Анализ эффективности обеззараживания воздуха при помощи HEPA-фильтров

Описание

В развитых странах нашли широкое применение системы обработки воздуха, использующие принцип пассивной фильтрации НЕРА (High Efficiency Particulate Air/Particle Absorption). Пассивные фильтры НЕРА, как правило, состоят из рамки, изготавливаемой из картона или оцинкованной стали, внутри которой уложен фильтрующий материал (ткань или бумага) в виде гофр.

Слой пыли, накапливающийся из осевших частиц, со временем затрудняет прохождение воздуха сквозь фильтр. Возрастающий перепад давления требует применение мощных систем вентиляции, чтобы «продавить» необходимый объем воздуха через фильтры. Это ведет к существенным капитальным затратам и кратному увеличению потребления энергии по сравнению с обычными рабочими помещениями.

Принцип задержания частиц в пассивных НЕРА фильтрах основан не только на задержании крупных частиц между волокнами (когда размеры пор/ячеек фильтра меньше размеров фильтруемых частиц - “эффект сита”), но и на эффекте «зацепления» мелких частиц за волокна фильтра.

К настоящему времени механизм удерживания частиц НЕРА фильтрами рассмотрен в предположении, что соприкоснувшись с волокном, частица присоединяется к нему статическим электрическим притяжением или же просто физическим креплением. Благодаря этим поверхностным силам (силы Ван-дер-Ваальса) частицы будут удерживаются в фильтрующем элементе.

Особенности микробиологических загрязнителей

Это бесспорно для частиц небиологического происхождения. Механика взаимодействия биологических частиц с волокнистой структурой НЕРА фильтра имеет иную природу. Прежде всего, необходимо принять во внимание тот факт, что биологические частицы являются динамическими живыми организмами, которые не хотят оставаться прикрепленными к сухим поверхностям без питательной среды. Подвижные бактерии сами могут освобождать себя от прикрепления к фильтрационным волокнам и вновь возвращаться в воздушный поток и, таким образом, двигаться вдоль волокон в поисках влаги, сырости и питательных веществ. Существуют отчеты лечебных учреждений о том, что бациллы туберкулеза (1-5 микрона прутковые бактерии) проникают сквозь HEPA фильтры.

Накопленные в фильтрах живые микроорганизмы способны расти на среде без добавления питательного вещества. Концентрация биологических частиц приводит к ускорению их размножения, “прорастанию сквозь” фильтр (напр. Escherichia coli) и усиленному выделению микробных токсинов. При конденсации в фильтрах влаги или недостаточном уходе существует риск развития в них плесени. Размножение микрофлоры ведет к интенсивному забиванию пор фильтра и резкому снижению его фильтрующей способности.

Осажденные на фильтре микроорганизмы и плесень размножаются и растут, проникая сквозь волокнистый слой фильтра далее в воздушную среду помещения. Уровень проницаемости может быть незначительным, но потенциальный риск велик, и это обстоятельство, в дальнейшем, должно иметь решающее значение для применения пассивных НЕРА фильтров в медицине. Накопление, размножение и отмирание живых клеток в фильтрующих элементах может привести к появлению в воздухе продуктов жизнедеятельности живых и разложения мертвых микроорганизмов.

Отработавшие установленный ресурс НЕРА фильтры не подлежат регенерации и после накопления предельного количества загрязнений должны заменятся новыми. Если фильтры использовались для очистки воздуха от опасных микроорганизмов, то их демонтаж и утилизация требуют специального комплекса мероприятий.

Меры повышения биобезопасности

Для того, чтобы увеличить микробиологическую безопасность фильтровентиляционных систем в медицинских учреждениях, в новых СанПиН 2.1.3.2630-10 внесено требование обеспечивать не только фильтрацию (удержание) микроорганизмов, но и их инактивацию (уничтожение): п 6.24 «Воздух, подаваемый в помещения чистоты классов А и Б подвергается очистке и обеззараживанию, устройствами, обеспечивающими эффективность инактивации микроорганизмов на выходе из установки не менее чем на 99% - для класса А и 95% для класса Б, а также эффективность фильтрации, соответствующей фильтрам высокой эффективности (H11-H14)».

Таким образом, пассивные НЕРА-фильтры противоречат современным нормативам в плане биобезопасности, так как не обеспечивают инактивацию накопленных микроорганизмов. В отличии от них, активные НЕРА-фильтры Тион обеспечивают не только фильтрацию класса Н14, но и полную инактивацию микроорганизмов, накопленных фильтрами. Таким образом оборудование Тион полностью соответствует современным нормативам, а сменные фильтры установок Тион не требуют специальной утилизации. При этом сопротивление потоку воздуха даже загрязненных фильтров Тион в разы ниже, чем у пассивных НЕРА-фильтров, что существенно сокращает требования к вентиляционным установкам.