Чи може впливати застосування гіпохлориту натрію на функціонування екосистеми очисних споруд «Біотал» на харчовому підприємстві?
Система біологічного очищення стічних вод «Біотал» є досить популярною та ефективно використовується як у приватному секторі, так і на невеликих або середніх харчових підприємствах.
Довідка
Загальна ідея системи «Біотал»
Це модульна автономна установка, що працює за принципом аеробного біологічного очищення. Її основа – це активний мул, тобто мікроорганізми, які розкладають органічні речовини в стічних водах. У харчовій промисловості стоки, як правило, містять велику кількість органіки (залишки продуктів, жири, вуглеводи, білки), мийні засоби та дезінфектанти, тому система повинна бути адаптована до нестабільного складу стічних вод. Очищення в «Біотал» відбувається в кілька етапів: механічне попереднє очищення, біологічне розкладання органіки в аераційній камері, осадження мулу та повернення його в систему. Життєздатність мікроорганізмів у такій системі залежить від стабільності умов: температури, доступу кисню, рівня pH і відсутності токсичних домішок. На харчовому виробництві особливу загрозу становлять залишки мийних розчинів та дезінфекційних речовин.
Гіпохлорит натрію (NaOCl) є одним з найпоширеніших хлорвмісних дезінфекційних засобів, який широко використовується у різних сферах, включаючи харчову промисловість, медицину, водоочищення та побут. Гіпохлорит натрію (NaOCl) має сильні оксидуючі властивості, завдяки чому він ефективно вбиває мікроорганізми, включаючи бактерії, віруси та гриби. Його антимікробна активність обумовлена його здатністю до окиснення органічних сполук та руйнування структур клітинних мембран.
Основні механізми дії гіпохлориту натрію на мікроорганізми активного мулу:
1. Руйнування клітинної оболонки:
активний хлор (особливо HClO – гіпохлориста кислота) легко проникає крізь клітинну стінку мікроорганізмів;
окиснює ліпіди та білки мембрани, порушуючи її цілісність → клітина втрачає вміст або стає сприйнятливою до інших шкідливих факторів.
2. Інактивація ферментів і білків:
гіпохлорит окиснює тіольні (-SH), амінні (-NH₂) та інші функціональні групи білків та ферментів;
це призводить до порушення метаболізму, синтезу енергії (АТФ), і, зрештою, до смерті клітини.
3. Пошкодження ДНК:
за вищих концентрацій активний хлор може окиснювати азотисті основи ДНК, викликаючи мутації або розриви ланцюгів.
4. Окиснювальний стрес:
в клітинах виникає надмірна кількість вільних радикалів, з якими вони не можуть впоратися;
це призводить до загибелі навіть тих мікроорганізмів, які частково витримали перші етапи ураження.
Як гіпохлорит натрію може впливати на очисну біосистему типу «Біотал»?
1. Головна проблема — загибель активного мулу (біоценозу)
Мікроорганізми в системі «Біотал» – аеробні, чутливі до навіть незначних доз окисників.
2. Концентрація активного хлору критична
Активний мул починає деградувати вже за концентрації активного хлору від 0,1–0,5 мг/л у стоках. Для порівняння: розчин гіпохлориту в концентрації 12–15 % активного хлору (типовий для CIP-миття) – у 100 000 разів вищий, ніж критичний рівень для мікробів в очисній системі.
3. Навіть після розведення гіпохлорит може зберігати бактерицидні властивості
Вода після миття чи дезінфекції може містити 5–10 мг/л активного хлору. Хлор не одразу розкладається – потрібен час (до кількох годин) або нейтралізація (наприклад, тіосульфатом натрію).
Наслідки потрапляння гіпохлориту натрію у систему «Біотал» чи іншу БОС (біологічну очисну споруду):
гальмування або повна зупинка очищення: мікроорганізми перестають споживати БСК (біохімічне споживання кисню), амоній, органіку;
зникнення флокуляції: активний мул розпадається на дрібні фрагменти, осад погано відокремлюється;
порушення нітрифікації: особливо чутливі бактерії-нітрифікатори (Nitrosomonas, Nitrobacter) зникають одними з перших;
піноутворення та запахи внаслідок розкладу мертвого мулу й накопичення органіки;
довге відновлення: після знищення біоценозу може знадобитись до 7–14 днів на повне відновлення (а іноді потрібен штучний перезапуск із внесенням активного мулу з іншого джерела).
Коментар експерта
Отже, коли залишки гіпохлориту потрапляють у стічні води без попередньої нейтралізації або достатнього розведення, вони можуть викликати масову загибель мікроорганізмів. Це призводить до порушення основного процесу очищення – біологічного розкладу забруднень. Втрата активного мулу викликає зниження ефективності видалення органіки, амонійного азоту, спостерігається ослаблення флокуляції та погіршення осаду, з’являється неприємний запах, піна та можливість вторинного забруднення.
Модельна оцінка
Якщо підприємство використовує, наприклад, 100 л 1% розчину NaClO:
це приблизно 1 кг активного хлору.
навіть за розведення в 10 м³ – це 100 мг/л активного хлору в стоках, що у 200 разів перевищує допустиме для біоценозу (до 0,5 мг/л активного хлору).
Варіанти розв'язання проблеми
1. Організувати локальну буферну ємність або гасильну камеру:
скидання стоків після миття – не напряму в «Біотал», а в проміжну ємність, де можна:
розбавити стоки;
відстояти їх 6–12 год;
або провести нейтралізацію (наприклад, додавання тіосульфату).
2. Використовувати систему контролю pH і RedOx:
високий окисно-відновний потенціал (ORP) вказує на наявність окисників;
хлор в стоках впливає на ORP > +600 мВ, що шкідливо для мікрофлори.
3. Переналаштувати графік миття обладнання:
наприклад, не зливати гіпохлоритові стоки у пікові години роботи «Біоталу», коли система максимально навантажена;
зливати їх поступово, з великим розведенням.
4. Альтернатива — застосування менш агресивних дезінфектантів:
на етапі остаточного полоскання використовувати кисневі або ПАВ-засоби, які швидше деградують.
З проблематикою заміни гіпохлориту натрію на сучасні мийно-дезінфекційні засоби можна ознайомитися за посиланням.
Таким чином, застосування гіпохлориту натрію на харчовому підприємстві може мати руйнівний вплив на функціонування екосистеми очисних споруд «Біотал». Ця система ґрунтується на біологічному очищенні стічних вод за допомогою активного мулу – спільноти аеробних мікроорганізмів, які розкладають органічні речовини. Гіпохлорит натрію є сильним дезінфекційним та окиснювальним засобом, який містить активний хлор – речовину, токсичну для мікрофлори.
Коментар експерта
З огляду на це, на підприємствах, де використовується гіпохлорит натрію для миття та дезінфекції, необхідно впроваджувати заходи безпеки: накопичувальні або буферні ємності, у яких стоки відстоюються або нейтралізуються, контроль дозування та розведення мийних розчинів, а також моніторинг стану біоценозу. Або доцільно розглянути застосування сучасних, менш агресивних мийних та дезінфекційних засобів. Без цих заходів регулярне надходження хлоровмісних стоків може зробити систему «Біотал» нестабільною або зовсім неефективною.