Ултразвукова дезинфекция на баластни води

Системата за ултразвукова обработка е доказала своята ефективност при унищожаването на бактерии, планктон и по-големи организми.
Ултразвуковата дезинфекция на баластни води е механична/ физична обработка, която избягва дозирането на каквито и да било силни и скъпи активни химикали в баластните води. Това осигурява идеална екологична приемливост, съчетана с висока биологична ефективност по отношение на унищожаването и инактивирането на растителни и животински организми и микроорганизми в баластните води.

Обща информация

„Ако кораб плава без товар или с частично натоварване, той ще се нуждае от баласт, за да запази своята устойчивост и безопасност. Като баласт често се използва вода, но при поемането ѝ в началната точка в нея могат да попаднат редица организми, обикновено представители на планктонното съобщество, които могат да бъдат чужди за местоназначението (алохтонни) и да причинят нежелано биологично замърсяване. За да избегнем това възможно замърсяване, трябва да използваме ефективна система за стерилизация на баластните води.“ [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Инвазивните водни видове са една от четирите най-големи заплахи за световните океани и могат да причинят изключително тежки последици за околната среда, икономиката и общественото здраве. За да се избегне въвеждането на вредни мекотели (зеброви миди, азиатската мида и други), могат да се прилагат различни методи за стерилизация на баластните води (наричана също дезинфекция или неутрализация). Често използвана обработка е химичното пречистване на баластните води. Използваните химикали са вредни за околната среда и скъпи. С увеличаването на законовите изисквания за управление на баластните води на борда на морските кораби се внедряват алтернативни методи за обработка на баластните води – например чрез ултразвукова дезинфекция.

Ултразвукова стерилизация на баластни води

Ултразвуковата обработка на баластни води е механичен/ физичен метод, който избягва използването на вредни и скъпи химикали. Кавитационните сили унищожават малки водни организми и микроорганизми. Няколко проучвания вече са доказали, че ултразвукът постига висока биологична ефективност спрямо велигеровите ларви на зебровата мида, нематодите, бактериите и вирусите.

Ултразвуков клъстер с мощност за обработка 120kW

Ултразвукова дезинфекция чрез кавитация

Ултразвуковите вълни с висока мощност генерират кавитационни мехурчета в течности, които водят до интензивни сили на срязване и високи напрежения. Когато интензивни ултразвукови вълни се предават в течности, звуковите вълни, разпространяващи се в течната среда, водят до редуващи се цикли на високо и ниско налягане, чиято честота на повторение зависи от честотата на ултразвука. По време на цикъла на ниско налягане (фаза на разреждане) ултразвуковите вълни с висок интензитет създават малки вакуумни мехурчета или кухини в течността. Когато мехурчетата достигнат обем, при който вече не могат да поглъщат енергия, те колапсират бурно по време на цикъл на високо налягане (фаза на сгъстяване). Това явление се нарича кавитация. По време на имплозията локално се достигат много високи температури (прибл. 5 000K) и налягания (прибл. 2 000atm). Имплозията на кавитационното мехурче води също до образуване на течни струи със скорост до 280m/s.
Това образуване и колапс на мехурчета с висока енергия водят до хидродинамични сили на срязване и ултразвукови трептения, които разкъсват и разрушават клетъчните стени на организмите – като ефективно ги унищожават.
По отношение на екологичната приемливост няма известни или очаквани екологични проблеми, свързани с технологията, подпомагана от ултразвук.

Биологична ефективност на ултразвука

Няколко проучвания са доказали, че ултразвукът може да въздейства ефективно върху вируси и бактерии. Проучвания на дезинфекцията с ултразвукови устройства за стерилизация на потоци с дебит 100 gpm (галона в минута), еквивалентни на 23 m3/h, са показали около 7 log редукция на полиовируса (< 5μm) и 6–7 log редукция на бактериите Cryptosporidium parvum. При нематодите Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) и мекотелите велигерови ларви на зебровата мида (70μm) е постигната 100% смъртност. Същата смъртност при зебровата мида е доказана в проточни системи с дебит 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
При по-големи организми са постигнати нива на инактивиране от 100%, а при бактерии и вируси – 6–7 log редукция. При експозиция от 20 sec в експериментална система с непрекъснат поток е постигнато 93–98,6% инактивиране на Cryptosporidium ocyst , а при експозиция от 10 sec. в лабораторен реактор с периодично действие е постигната 4 log редукция. Нива на инактивиране са докладвани също за Cryptosporidium parvum (7 log), жизнеспособни яйца на хелминти (4,2 log), полиовирус (8 log), Salmonella sp. (9 log) и Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Числото пред log представлява броя на цифрите 9 в процента на редукция. Например 2 log редукция означава, че 99% от първоначално присъстващите във водата организми са инактивирани. 3 log редукция означава, че 99,9% са инактивирани, и т.н.
Капацитетът на ултразвуковите системи зависи също от подаваната мощност. Ултразвуковите устройства с висока мощност/ висок интензитет изискват по-кратко време на експозиция за настъпване на смъртност, което позволява обработка при по-високи дебити. Такива ултразвукови системи могат да се използват при баластиране и дебаластиране.
(срв. Sassi et al. 2005, стр. 49)

Предимства на ултразвуковата неутрализация на баластни води

• без химикали
• щадяща околната среда
• ефективна и ефикасна
• синергични ефекти
• минимална поддръжка
• безопасна и лесна експлоатация
• здрава и надеждна
• мащабируема до всякакъв размер

Ултразвуково оборудване

Hielscher е специализирана в проектирането и производството на промишлено ултразвуково оборудване с висока мощност за монтаж в тежки условия. Прахът и замърсяванията, високата влажност и суровите условия не повреждат промишлените ултразвукови устройства (серия UIP). Тези устройства за тежки натоварвания са създадени за непрекъсната работа (24h/ 7d). Шкафовете се доставят предварително конфигурирани и са лесни за монтаж и пускане в експлоатация. Ултразвуковата система трябва само да се свърже към захранващата тръба от резервоара за баластни води (подаване на средата) и към електрозахранването.
Различните размери ултразвукови устройства с ултразвукова мощност 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW и 16kW, които могат да се монтират като самостоятелно устройство или като клъстер, позволяват постигането на идеална конфигурация и капацитет за обработка.
Обсъдете с нас обема, който обработвате! С удоволствие ще ви препоръчаме подходяща ултразвукова система за изискванията на вашия процес.

Синергия с други методи за обработка на баластни води

Проучвания на комбинирани технологии за обработка са показали, че ултразвукът има силно синергично действие в комбинация с други методи за дезинфекция на баластни води, като озон, хлориране, ултравиолетова светлина, температура или повишено налягане. Благодарение на лесния монтаж и малките изисквания за пространство ултразвуковото оборудване е идеално подходящо за модернизиране и подобряване на вече съществуващи системи за неутрализация на баластни води.
Обсъдете с нас условията, в които протича вашият процес! С удоволствие ще ви препоръчаме подходяща ултразвукова система за дооборудване на вашата бордова система.