Способ очистки воздуха от патогенной микрофлоры путем кондиционирования через сменяемые поглощающие фильтры
METHOD FOR PURIFYING AIR FROM PATHOGENIC MICROFLORA BY CONDITIONING THROUGH REPLACEABLE ABSORBING FILTERS

Известны в настоящее время аналоги способов очистки воздуха в закрытых помещениях с инактивацией микроорганизмов, которые по использованию устройств делятся на две основные группы. С помощью НЕРА и УФО-фильтров.
Высокоэффективные (НЕРА) фильтры с биоцидной пропиткой, инактивация на которых осуществляется при контакте химических соединений с микроорганизмами.
Установки с «активной» фильтрацией, осуществляющие инактивацию задержанных на фильтрах микроорганизмов воздействием генерируемых ими химически активных веществ или газов (озона, перекиси водорода и др.).
Установки, осуществляющие инактивацию воздействием физических факторов (ультрафиолетовым бактерицидным облучением, воздействием постоянных электрических полей и др.) и последующую фильтрацию частиц на высокоэффективных фильтрах.
Основным недостатком НЕРА-фильтров с биоцидной пропиткой является невозможность обеспечения тесного контакта между микроорганизмами и биоцидным покрытием и большие эксплуатационные расходы, связанные с необходимостью частой замены фильтров.
Технологии на основе «активной» фильтрации имеют следующие основные недостатки:
- низкая скорость инактивации микроорганизмов;
- низкая эффективность и надежность обеззараживания воздуха, связанные с накоплением микроорганизмов на фильтрах и возможностью их «залповых» выбросов в помещение.
Из основных недостатков установок с ультрафиолетовыми облучателями можно отметить:
- устойчивость к УФ-облучению спор и плесневых грибков, что делает эффективность их инактивации недостаточной;
- постоянное снижение мощности излучения УФ-лампы в ходе эксплуатации, что также значительно снижает эффективность инактивации микроорганизмов;
- возможность меркуризации помещений при нарушении защитной целостности излучателя.
В итоге рассмотренных среди существующих в настоящее время способов очистки воздуха в закрытых помещениях от патогенной микрофлоры следует вывод необходимости комплексного технического решения, позволяющего не только эффективно улавливать микроорганизмы в постоянном режиме, но и проводить их инактивацию с предотвращением повторного попадания в помещение, исключающее гипотетически случайное вредное влияние обеззараживающих реагентов на людей.
Наиболее близким к заявляемому изобретению является прототип «Способ очистки воздушной смеси в хирургических и родильных блоках от патогенной микрофлоры, легколетучих органических и канцерогенных веществ и регенерации кислорода в закрытых помещениях» по патенту RU 25321174 посредством: многоступенчатой очистки через угольно-тканевый фильтр, фотодинамической терапии УФО с синим светом в полостях турбулентного движения воздушной смеси, воздушной фильтрации через пероксидно-кальциевый, угольно-хемосорбционный, ватно-тканевый фильтры с техническим результатом преимущественно механической многоступенчатой сорбции, не обладающей достаточно эффективным обеззараживающим действием на разнообразную по размерам микрофлору. Для достижения указанного результата в прототипе применяется многоступенчатая очистка воздуха, подаваемого в помещение в следующей последовательности:
- очистка от мелкодисперсных частиц и аэрозолей угольно-тканевым фильтром;
- адсорбция угольным и хемосорбционным фильтрами газов, паров спиртов, эфиров и других органических соединений;
- фотовоздействие на патогенную микрофлору и мелкодисперсные молекулы газов жестким ультрафиолетовым излучением (длины волн 200-290 нм) и монохроматическим спектром синего света (длина волны 430-470 нм), обеспечивающее снижение их вирулентности и разрушению мембран микроорганизмов и их протоплазмы, а также активации органических молекул;
- хемосорбция двуокиси углерода (СО2) и паров воды пероксидом кальция (СаО2) с выделением атомарного и молекулярного кислорода;
- турбулентное смешивание патогенной микрофлоры и их токсинов с атомарным кислородом, их дезинфекция и окисление;
- очистка от мелкодисперсных частиц угля и пероксида кальция ватно-тканевым фильтром.
В прототипе эффективность обеззараживания снижает создание условий высокой турбулентности движения воздушной смеси в полостях фотодинамического воздействия на одном из промежуточных этапов многоступенчатой очистки воздушной смеси без учета минимальных требований кратности воздухообмена. Более чувствительны к воздействию ультрафиолетового излучения вирусы и бактерии в вегетативной форме (палочки, кокки). Менее чувствительны грибы и простейшие микроорганизмы. Наибольшей устойчивостью обладают споровые формы бактерий. При этом, чем больше скорость в полостях турбулентного движения воздушного потока, тем ниже эффективность фотодинамической бактерицидности в отношении грибов, простейших, споровых форм бактерий. При УФО облучении заданный уровень бактерицидной эффективности, должен находиться для закрытых облучателей в пределах 1 - 2 ч, а для открытых и комбинированных - 0,25 - 0,5 ч и для приточно-вытяжной вентиляции <= 1 ч (или при кратности-1 воздухообмена Кр >= 1 ч ) [1].
Фильтры прототипа угольно-хемосорбционного, пероксидо-кальциевого типа недостаточно бактерицидны, против фотодинамической стерилизации. Существует много фильтров для удаления извоздуха газов и масел, воды и твердых загрязнителей. Для эффективной работы этих фильтров требуются дополнительное сжатие воздуха. Рецикуляция не сжатого воздуха через эти фильтры неэффективно удаляет микроорганизмы. Обычно, размеры бактерий могут составлять от 0,2 до 4 мкм. Размеры вирусов менее 0,3 мкм, а бактериофаги могут быть размером 0,01 мкм. С одной стороны, частицы слишком малы для того, чтобы двигаться в потоке газа прямо и по инерции; с другой стороны, они слишком велики для того, чтобы развить достаточную для диффузии собственную скорость движения и вступать в соприкосновение с материалом фильтроэлемента и фиксироваться глубоко внутри него. При таких размерах частиц, технологическое решение обеззараживающей очистки воздуха с использованием инерционности и диффузии газовой воздушной смеси не могут в полной мере эффективно дополнять друг друга.Таким образом, элиминация частиц размера от 0,2 до 4 мкм из потока газа и воздуха по способу прототипа является технически наиболее сложной, недостаточно эффективной при циркуляции через многоступенчатые фильтры несжатого воздуха.
В рассмотренном прототипе, кроме вышеперечисленных технологических недостатков обеззараживания, дополнительно имеются ресурсные недостатки:
- по ходу эксплуатации угольные и хемосорбционные фильтры, а также ультрафиолетовые облучатели требуют частой замены, что не позволяет достигать технический результат в постоянном режиме.
Заявляемый способ очистки воздуха в закрытых помещениях направлен на получение технического результата включающего адсорбцию и инактивацию микрооргранизмов, в особенности стафилококков, стрептококков, грибково-дрожжевой плесени, из воздуха закрытых помещений с высокой эффективностью постоянного режима обеззараживания, исключением обратного выброса патогенных микроорганизмов в помещение. С этой целью системы кондиционирования воздуха, в зависимости от технических условий центрального или автономного типа, обеспечивают циркуляцию и обеззараживание воздуха через контактно подключаемый аппарат, в котором устанавливается насадка пленочного типа, орошаемая водным раствором хлористого лития. Циркулирующий через насадку воздух очищается от микробных агентов, адсорбируемых поверхностной пленкой раствора хлористого лития. Омывающий раствор при этом стекает в поддон, где в объемном растворе происходит окончательное обеззараживание адсорбированных микробных агентов. Очищенный воздух возвращается в помещение. Процесс обеззараживания идет непрерывно и не требует замены обеззараживающих ресурсных элементов. Обеззараживающая эффективность раствора хлористого лития обусловлена высокими бактерицидными свойствами, достаточной экологической безопасностью воздуха, прошедшего обработку раствором хлористого лития [2,3].
Обеззараживающая эффективность тепло-массообмена контактного аппарата, обеспечивающего достаточную кратность расчетного к размерам помещения воздухообмена, ниже описана в приложении и представлена таблично. Исходя из представленных результатов, полученных в процессе контроля микробиологической обсемененности воздуха учебных помещений, следует, что заявляемый способ обеспечивает достаточную обеззараживающую эффективность воздуха в закрытых помещениях от стафилококка, дрожжевых и плесневых грибов, стрептококков уже через 30 мин работы контактно подключаемой аппаратной насадки с хлористым литием, что сопоставимо по времени, с бактерицидной эффективной УФО облучения против стафило-стрептококков. Приемлемые результаты обеззараживания, в заявляемом способе экономически, технически, микробиологически эффективны и легко реализуемы с помощью контактного аппарата с хлористым литием в различных учреждениях культурно-массового и медицинского назначения.
Список литературы:
[1] Руководство Р 3.5.1904-04 «Использование ультрафиолетового бактерицидного излучения для обеззараживания воздуха в помещениях». Утверждено 4 марта 2004 года зам. министром здравоохранения России, главным санитарным врачом России Г.Г. Онищенко. 27 с.
[2] Б.В. Баркалов, Е.Е. Карпис «Кондиционирование воздуха в промышленных, общественных и жилых зданиях»; Москва, Стройиздат, 1982 г.
[3] А.В. Наголкин, Е.В. Володина, В.Г. Акимкин, А.П. Борисоглебская, А.С. Сафатов, Медицинский алфавит №6, 2015 г., Том №1, Эпидемиология и гигиена.
«Обеззараживание воздуха в медицинских организациях: тенденции развития».
Приложение
Опыт 1: Определение влияния аппарата на микробную обсеменность
воздуха учебной комнаты (время работы 1,5 часа)
Этап 1
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты
до начала учебных занятий (8:00)
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
46
230
210
18,33
2
36
180
3
42
210
4
48
240
5
37
185
6
43
215
ЖСА
1
23
115
158
26,9
2
34
170
3
35
175
4
38
190
5
28
140
6
32
160
Сабуро
1
33
165
124
28,5
2
17
85
3
25
125
4
28
140
5
20
100
6
26
130
из них плесневых
1
0
0
0
2
0
0
3
0
0
4
0
0
5
0
0
6
0
0
Кровяной агар
1
50
250
225
15,8
2
39
205
3
45
225
4
47
235
5
44
220
6
43
215
из них гемолитических
1
44
220
194
19,1
2
34
170
3
42
210
4
40
200
5
38
180
6
37
185
Этап 2
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты
после занятий (14:00)
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
102
510
583
75,02
2
136
680
3
97
485
4
128
640
5
115
575
6
121
605
ЖСА
1
37
185
219
25,96
2
52
260
3
42
210
4
44
220
5
47
235
6
41
205
Сабуро
1
34
170
179
11,58
2
36
180
3
38
190
4
39
195
5
33
165
6
35
175
из них плесневых
1
15
75
89
24,17
2
5
25
3
13
65
4
17
85
5
14
70
6
19
95
Кровяной агар
1
117
585
623
24,22
2
127
635
3
128
640
4
130
650
5
121
605
6
125
625
из них гемолитических
1
78
390
424
26,54
2
89
445
3
87
435
4
85
425
5
91
455
6
79
395
Этап 3
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты
через 1,5 часа работы аппарата (15:30)
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
8
45
47
5
2
10
50
3
10
50
4
9
45
5
6
35
6
11
55
ЖСА
1
3
15
18
5
2
4
20
3
3
15
4
6
30
5
2
10
6
4
20
Сабуро
1
0
0
8
3,9
2
1
5
3
2
10
4
2
10
5
3
15
6
1
10
из них плесневых
1
0
0
0
2
0
0
3
0
0
4
0
0
5
0
0
6
0
0
Кровяной агар
1
10
50
34
9,2
2
6
30
3
4
20
4
7
35
5
5
25
6
9
45
из них гемолитических
1
8
40
29
9,2
2
5
25
3
3
15
4
6
30
5
9
45
6
4
20
Опыт 2: Оценка динамики изменения микробной обсемененности воздуха
учебной комнаты при работе контактного аппарата в течение 0,5ч, 1ч,1,5часа
Этап 1
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты после занятий
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
157
785
767
54,2
2
170
850
3
128
640
4
166
830
5
148
740
6
2
760
ЖСА
1
157
785
759
55,8
2
170
850
3
128
640
4
150
750
5
162
810
6
144
720
Сабуро
1
53
265
226
29,2
2
52
260
3
37
185
4
41
205
5
48
240
6
40
200
из них плесневых
1
1
5
22
11,7
2
2
10
3
5
25
4
3
15
5
8
40
6
6
35
Кровяной агар
1
121
605
519
45,8
2
103
515
3
90
450
4
104
520
5
115
570
6
91
455
из них гемолитических
1
49
245
165
39,4
2
30
150
3
18
90
4
32
160
5
41
205
6
29
145
Этап 2
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты через
0,5 часа работы аппарата
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
9
45
49
7,2
2
10
50
3
11
55
4
8
40
5
6
30
6
15
75
ЖСА
1
26
130
99
17,5
2
15
75
3
18
90
4
24
120
5
16
80
6
20
100
Сабуро
1
3
15
30
11,7
2
11
55
3
4
20
4
8
40
5
6
30
6
4
20
из них плесневых
1
0
0
3
3,3
2
1
5
3
1
5
4
0
0
5
0
0
6
2
10
Кровяной агар
1
24
120
95
10
2
18
90
3
20
100
4
16
80
5
19
95
6
17
85
из них гемолитических
1
9
45
53
19,4
2
6
30
3
15
75
4
18
90
5
9
45
6
7
35
Этап 3
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты через
1 час работы аппарата
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
7
35
44
9,2
2
12
60
3
7
35
4
11
55
5
7
35
6
9
45
ЖСА
1
6
30
54
15,8
2
18
90
3
8
40
4
13
65
5
9
45
6
11
55
Сабуро
1
9
45
50
6,7
2
8
40
3
12
60
4
11
55
5
9
45
6
11
55
из них плесневых
1
3
15
8
5,8
2
0
0
3
0
0
4
3
15
5
2
10
6
1
5
Кровяной агар
1
27
135
93
24,4
2
13
65
3
25
125
4
14
70
5
17
85
6
16
80
из них гемолитических
1
18
90
68
13,3
2
10
50
3
17
85
4
11
55
5
13
65
6
12
60
Этап 4
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты
через 1,5 часа работы аппарата
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
19
95
65
15
2
13
65
3
8
40
4
10
50
5
16
80
6
12
60
ЖСА
1
5
25
27
3,89
2
5
25
3
6
30
4
4
20
5
7
35
6
5
25
Сабуро
1
4
20
6
6,1
2
0
0
3
0
0
4
1
5
5
0
0
6
2
10
из них плесневых
1
0
0
0
2
0
0
3
0
0
4
0
0
5
0
0
6
0
0
Кровяной агар
1
26
130
153
17,5
2
31
155
3
35
175
4
28
140
5
27
135
6
36
180
из них гемолитических
1
13
65
73
19,4
2
13
65
3
23
115
4
18
90
5
11
55
6
10
50
Опыт 3: Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты
при работе аппарата без добавления хлористого лития
Этап 1
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты после занятий
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
84
420
435
25
2
97
485
3
81
405
4
87
435
5
92
460
6
81
405
ЖСА
1
45
225
262
35,6
2
68
340
3
43
215
4
52
260
5
58
290
6
48
240
Сабуро
1
22
110
106
24,2
2
13
65
3
29
145
4
21
105
5
27
135
6
15
75
из них плесневых
1
8
40
65
31,7
2
3
15
3
22
110
4
16
80
5
20
100
6
9
45
Кровяной агар
1
115
575
541
24,17
2
112
560
3
98
490
4
108
540
5
104
520
6
112
560
из них гемолитических
1
36
180
185
16,67
2
43
215
3
32
160
4
37
185
5
41
205
6
33
165
Этап 2
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты через
1,5 часа работы аппарата без хлористого лития
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
49
245
223
28,3
2
37
185
3
38
190
4
42
210
5
49
245
6
53
265
ЖСА
1
49
245
216
22,5
2
37
185
3
38
190
4
41
205
5
46
230
6
48
240
Сабуро
1
28
140
118
17,2
2
25
125
3
28
140
4
24
120
5
16
80
6
21
105
из них плесневых
1
2
10
48
23,3
2
10
50
3
3
15
4
11
55
5
19
90
6
13
65
Кровяной агар
1
54
220
263
58,3
2
51
205
3
38
190
4
58
290
5
64
320
6
71
355
из них гемолитических
1
25
120
85
20,8
2
13
65
3
10
50
4
22
110
5
18
90
6
16
80
Средняя по двум опытам
До зан.
После
Без лития
0,5 ч
1,5 ч
МПА
210
595
223
49
56
ЖСА
158
413
216
99
23
Сабуро
124
170
118
30
7
плесневые
0
59
48
3
0
Кровяной агар
225
561
263
95
93
гемолитические
194
258
85
53
51
Опыт 4: Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты при
работе аппарата в течение 30 мин без добавления хлористого лития
Этап 1
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты после занятий
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
364
1820
1704
135,5
2
350
1750
3
360
1800
4
367
1835
5
346
1230
6
358
1790
ЖСА
1
27
135
143
11,7
2
31
155
3
27
135
4
28
140
5
33
165
6
25
125
Сабуро
1
13
65
94
29,2
2
25
110
3
10
50
4
16
80
5
19
95
6
13
165
из них плесневых
1
4
20
19
5,8
2
3
15
3
1
5
4
5
25
5
2
10
6
4
20
Кровяной агар
1
280
1400
1357
53,3
2
258
1240
3
282
1410
4
173
1365
5
283
1415
6
263
1315
из них гемолитических
1
25
125
122
13,3
2
20
100
3
22
110
4
23
115
5
27
135
6
19
145
Этап 2
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты через
0,5 часа работы аппарата без хлористого лития
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
264
1320
1315
63,3
2
300
1500
3
240
1200
4
260
1300
5
262
1310
6
252
1260
ЖСА
1
28
140
123
20,6
2
28
140
3
17
85
4
25
125
5
30
150
6
20
100
Сабуро
1
26
130
96
16,1
2
15
75
3
16
80
4
21
110
5
17
85
6
19
95
из них плесневых
1
3
15
6
4,5
2
0
0
3
0
0
4
1
5
5
2
10
6
1
5
Кровяной агар
1
225
1125
1215
51,7
2
230
1150
3
250
1250
4
244
1220
5
258
1290
6
251
1255
из них гемолитических
1
28
140
134
9,2
2
24
120
3
31
155
4
26
130
5
25
125
6
27
135
Опыт 4: Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты
при работе аппарата с использованием хлористого лития в течение 30 мин
Этап 1
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты после занятий
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
264
1320
1352
33,3
2
276
1380
3
260
1300
4
280
1400
5
275
1375
6
267
1335
ЖСА
1
28
140
157
17,2
2
29
145
3
37
185
4
31
155
5
36
180
6
27
135
Сабуро
1
21
105
127
25
2
15
75
3
28
140
4
29
145
5
32
160
6
18
140
из них плесневых
1
1
5
10
1,7
2
2
10
3
2
10
4
3
15
5
2
10
8д8г
6
2
10
Кровяной агар
1
510
2550
2398
248,9
2
525
2625
3
504
2020
4
513
2565
5
520
2600
6
506
2030
из них гемолитических
1
57
285
243
25,6
2
50
250
3
38
190
4
48
245
5
54
270
6
44
220
Этап 2
Оценка микробной обсемененности воздуха учебной комнаты через 0,5 часа работы
работы аппарата с использованием хлористого лития
Объем пробы - 200 литров.
Питательная среда
№ чашки
К-во колоний
в 1 м куб.
μ
χ2 (p <0,05)
МПА
1
19
95
92
11,7
2
18
90
3
21
105
4
22
110
5
16
80
6
14
70
ЖСА
1
4
20
10
5
2
2
10
3
2
10
4
3
15
5
1
5
6
0
0
Сабуро
1
0
0
6
4,4
2
1
5
3
3
15
4
1
5
5
0
0
6
2
10
из них плесневых
1
1
5
2
2,2
2
0
0
3
0
0
4
0
0
5
1
5
6
0
0
Кровяной агар
1
24
120
107
29,2
2
25
125
3
35
165
4
12
60
5
14
70
6
21
105
из них гемолитических
1
8
40
23
8,3
2
6
30
3
3
15
4
5
25
5
2
10
6
4
20
Процент изменения (снижения) микробной обсемененности воздуха, на разных
средах при работе аппарата в режиме вентиляции с хлористым литием в течение 0,5ч
Вентиляция
С литием
МПА
33
93
ЖСА
14
99
Сабуро
0
99
плесневые
68
80
Кровяной агар
11
95
гемолитические
0
85
ЖСА - желточно-солевой агар для культивирования стафилококков
МПА-мясо-пептонный агар
Сабуро - среда для культивирования плесневых и дрожжевых грибов
гемолитические среды для культивирования стрептококков:
зеленящего, гемолитического