 30%, в 3-5 раз снижается заболеваемость, связанная с гипертонической болезнью, и на 10 - 20% уменьшается заболеваемость ишемической болезнью сердца. Более того, существуют объективные показатели благоприятного воздействия озона на весь процесс приготовления пряжи. Так, при озонировании воздуха обрывность пряжи в прядильном производстве уменьшается на 6 - 14%.

Опыт использования озонирования на текстильных производствах прошел официальную оценку. Минздравом РФ выдано свидетельство о государственной регистрации озона в концентрации 2-4 мг/м³ как дезинфекционного средства (№ 0039-98/21. 1998 г.).

Работы по улучшению качества воздуха проводились (и про- водятся) не только в нашей стране. Японские исследователи в течение 3 лет проводили озонирование воздуха в кондитерских цехах (доза озона 0,003-0,112 мг/м³). Работа велась в течение ночи (когда в цехах нет работающих) и достигалось снижение общей обсемененности в 5 раз, но количество аэробных дрожжей в тестомесильном цехе оставалось неизменным.

На ХVІ всемирном конгрессе по озону (Лас-Вегас, США, 2003 г.) был представлен обстоятельный доклад Р. Долла и С.Нирра, где сообщалось об успешном устранении запаха сигаретного дыма в двух крупнейших казино Лас-Вегаса. Хотя за время, прошедшее после опубликования этого доклада, антиникотиновое законодательство в США резко ужесточилось, и в настоящее время курение во многих общественных местах полностью запрещено, опыт такой масштабной работы по кондиционированию воздуха необходимо отметить.

Авторы подчеркивают успешность использования озона для устранения запаха табака, причем эффект наступал практически мгновенно после включения системы озонирования. Более того, при этом резко падало содержание летучих органических соединений в воздухе. Работа озонатора в течение недели позволяет устранить даже запах табака, впитавшийся в мягкую обшивку мебели.

В докладе скептически оценивается применение угольных фильтров, которые характеризуются как «дорогостоящая полумера». Что касается экономики, то в докладе приводится такой интересный расчет: поскольку средний ежедневный доход от клиента в казино составляет 55 долларов, то потеря даже одного клиента из-за того, что последнему не нравится запах табака, составляет 20000 долларов в год. Время же окупаемости всей системы очистки воздуха менее одного года. Правда при этом потребовалась полная переделка системы вентиляции. Производительность озонатора (также специально сконструированного для этой работы) не превышала 10 г/ч озона.

Подводя некоторый итог раздела по очистке и кондиционировании воздуха с применением озона, можно однозначно утверждать следующее.

1. Озон наиболее эффективный окислитель-дезинфектант, позволяющий успешно решать проблемы резкого улучшения микроклимата рабочих помещений и, как следствие, реально улучшить здоровье трудящихся.

2. Эффективность и технологичность озоновой очистки воздуха проверены на целом ряде промышленных предприятий и каких-либо сомнений не вызывают.

3. Все опасения о превышении допустимого при этой очистке уровня озона абсолютно не состоятельны вследствие отработанной технологии дозировки озона и существования в настоящее время сравнительно недорогих и надежных сенсоров атмосферного озона.

Дезинфекция нежилых помещений.

Кроме очистки воздуха в помещениях с работающими людьми существует еще потребность в дезинфекции помещений, где люди находятся эпизодически (склады, холодильные камеры и т. п.). Эта проблема также может быть успешно решена с помощью озона, причем первый положительный опыт относится к 1909 г. В этом случае для дезинфекции можно использовать более высокие концентрации озона, чем для офисных помещений. Действительно, при разработке технологии озонирования холодильных камер и других технологических помещений установлено, что бактерицидный и микоцидный эффекты находятся в прямой зависимости от его концентрации и продолжительности воздействия, т.е. «С-Т»-критерия. В частности, согласно работе рекомендуется следующий режим обработки холодильных камер: концентрация озона 25-40 мг/м³, экспозиция 48-72 ч. В. С. Колодязная с сотрудниками установили, что при озонировании холодильных камер в течение 10 ч с концентрацией озона 13- 14 мг/м³ обеспечивается удовлетворительное качество дезинфекции и микоцидный эффект достигает 93-94%. Дальнейшее увеличение продолжительности обработки не приводит к существенному повышению ее эффективности. Г. Д. Резго также нашла, что озонирование холодильных камер в течение 12 ч при концентрации 8-10 мг/м³ обеспечивает снижение уровня патогенной микрофлоры в воздухе на 92-97%. На стенах камеры микробная обсемененность уменьшается на 93-95%. Загруженные холодильные камеры рекомендуется обрабатывать озоном с концентрацией 2-6 мг/м³, а для продуктов, содержащих жиры, не более 2 мг/м³, при этом развитие плесеней и образование спор приостанавливается при ежедневной обработке с экспозицией 4-5 часов.

Весьма детально проблемы дезинфекции поверхностей рабо- чих помещений рассматриваются в работе Першина с коллегами. Данные, взятые из этой работы и представленные в табл. 4.8-4.10, весьма интересны.

Отметим, что в данных есть определенные неясности. Например, почему наблюдается очень большая разница в степени дезинфекции пола и стен?

На основе этих и ряда других данных в 1984 г. озон был включен в перечень новых средств дезинфекции ветеринарных объектов, а в 1990 г. разработаны согласованные с Министерством здравоохранения ряд инструкций по озонированию камер, загруженных охлажденными продуктами.

Дорогостоящей и весьма сложной проблемой является дезинфекция емкостей в пищевой промышленности. Как указывается в работе, для емкостей малого объема (50 м³) используется обычная стерилизация паром под давлением. Для обеззараживания крупных резервуаров весом 100-150 тонн термический способ недостаточно эффективен как по техническим. так и по экономическим соображениям; он требует значительных затрат тепла, поэтому в данном случае используют химическую дезинфекцию. Набор реагентов для этих целей весьма широк. Основной недостаток химической дезинфекции связан с необходимостью удаления остатков химических препаратов после завершения бактерицидной обработки. Озон не имеет этих недостатков и в принципе его можно использовать для дезинфекции таких емкостей, но при этом необходимо учитывать ряд условий:

• емкости (трубопроводы) должны быть герметическими, чтобы не допустить утечки озона в окружающую среду.
• для герметизации не могут быть использованы резиновые прокладки, так как озон приводит к разрушению резины, потере ею эластичных свойств.
• существует деталей. также опасность коррозии металлических

Группа молдавских исследователей рассмотрела возможность дезинфекции с помощью озона емкостей из-под молока и пива. Поскольку речь идет о продуктах питания, то надежную гарантию безопасности хранения молока и молочных продуктов обеспечивает только полное подавление микрофлоры. Авторы работали со штаммами микроорганизмов, наиболее устойчивых к методам тепловой и химической дезинфекции, при этом учитывался тот факт, что в реальных условиях озонированию подвергается не суспензия микроорганизмов, а микробы в пленке раствора пищевого сырья, сильно разбавленного водой в процессе мойки.

В табл. 4.11 представлены практические рекомендации по озонированию производственных емкостей в пищевой промыш ленности, полученные молдавскими исследователями

Необходимо сделать существенное замечание. Один из авторов этой публикации участвовал в работе по дезинфекции бидо нов из-под молока с помощью озона. Вследствие глубоко укоренившихся остатков молочной массы в местах сварки и в складках металла стерилизация емкости происходила с очень большим трудом, при этом использовался не только озон. Так что эффективность дезинфекции при столь малых временах озонирования и низких концентрациях озона, какие заявлены в табл. 4.11. вызывает глубокое сомнение, и может быть достигнута лишь на гладких поверхностях емкостей, что необходимо учитывать в процессе обработки.

Автор книги "Теория и практика получения и применения озона"
В.В. Лунин, Самойлович, В.Г., С.Н. Ткаченко, И.С. Ткаченко

По вопросам и предложениям свяжитесь с нами любым удобным способом

Телефон: 8 (800) 775-28-45
E-mail: info@ozonbox.pro
Соцсети: Вконтакте | Rutube