Ultrazvuková dezinfekce balastní vody

Systém ultrazvukové úpravy prokázal účinnost při usmrcování bakterií, planktonu a větších organismů.
Ultrazvuková dezinfekce balastní vody je mechanická/ fyzikální úprava, která se obejde bez dávkování jakýchkoli silných a drahých aktivních chemikálií do balastní vody. To zajišťuje ideální environmentální přijatelnost v kombinaci s vysokou biologickou účinností z hlediska ničení a inaktivace rostlinných a živočišných organismů a mikroorganismů v balastní vodě.

Souvislosti

„Pokud plavidlo pluje bez nákladu nebo jen částečně naložené, potřebuje balast k udržení své stability a bezpečnosti. Jako balast se často používá voda, ale při jejím odběru v místě původu se do vody může dostat řada organismů, obvykle příslušníků planktonního společenstva, které mohou být v místě určení cizí (alochtonní) a mohly by způsobit nežádoucí biologické znečištění. Abychom se tomuto možnému znečištění vyhnuli, musíme ke sterilizaci balastní vody používat účinný systém.“ [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Invazní vodní druhy jsou jednou ze čtyř největších hrozeb pro světové oceány a mohou mít mimořádně závažné dopady na životní prostředí, ekonomiku a veřejné zdraví. Aby se zabránilo zavlečení škodlivých měkkýšů (slávička mnohotvárná, korbikula asijská a další), lze použít různé způsoby sterilizace balastní vody (označované také jako dezinfekce nebo neutralizace). Běžnou metodou je chemické čištění balastní vody. Používané chemikálie jsou škodlivé pro životní prostředí a drahé. S přibývajícími právními předpisy pro nakládání s balastní vodou se na palubách námořních plavidel zavádějí alternativní metody úpravy balastní vody – např. pomocí ultrazvukové dezinfekce.

Ultrazvuková sterilizace balastní vody

Ultrazvuková úprava balastní vody je mechanická/ fyzikální metoda, která se obejde bez použití škodlivých a drahých chemikálií. Kavitační síly usmrcují drobné vodní organismy a mikroorganismy. Několik studií již prokázalo, že ultrazvuk dosahuje vysoké biologické účinnosti u larev veliger slávičky mnohotvárné, hlístic, bakterií a virů.

Ultrazvukový klastr s procesním výkonem 120kW

Ultrazvuková dezinfekce pomocí kavitace

Vysoce výkonné ultrazvukové vlny vytvářejí kavitační bubliny v kapalinách, které vedou ke vzniku intenzivních smykových sil a vysokého namáhání. Při přenosu intenzivních ultrazvukových vln do kapalin vedou zvukové vlny šířící se kapalným médiem ke střídání cyklů vysokého a nízkého tlaku, přičemž rychlost jejich střídání závisí na frekvenci. Během cyklu nízkého tlaku (fáze zředění) vytvářejí ultrazvukové vlny vysoké intenzity v kapalině malé vakuové bubliny neboli dutiny. Když bubliny dosáhnou objemu, při kterém již nemohou absorbovat energii, během cyklu vysokého tlaku (fáze komprese) prudce kolabují. Tento jev se nazývá kavitace. Během imploze jsou lokálně dosahovány velmi vysoké teploty (cca 5 000K) a tlaky (cca 2 000atm). Imploze kavitační bubliny také vede ke vzniku proudů kapaliny o rychlosti až 280m/s.
Toto vysoce energetické vytváření a kolaps bublin vede ke vzniku hydrodynamických smykových sil a ultrazvukových oscilací, které rozbíjejí a narušují buněčné stěny organismů – a tím je účinně usmrcují.
Pokud jde o environmentální přijatelnost, nejsou s technologií využívající ultrazvuk spojeny žádné známé ani očekávané environmentální problémy.

Biologická účinnost ultrazvuku

Několik studií prokázalo, že ultrazvuk může účinně působit na viry a bakterie. Dezinfekční studie s ultrazvukovými zařízeními ke sterilizaci objemových proudů 100 gpm (galonů za minutu), což odpovídá 23 m3/h, prokázaly redukci přibližně o 7 log u polioviru (< 5μm) a redukci o 6–7 log u bakterie Cryptosporidium parvum. U hlístice Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) a u měkkýše slávičky mnohotvárné ve stadiu veliger (70μm) bylo dosaženo 100% mortality. Stejná míra mortality u slávičky mnohotvárné byla prokázána v průtokových systémech 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
U větších organismů bylo dosaženo 100% míry inaktivace a u bakterií a virů redukce o 6–7 log. Při 20s expozici v experimentálním kontinuálním průtokovém systému bylo dosaženo 93–98,6% inaktivace Cryptosporidium ocyst a redukce o 4 log při 10s expozici v laboratorním vsádkovém reaktoru. Míry inaktivace byly rovněž uvedeny pro Cryptosporidium parvum (7 log), životaschopná vajíčka helmintů (4,2 log), poliovirus (8 log), Salmonella sp. (9 log) a Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Logaritmická hodnota udává počet číslic 9 v procentuálním snížení. Například redukce o 2 log znamená, že bylo inaktivováno 99% organismů původně přítomných ve vodě. Redukce o 3 log znamená, že bylo inaktivováno 99,9% atd.
Kapacita ultrazvukových systémů závisí také na dodávaném výkonu. Vysoce výkonná/ vysoce intenzivní ultrazvuková zařízení vyžadují k dosažení mortality kratší dobu expozice, a umožňují tak zpracovávat vyšší průtoky. Takové ultrazvukové systémy lze použít při napouštění i vypouštění balastní vody.
(srov. Sassi et al. 2005, s. 49)

Výhody ultrazvukové neutralizace balastní vody

• bez chemikálií
• šetrné k životnímu prostředí
• účinné a efektivní
• synergické účinky
• nízká údržba
• bezpečný a snadný provoz
• robustní a spolehlivé
• škálovatelné na libovolnou velikost

Ultrazvukové zařízení

Hielscher se specializuje na konstrukci a výrobu vysoce výkonných ultrazvukových zařízení průmyslové třídy pro instalaci v náročných prostředích. Prach a nečistoty, vysoká vlhkost ani drsná prostředí průmyslové ultrazvukové přístroje (řada UIP) nepoškozují. Tato odolná zařízení jsou konstruována pro nepřetržitý provoz (24h/ 7d). Skříně se dodávají předkonfigurované a snadno se instalují i uvádějí do provozu. Ultrazvukový systém je třeba pouze připojit k přívodnímu potrubí z nádrže balastní vody (přívod média) a k napájení.
Ultrazvuková zařízení různých velikostí s ultrazvukovým výkonem 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW a 16kW, která lze instalovat jako samostatnou jednotku nebo jako klastr, umožňují ideální konfiguraci a zpracovatelskou kapacitu.
Proberte s námi svůj objem zpracování! Rádi vám doporučíme vhodný ultrazvukový systém pro vaše procesní požadavky.

Synergie s jinými metodami úpravy balastní vody

Studie kombinovaných technologií úpravy ukázaly, že ultrazvuk působí velmi synergicky v kombinaci s jinými metodami dezinfekce balastní vody, jako je ozon, chlorace, UV záření, teplota nebo zvýšené tlaky. Díky snadné instalaci a nízkým prostorovým nárokům je ultrazvukové zařízení ideálně vhodné pro modernizaci a zlepšení již existujících systémů neutralizace balastní vody.
Proberte s námi své procesní prostředí! Rádi vám doporučíme vhodný ultrazvukový systém pro dovybavení vašeho palubního systému.