Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ДЕЗИНФЕКЦИИ ФИЛЬТРОВЕНТИЛЯЦИОННОЙ СИСТЕМЫ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКОГО АЭРОЗОЛЯ

Изобретение относится к области дезинфекции, а именно к способам обеззараживания объектов с использованием тепла и химических веществ. Изобретение может быть использовано для проведения противоэпидемических мероприятий на объектах здравоохранения, обеспечения безопасности работ на биологически опасных объектах, а также при ликвидации последствий чрезвычайных ситуаций биологического характера.

В процессе эксплуатации фильтровентиляционных систем (далее - ФВС) на биологически опасных объектах патогенные микроорганизмы могут накапливаться на фильтрах, внутренних поверхностях воздуховодов и других элементов конструкций [1].

Для дезинфекции ФВС применяются пароформалиновый и аэрозольный способы [2]. При этом в руководящих документах [2-4] режимы проведения дезинфекции воздуховодов и вентиляционных камер с установленными в них фильтрами не оговорены.

Пароформалиновый способ, при котором 40% водный раствор формалина возгоняется кипячением, эффективен в отношении как вегетативных, так и споровых форм микроорганизмов. Образующийся в результате нагрева формальдегид обладает высокой проникающей способностью и позволяет обрабатывать скрытые полости и труднодоступные места ФВС. Однако полнота дезинфекции обеспечивается только при условии герметизации обрабатываемого объекта при продолжительной (от 4 часов) экспозиции. Существенным недостатком способа, помимо длительности процесса, является необходимость нейтрализации формальдегида парами аммиака и высокая токсичность применяемых веществ [2, 5].

Аэрозольный способ дезинфекции в общем виде предполагает распыление дезинфектанта во внутренний объем ФВС, его осаждение на обрабатываемых поверхностях и последующую экспозицию. При этом основную сложность представляет осаждение частиц на поверхностях с отрицательным углом наклона, поворотных участках воздуховодов, удаленных и труднодоступных местах ФВС.

Для обеспечения надежного смачивания внутренних поверхностей ФВС дезинфектантом воздуховодов используют различные способы.

В патенте 2257228 (RU) описан способ дезинфекции приточных вентиляционных систем, в котором во включенную вентиляционную систему подают дезинфицирующий раствор в виде аэрозоля, протягивают его воздушным потоком до появления на выходах воздуховодов в помещениях, после чего вентиляцию выключают. Выдерживают время, необходимое для дезинфекции, затем проводят бактериологическое исследование смывов с внутренних поверхностей. Дезинфекцию этим способом проводят до достижения отрицательных результатов контроля [6].

Существенным недостатком данного способа является тот факт, что неконтролируемое количество аэрозоля дезинфицирующего средства с воздухом приточной вентиляции попадает в помещения, в результате чего концентрация действующих веществ дезинфицирующих средств может многократно превышать гигиенические нормативы.

Избежать таких упущений помогает способ дезинфекции систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха, защищаемый патентом 2519668 (RU). Он заключается в подаче аэрозоля дезинфицирующих средств в приточную систему вентиляции, которую на время проведения обработки переводят в режим работы вытяжной вентиляции. Воздушный поток протягивает аэрозоль дезинфицирующего средства по всей системе. Соударяясь с поверхностью воздуховодов, частицы аэрозоля увлажняют и дезинфицируют поверхность систем вентиляции [7]. В отличие от способа дезинфекции, описанного в патенте 2257228 (RU), воздушный поток, протягивающий аэрозоль дезинфицирующего средства, в настоящем изобретении движется не в помещения, а из них. Это исключает попадание аэрозоля дезинфицирующего средства в помещения с людьми.

При «протягивании» аэрозоля по вентиляционному каналу осаждение дезинфектанта происходит, в основном, под действием силы тяжести, действующей на аэрозольные частицы, либо в результате столкновения с препятствием на ее пути за счет собственной инерции. При этом мелкодисперсная фракция аэрозоля без придания ей дополнительных факторов осаждения не может обеспечить надежного смачивания поверхностей с отрицательным углом наклона.

Известно, что неравномерность осаждения аэрозолей на горизонтальных и вертикальных поверхностях обусловлена тем, что практическими факторами, вызывающими перемещение аэрозольных частиц в закрытых помещениях, являются конвекционные токи и сила тяжести. При этом, за счет силы тяжести частицы могут оседать только на горизонтальных поверхностях и поверхностях, проектирующихся на горизонтальную плоскость. Осаждение же частиц за счет инерции и конвекционных токов на поверхностях с отрицательным углом наклона, вследствие их малой массы, маловероятно [8].

Таким образом, отсутствие приведенных экспериментальных данных по оценке полноты дезинфекции поверхностей с отрицательным углом наклона в патентах 2257228 (RU) и 2519668 (RU), может вызвать сомнение в эффективности заявленных способов.

Одним из путей осаждения частиц на таких поверхностях является термопреципитация (тепловое осаждение). Ее механизм заключается в том, что частицы аэрозоля двигаются по направлению падения температуры и оседают на поверхностях, имеющих пониженную температуру. При этом скорость движения частиц возрастает с увеличением градиента температуры и в некоторых случаях может превышать силу тяжести [8].

На практике реализовать такой механизм осаждения аэрозольных частиц возможно за счет термомеханического распыления, которое основано на испарении жидкости в потоке горячих газов и последующей конденсации, а также ее механическом дроблении [9]. В этом случае за счет разницы температур обрабатываемой поверхности и аэрозоля происходит осаждение дезинфектанта по всему сечению воздуховода.

Наиболее близким по содержанию к предлагаемому изобретению является способ дезинфекции мусоропровода (патент. 2374012 RU). Он заключается в заполнении внутреннего объема мусоропровода аэрозолем дезинфектанта от генератора горячего тумана с величиной капель 1-50 мкм через герметичные клапаны и последующей экспозиции в течение не менее 30 минут [10]. Способ предполагает поэтажную обработку снизу вверх. При этом протяженность одного обрабатываемого участка в типовых жилых зданиях с высотой потолков от 2,5 до 3,5 м не превышает 3-5 м.

В обобщенном виде данный способ дезинфекции возможно соотнести с заявленным, если представить отдельный участок мусоропровода в виде участка воздуховода. Однако конструкция ФВС более сложная и предполагает наличие в своем составе как вертикальных, так и горизонтальных участков воздуховодов. К тому же совершенно рознятся области применения рассматриваемого и заявляемого способов.

Целью настоящего изобретения является создание универсального и эффективного способа дезинфекции ФВС различных конструкционных исполнений, позволяющего обеспечивать надежное обеззараживание внутренних поверхностей воздуховодов и фильтровентиляционных камер (далее - ФВК) с установленными в них фильтрами от вегетативных и споровых форм микроорганизмов.

Способы и средства дезинфекции должны обеспечивать 100% уничтожение микроорганизмов на объектах при их исходном заражении не менее 1⋅10⁵ КОЕ⋅см^-2 [11].

Поставленная цель достигается применением для дезинфекции вентиляционных систем термомеханического аэрозоля, обеспечивающего эффективное смачивание внутренних поверхностей ФВС, а, соответственно, и полноту обеззараживания. Частицы аэрозоля дезинфектанта конденсируются на более холодных поверхностях воздуховодов и других элементов конструкции, в том числе на поверхностях с отрицательным углом наклона. Кроме того, мелкодисперсная часть термомеханического аэрозоля обладает высокой проникающей способностью и позволяет обрабатывать труднодоступные участки вентиляционных систем.

Сущность изобретения заключается в заполнении внутреннего объема ФВС с протяженностью обрабатываемого участка до 20 м термомеханическим аэрозолем 20% (об.) перекиси водорода с добавлением 1% (об.) щавелевой и 1% (об.) ортофосфорной кислот, образуемым генератором горячего тумана производительностью 5-10 дм³⋅ч^-1, при выключенной вентиляции, с расходом рецептуры 75 см³⋅м^-2 при обработке от вегетативных форм микроорганизмов и последующей экспозиции в течение 30 минут, при обработке от споровых форм - двукратной обработкой (75+75) см³⋅м^-2, с интервалом между обработками 30 минут и экспозицией 60 минут суммарно.

Для осуществления способа могут быть использованы представленные на отечественном рынке модели генераторов горячего тумана с производительностью не менее 5 дм³⋅ч^-1. Способ является универсальным для большинства вытяжных вентиляционных систем и позволяет эффективно обеззараживать внутренние поверхности воздуховодов, вентиляционных камер с установленными в них фильтрами тонкой очистки воздуха (блоков фильтрации) и других элементов конструкции от вегетативных и споровых форм микроорганизмов с плотностью загрязнения поверхностей до 1⋅10⁶ КОЕ⋅см^-2.

Подготовку и обслуживание генератора горячего тумана осуществляют в соответствии с его техническим описанием и инструкцией по эксплуатации. Дезинфекционные работы проводят с соблюдением требований нормативных документов, регламентирующих правила обращения с патогенными микро-организмами, а также с соблюдением техники безопасности при обращении с химическими реагентами, взрыво- и пожароопасными веществами, с горячими жидкостями и предметами. В ходе работ используют средства защиты органов дыхания, кожи и глаз.

Заявленный способ дезинфекции предусматривает расчет площади поверхности, подлежащей обеззараживанию, расчет объема рецептуры, необходимой для обработки, расчет продолжительности работы генератора горячего тумана, необходимого для выработки дезинфектанта, и непосредственно проведение дезинфекции по бактерицидному или спороцидному режиму.

Перед началом дезинфекции изучают паспортные характеристики объекта обработки и рассчитывают площадь внутренней поверхности ФВС, подлежащей обеззараживанию.

Протяженность участка ФВС, на котором обеспечивается надежное обеззараживание, составляет 20 м. В случае превышения указанной длины дезинфекция проводится последовательно на каждом из участков, удовлетворяющих данному требованию, начиная с самого удаленного от ФВК.

В качестве дезинфектанта используют 20% раствор перекиси водорода с добавлением 1% щавелевой и 1% ортофосфорной кислот.

Необходимое количество рецептуры рассчитывают, исходя из норм расхода: для вегетативных форм микроорганизмов - 75 см³⋅м^-2, для споровых форм микроорганизмов - 150 см³⋅м^-2.

Время работы генератора горячего тумана, необходимого для выработки дезинфектанта, рассчитывают по формуле 1:

где:

Т - время работы генератора, мин;

V_p - объем рецептуры для дезинфекции, дм³;

Q - производительность генератора, дм³⋅мин^-1.

При наличии разветвленной сети воздуховодов обработка производится из наиболее удаленной от ФВК (блока фильтрации) точки. Имеющиеся воздухозаборные отверстия на обрабатываемом участке необходимо загерметизировать до начала дезинфекции.

Дезинфекцию ФВС осуществляют при выключенной вентиляции.

Термомеханический аэрозоль дезинфектанта подают в начальную точку воздуховода вытяжной системы через заборное устройство или специальный штуцер. По окончании распыления выдерживают заданную экспозицию.

Бактерицидный режим дезинфекции ФВС предусматривает распыление аэрозоля в течение расчетного времени Т и последующую экспозицию в течение 30 минут.

Спороцидный режим дезинфекции заключается в распылении аэрозоля в течение половины расчетного времени Т, экспозиции в течение 30 минут, последующей обработки до момента израсходования рабочего раствора в генераторе горячего тумана и повторной экспозиции 30 минут.

Возможность осуществления заявленного изобретения, его эффективность при различных вариантах применения подтверждены экспериментально на действующих вентиляционных системах.

Пример осуществления способа

В соответствии с предлагаемым способом была проведена дезинфекция вытяжной ФВС (фиг. 1), состоящей из вытяжного зонта 1, воздуховода 2 диаметром 0,24 м и протяженностью 22 м, фильтровентиляционной камеры с установленными в ней двумя фильтрами тонкой очистки воздуха 3, гермо-клапана с электроприводом 4 и центробежного вентилятора 5.

До начала дезинфекции на внутренних поверхностях ФВК 3 и воздуховода 2 размещали тест-объекты, в качестве которых использовали металлические пластины из нержавеющей стали размером 10×10 см, зараженные тест-микроорганизмами.

В качестве тест-микроорганизма использовали агаровую споровую культуру Bacillus subtilis (штамм 3) с содержанием зрелых спор не менее 90%.

Уровень исходной микробной контаминации поверхностей тест-объектов составлял от (1,52±0,12)⋅10⁵ до (2,24±0,46)⋅10⁶ КОЕ⋅см^-2.

В качестве источника термомеханического аэрозоля использовали генератор горячего тумана IGEBA TF-34. В используемой конфигурации, согласно инструкции по эксплуатации, устройство обеспечивало расход рабочего раствора 10 дм³⋅ч^-1.

В качестве рабочего раствора использовали 20%-ный раствор перекиси водорода с 1% ортофосфорной и 1% щавелевой кислот.

До начала дезинфекции рассчитывали площадь обрабатываемой поверхности. Она состояла из площади внутренней поверхности воздуховода 2 (16,8 м²) и фильтровентиляционной камеры 3 (4,5 м²) и составила 21,3 м².

Объем рецептуры, необходимый для дезинфекции данной ФВС, исходя из нормы расхода 150 см³⋅м^-2, составил 3200 см³.

Время работы генератора горячего тумана, необходимое для выработки рецептуры, рассчитанное по формуле 1, составило 19 минут.

Дезинфекцию ФВС проводили по спороцидному режиму.

В бак рабочего раствора генератора горячего тумана IGEBA TF-34 заливали расчетное количество приготовленной заранее дезинфицирующей рецептуры и подготавливали прибор к работе в соответствии с инструкцией по эксплуатации.

Термомеханический аэрозоль в течение 9,5 минут подавали под вытяжной зонт 1 (фиг. 1) при выключенном центробежном вентиляторе 5, после чего обработку прерывали и начинали отсчет экспозиции.

По истечении 30 минут осуществляли вторую часть обработки и вели ее до момента израсходования рабочего раствора.

По истечении 60 минут определяли остаточную плотность контаминации поверхностей тест-объектов. Полноту дезинфекции оценивали по результатам анализа бактериологических проб, отобранных с поверхностей обработанных объектов.

Результаты испытаний по оценке эффективности заявленного способа показали, что при обработке воздуховода и внутренних поверхностей ФВК термомеханическим аэрозолем 20% раствора перекиси водорода с 1% ортофосфорной и 1% щавелевой кислот наблюдается полная гибель спор микроорганизма B. subtilis (штамм 3) на тест-объектах (таблица 1).

Поскольку заявленный способ обеспечивает в условиях эксперимента полное уничтожение бактериальных спор, являющихся одной из самых устойчивых форм микроорганизмов, то и в отношении других, менее устойчивых, микроорганизмов (вирусов, грибов, бактерий в вегетативной форме и др.) он тоже будет эффективен.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИ

1 Дроздов, С.Г., Гарин, Н.С., Джиндоян, Л.С. Основы техники безопасности в микробиологических и вирусологических лабораториях [Текст]: монография / С.Г. Дроздов [и др.]; АМН СССР - М.: Медицина, 1987. - 256 с.

2 Безопасность работы с микроорганизмами I-II групп патогенности (опасности) [Текст]: Санитарно-эпидемиологические правила СП 1.3.3118-13: [утв. постановлением ВрИО Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28.11.2013 N 64]. - Введ. 2014.06.01. - М.: Медицина, 2014. - 147 с.

3 Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней [Текст]: Санитарно-эпидемиологические правила СП 1.3.2322-08: [утв. постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 28 января 2008 года №4 (Д)]. - Введ. 2008.05.01. - М.: Медицина, 2008. - 43 с.

4 Безопасность работы с микроорганизмами III-IV групп патогенности (опасности) и возбудителями паразитарных болезней [Текст]: Санитарно-эпидемиологические правила СП 1.3.2518-09. Дополнения и изменения №1 к СП 1.3.2322-08: [утв. постановлением Главного государственного санитарного врача Российской Федерации от 02 июня 2009 г. №42]. - Введ. 2009.08.01. - М.: Медицина, 2009. - 46 с.

5 Беляков, В.Ф. Военная гигиена и эпидемиология [Текст]: учеб. пособие / В.Ф. Беляков, Е.Г. Жук - М., Медицина, 1988.

6 Способ дезинфекции приточных вытяжных систем: патент 2257228 (RU): МПК A61L 9/00 (2000.01), A61L 9/20 (2000.01) / Вотчинский В.М. (RU), Салимов И.Ф. (RU), Харитонов А.Н. (RU); заявители и патентообладатели РФ (RU) и авторы; заявл. 05.05.2004; опубл. 27.07.2005.

7 Способ дезинфекции систем приточной вентиляции и кондиционирования воздуха и вентиляционная система для осуществления способа: патент 2519668 (RU): МПК A61L 2/22 (2006.01), A61L 9/14 (2006.01), F24F 7/00 (2006.01) / Амеличкин С.Г. (RU), Медведев А.Н. (RU), Семенов С.С. (RU); заявители и патентообладатели РФ (RU) и авторы; заявл. 18.12.2012; опубл. 20.06.2014.

8 Цетлин, В.М., Вилькович, В.А. Физико-химические факторы дезинфекции [Текст]: монография / В.М. Цетлин [и др.]; - М.: Медицина, 1969. - 287 с.

9 Аэрозольные генераторы горячего и холодного тумана компании Igeba GmbH [Электронный ресурс]. - Режим доступа: www.igeba.su.

10 Способ дезинфекции мусоропровода: патент.2374012 RU: МПК В08В 9/027 (2006.01) / Стовбыра Д.В. (RU); заявители и патентообладатели РФ (RU) и Фролочкин Д.В. (RU); заявл. 24.03.2008; опубл. 27.11.2009.

11 Методы лабораторных исследований и испытаний медико-профилактических дезинфекционных средств для оценки их эффективности и безопасности: Руководство Р 4.2.2643-10. - М.: Федеральная служба по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, 2010.