Ultrazvučna dezinfekcija balastnih voda

Sistem za ultrazvučnu obradu pokazao se učinkovitim u uništavanju bakterija, planktona i većih organizama.
Ultrazvučna dezinfekcija balastnih voda je mehanička/ fizikalna obrada kojom se izbjegava doziranje bilo kakvih jakih i skupih aktivnih kemikalija u balastnu vodu. To osigurava idealnu ekološku prihvatljivost u kombinaciji s visokom biološkom učinkovitošću u pogledu uništavanja i inaktivacije biljnih i životinjskih organizama te mikroorganizama u balastnoj vodi.

Pozadina

“Ako brod plovi bez tereta ili samo djelomično natovaren, potreban mu je balast radi očuvanja stabilnosti i sigurnosti. Kao balast se često koristi voda, ali kada se ona uzima na mjestu polaska, u nju može dospjeti niz organizama, uglavnom pripadnika planktonske zajednice, koji bi na odredištu mogli biti strani (alohtoni) i mogli bi uzrokovati neželjeno biološko zagađenje. Da bismo izbjegli to moguće zagađenje, moramo koristiti učinkovit sistem za sterilizaciju balastne vode.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Invazivne vodene vrste jedna su od četiri najveće prijetnje svjetskim okeanima i mogu izazvati izuzetno teške posljedice po okoliš, ekonomiju i javno zdravlje. Da bi se izbjeglo unošenje štetnih mekušaca (kvaganih školjki, azijske školjke i drugih), mogu se primijeniti različiti tretmani sterilizacije balastne vode (koja se naziva i dezinfekcija ili neutralizacija). Uobičajen tretman je kemijsko čišćenje balastne vode. Upotrijebljene kemikalije štetne su za okoliš i skupe. Uz sve strože zakonske propise o upravljanju balastnim vodama, alternativni tretmani balastne vode – e.g. ultrazvučnom dezinfekcijom – ugrađuju se na pomorska plovila.

Ultrazvučna sterilizacija balastnih voda

Ultrazvučna obrada balastne vode je mehanička/ fizikalna metoda kojom se izbjegava upotreba štetnih i skupih kemikalija. Kavitacijske sile ubijaju sitne vodene organizme i mikroorganizme. Nekoliko studija već je dokazalo da ultrazvuk postiže visok stepen biološke učinkovitosti na veligere kvagane školjke, nematode, bakterije i viruse.

Ultrazvučni klaster s procesnom snagom od 120kW

Ultrazvučna dezinfekcija kavitacijom

Ultrazvučni talasi velike snage stvaraju kavitacijske mjehuriće u tečnostima, što rezultira intenzivnim smičnim silama i velikim naprezanjem. Kada se intenzivni ultrazvučni talasi unose u tečnosti, zvučni talasi koji se šire kroz tečni medij uzrokuju naizmjenične cikluse visokog i niskog pritiska, čija učestalost ovisi o frekvenciji. Tokom ciklusa niskog pritiska (faza razrjeđenja) ultrazvučni talasi visokog intenziteta stvaraju male vakuumske mjehuriće ili šupljine u tečnosti. Kada mjehurići dostignu volumen pri kojem više ne mogu apsorbirati energiju, silovito se urušavaju tokom ciklusa visokog pritiska (faza kompresije). Ta pojava naziva se kavitacija. Tokom implozije lokalno se postižu vrlo visoke temperature (otprilike 5.000K) i pritisci (otprilike 2.000atm). Implozija kavitacijskog mjehurića također rezultira mlazevima tečnosti brzine do 280m/s.
Ovo visokoenergetsko stvaranje i urušavanje mjehurića rezultira hidrodinamičkim smičnim silama i ultrazvučnim oscilacijama, koje razbijaju i razgrađuju stanične stijenke organizama – i tako ih djelotvorno ubijaju.
Što se tiče ekološke prihvatljivosti, nisu poznati niti se očekuju ekološki problemi povezani s tehnologijom potpomognutom ultrazvukom.

Biološka učinkovitost ultrazvuka

Nekoliko studija je dokazalo da ultrazvuk može učinkovito djelovati na viruse i bakterije. Studije dezinfekcije ultrazvučnim uređajima za sterilizaciju zapreminskih tokova od 100 gpm (galona u minuti), što je ekvivalentno 23 m3/h, pokazale su otprilike 7 log redukcije za virus poliomijelitisa (< 5μm) i 6-7 log redukcije za bakteriju Cryptosporidium parvum. Kod nematoda Heliminth ova, Ascaris (8-10μm) i mekušca veligera kvagane školjke (70μm) postignut je mortalitet od 100%. Isti stepen mortaliteta kod kvagane školjke dokazan je u protočnim sistemima od 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Stope inaktivacije od 100% postignute su kod većih organizama, a redukcija od 6-7 log kod bakterija i virusa. Uz izlaganje od 20 sec u eksperimentalnom kontinuiranom protočnom sistemu postignuta je inaktivacija od 93-98,6% za Cryptosporidium ocyst te redukcija od 4 log pri izlaganju od 10 sec. u laboratorijskom šaržnom reaktoru. Stope inaktivacije prijavljene su i za Cryptosporidium parvum (7 log), vitalna jaja helminta (4,2 log), virus poliomijelitisa (8 log), Salmonella sp. (9 log) i Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Log broj predstavlja broj cifara 9 u postotku redukcije. Na primjer, redukcija od 2 log znači da je inaktivirano 99% organizama koji su izvorno bili prisutni u vodi. Redukcija od 3 log znači da je inaktivirano 99,9%, itd.
Kapacitet ultrazvučnih sistema ovisi i o isporučenoj snazi. Ultrazvučni uređaji velike snage/ visokog intenziteta zahtijevaju kraće vrijeme izlaganja da bi nastupio mortalitet, što omogućuje obradu većih protoka. Takvi ultrazvučni sistemi mogu se koristiti za balastiranje i debalastiranje.
(usp. Sassi et al. 2005, p. 49)

Prednosti ultrazvučne neutralizacije balastnih voda

• bez kemikalija
• ekološki prihvatljivo
• učinkovito i djelotvorno
• sinergijski učinci
• nisko održavanje
• siguran i jednostavan rad
• robusno i pouzdano
• skalabilno na bilo koju veličinu

Ultrazvučna oprema

Hielscher je specijaliziran za projektovanje i proizvodnju ultrazvučne opreme velike snage industrijske klase za ugradnju u zahtjevnim okruženjima. Prašina i prljavština, visoka vlažnost i teška okruženja ne oštećuju industrijske ultrazvučne uređaje (serija UIP). Ti robusni uređaji izrađeni su za stalni rad (24h/ 7d). Ormari dolaze prethodno konfigurirani i jednostavni su za ugradnju i puštanje u rad. Ultrazvučni sistem potrebno je samo priključiti na dovodnu cijev iz tanka balastne vode (dovod medija) i na napajanje.
Različite veličine ultrazvučnih uređaja s ultrazvučnom snagom od 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW i 16kW, koji se mogu ugraditi kao pojedinačna jedinica ili kao klaster, omogućuju idealnu konfiguraciju i procesni kapacitet.
Razgovarajte s nama o svom procesnom volumenu! Rado ćemo vam preporučiti odgovarajući ultrazvučni sistem za vaše procesne zahtjeve.

Sinergije s drugim tretmanima balastne vode

Studije kombinovanih tehnologija obrade pokazale su da ultrazvuk djeluje vrlo sinergijski u kombinaciji s drugim metodama dezinfekcije balastne vode, kao što su ozon, hloriranje, UV svjetlo, temperatura ili povišeni pritisci. Zbog jednostavne ugradnje i malih prostornih zahtjeva ultrazvučna oprema idealno je prikladna za nadogradnju i poboljšanje već postojećih sistema za neutralizaciju balastne vode.
Razgovarajte s nama o svom procesnom okruženju! Rado ćemo vam preporučiti odgovarajući ultrazvučni sistem za naknadnu ugradnju u vaš brodski sistem.