Ultrazvuková dezinfekce balastní vody

Ultrazvukový léčebný systém se ukázal jako účinný při zabíjení bakterií, planktonu a větších organismů.
Ultrazvuková dezinfekce balastní vody je mechanicko-fyzikální úprava, která zabraňuje dávkování jakýchkoli silných a drahých aktivních chemikálií do balastní vody. Tím je zajištěna ideální environmentální přijatelnost v kombinaci s vysokou biologickou účinností, pokud jde o ničení a inaktivaci rostlinných a živočišných organismů a mikroorganismů v balastní vodě.

Pozadí

“Pokud plavidlo pluje bez nákladu nebo částečně naložené, bude potřebovat zátěž, aby si zachovalo stabilitu a bezpečnost. Voda se často používá jako zátěž, ale když se shromažďuje v původním stavu, může se do vody dostat řada organismů, obvykle členů planktonního společenstva, které by mohlo být v destinaci cizinecké (alochtonní), a mohlo by způsobit nežádoucí biogologické znečištění. Abychom se vyhnuli tomuto možnému znečištění, musíme použít účinný systém sterilizace balastní vody.” [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, hospodářství a veřejné zdraví. Aby se zabránilo zavlečení škůdců měkkýšů (zebřičky, asijská škeble a další), lze použít různé úpravy sterilizace balastní vody (označované také jako dezinfekce nebo neutralizace). Běžnou úpravou je chemické čištění balastní vody. Použité chemikálie jsou škodlivé pro životní prostředí a drahé. S přibývajícími právními předpisy pro hospodaření s balastní vodou jsou alternativní úpravy balastní vody – např. ultrazvukovou dezinfekcí – jsou integrovány na palubě námořních plavidel.

Ultrazvuková sterilizace balastní vody

Ultrazvuková úprava balastní vody je mechanicko-fyzikální metoda, která se vyhýbá použití škodlivých a drahých chemikálií. Kavitační síly zabíjejí malé vodní organismy a mikroorganismy. Několik studií již prokázalo, že ultrazvuk dosahuje vysoké úrovně biologické účinnosti na veligera zebřičkého, háďátka, bakterie a viry.

Ultrazvukový klastr s procesním výkonem 120 kW

Ultrazvuková dezinfekce kavitací

Generují se ultrazvukové vlny s vysokým výkonem kavitace bubliny v kapalinách, které mají za následek intenzivní smykové síly a vysoké napětí. Když jsou intenzivní ultrazvukové vlny spojeny s kapalinami, zvukové vlny, které se šíří do kapalného média, mají za následek střídání vysokotlakých a nízkotlakých cyklů, přičemž rychlost závisí na frekvenci. Během nízkotlakého cyklu (fáze zředění) vytvářejí ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou v kapalině malé vakuové bubliny nebo dutiny. Když bubliny dosáhnou objemu, ve kterém již nemohou absorbovat energii, prudce se zhroutí během vysokotlakého cyklu (fáze komprese). Tento jev se nazývá kavitace. Během imploze jsou lokálně dosahovány velmi vysoké teploty (cca 5 000 K) a tlaky (cca 2 000 atm). Imploze kavitační bubliny má také za následek trysky kapaliny o rychlosti až 280 m/s.
Toto vysoce energetické generování a kolaps bublin má za následek hydrodynamické smykové síly a ultrazvukové oscilace, které rozbíjejí a narušují buněčné stěny organismů – účinně je zabíjejí.
Pokud jde o její přijatelnost pro životní prostředí, nejsou známy ani očekávané environmentální problémy spojené s technologií asistovanou ultrazvukem.

Biologická účinnost ultrazvuku

Několik studií prokázalo, že ultrazvuk může účinně ovlivnit viry a bakterie. Dezinfekční studie s ultrazvukovými zařízeními pro sterilizaci objemových toků 100 gpm (galonů za minutu), což odpovídá 23 m3/h, prokázaly snížení přibližně o 7 log pro Virus dětské obrny (< 5 μm) a snížení počtu bakterií o 6-7 log Cryptosporidium parvum. S háďátkem Heliminth ova, Ascaris (8-10 μm) a měkkýši Zebřičky veligers (70 μm), bylo dosaženo 100% úmrtnosti. Stejná míra úmrtnosti s zebřička byl prokázán v systémech průtoku 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
U větších organismů bylo dosaženo míry inaktivace 100 % a snížení bakterií a virů o 6-7 log. Při expozici 20 sekund v experimentálním systému s kontinuálním průtokem, 93-98,6% inaktivace Cryptosporidium ocyst a bylo dosaženo snížení o 4 log při expozici 10 sekund v laboratorním vsádkovém reaktoru. Míra inaktivace byla rovněž hlášena u Cryptosporidium parvum (7 log), životaschopný vajíčka helmintů (4.2 protokol), Virus dětské obrny (8 logů), Salmonella sp. (9 log) a Echerichia coli (9 logů) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Číslo protokolu představuje počet 9 v procentuálním snížení. Například snížení o 2 log znamená, že 99 % organismů původně přítomných ve vodě bylo inaktivováno. Snížení o 3 log znamená, že 99,9 % bylo deaktivováno atd.
Kapacita ultrazvukových systémů je také závislá na dodávaném výkonu. Ultrazvuková zařízení s vysokým výkonem / vysokou intenzitou vyžadují kratší dobu expozice, aby došlo k úmrtnosti, což umožňuje léčbu vyšších průtoků. Takové ultrazvukové systémy lze použít pro zátěž a odbalastování.
(srov. Sassi et al. 2005, s. 49)

Výhody ultrazvukové neutralizace balastní vody

• nechemické
• Šetrný k životnímu prostředí
• Efektivní a efektivní
• synergické účinky
• Nízké nároky na údržbu
• Bezpečná a snadná obsluha
• Robustní a spolehlivý
• škálovatelné na libovolnou velikost

Ultrazvuková zařízení

Hielscher se specializuje na návrh a výrobu vysoce výkonných ultrazvukových zařízení průmyslové kvality pro instalaci v náročných prostředích. Prach & nečistoty, vysoká vlhkost a drsné prostředí nepoškozují průmyslové ultrasonicators (řada UIP). Tato těžká zařízení jsou konstruována pro trvalý provoz (24 hodin / 7 dní). Skříně jsou předem nakonfigurované a snadno se instalují a uvádějí do provozu. Ultrazvukový systém musí být připojen pouze k přívodnímu potrubí z nádrže na balastní vodu (přívod média) a napájecímu zdroji.
Různé velikosti ultrazvukových přístrojů s ultrazvukovým výkonem 500W, 1kW, 1,5 kW, 2kW, 4kW, 10kW a 16kW, které mohou být instalovány jako samostatná jednotka nebo jako cluster, umožňují ideální konfiguraci a kapacitu zpracování.
Promluvte si s námi o objemu zpracování! Rádi vám doporučíme vhodný ultrazvukový systém pro vaše procesní požadavky.

Synergie s dalšími úpravami balastní vody

Studie kombinovaných technologií úpravy prokázaly, že ultrazvuk funguje velmi synergicky v kombinaci s dalšími metodami dezinfekce balastní vody, jako je ozón, chlorace, UV záření, teplota nebo zvýšené tlaky. Vzhledem ke snadné instalaci a nízkým nárokům na prostor je ultrazvukové zařízení ideální pro modernizaci a vylepšení již existujících systémů neutralizace balastní vody.
Promluvte si s námi o vašem zpracovatelském prostředí! Rádi vám doporučíme vhodný ultrazvukový systém pro dovybavení vašeho palubního systému.