Ultralyd desinfektion af ballastvand

Ultralydsbehandlingssystemet har vist sig at være effektivt til at dræbe bakterier, plankton og større organismer.
Ultralydsdesinfektion af ballastvand er en mekanisk/fysisk behandling, som undgår dosering af stærke og dyre aktive kemikalier i ballastvandet. Dette sikrer en ideel miljømæssig acceptabilitet kombineret med høj biologisk effektivitet med hensyn til destruktion og inaktivering af plante- og dyreorganismer og mikroorganismer i ballastvand.

Baggrund

“Hvis et skib sejler uden last eller delvist lastet ned, skal det have ballast for at bevare sin stabilitet og sikkerhed. Vand bruges ofte som ballast, men når det opsamles i oprindelsen, kan en række organismer rejse ud i vandet, normalt medlemmer af planktonsamfundet, som kan være mere fremmede på destinationen (allochtonous), og de kan forårsage uønsket biogologisk forurening. For at undgå denne mulige forurening er vi nødt til at bruge et effektivt system til sterilisering af ballastvandet.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Invasive akvatiske arter er en af de fire største trusler mod verdenshavene og kan forårsage ekstremt alvorlige miljømæssige, økonomiske og folkesundhedsmæssige konsekvenser. For at undgå introduktion af skadedyrsbløddyr (zebramuslinger, den asiatiske musling og andre) kan forskellige behandlinger af ballastvandssterilisering (også kaldet desinfektion eller neutralisering) anvendes. En almindelig behandling er kemisk rensning af ballastvand. De anvendte kemikalier er miljøskadelige og dyre. Med stigende lovbestemmelser for ballastvandshåndtering kan alternative ballastvandsbehandlinger – f.eks. ved ultralydsdesinfektion – er integreret om bord på skibe.

Ultralydssterilisering af ballastvand

Ultralydsballastvandbehandlingen er en mekanisk / fysisk metode, der undgår brugen af skadelige og dyre kemikalier. Kavitationskræfterne dræber små vandlevende organismer og mikroorganismer. Flere undersøgelser har allerede vist, at ultralyd opnår et højt niveau af biologisk effektivitet på zebramuslingeveliger, nematoder, bakterier og vira.

Ultralyd klynge med 120kW proceseffekt

Ultralydsdesinfektion ved kavitation

Ultralydsbølger med høj effekt genererer Kavitation bobler i væsker, hvilket resulterer i intense forskydningskræfter og høj belastning. Når intense ultralydsbølger kobles til væsker, resulterer lydbølgerne, der forplanter sig ind i det flydende medie, i skiftevis højtryks- og lavtrykscyklusser med hastigheder afhængigt af frekvensen. Under lavtrykscyklussen (sjældenhedsfasen) skaber ultralydsbølger med høj intensitet små vakuumbobler eller hulrum i væsken. Når boblerne opnår et volumen, hvor de ikke længere kan absorbere energi, kollapser de voldsomt under en højtrykscyklus (kompressionsfase). Dette fænomen kaldes Kavitation. Under implosionen nås meget høje temperaturer (ca. 5.000 K) og tryk (ca. 2.000 atm) lokalt. Implosionen af kavitationsboblen resulterer også i væskestråler med en hastighed på op til 280 m/s.
Denne meget energiske boblegenerering og kollaps resulterer i hydrodynamiske forskydningskræfter og ultralydssvingninger, som bryder og forstyrrer organismernes cellevægge – effektivt dræbe dem.
Med hensyn til dens miljømæssige acceptabilitet er der ingen kendte eller forventede miljømæssige bekymringer forbundet med ultralydsassisteret teknologi.

Biologisk effektivitet af ultralyd

Flere undersøgelser har vist, at ultralyd kan påvirke vira og bakterier effektivt. Desinfektionsundersøgelser med ultralydsenheder til sterilisering af volumenstrømme på 100 gpm (gallon pr. minut), svarende til 23 m3/t, har vist en reduktion på omkring 7 log for Poliovirus (< 5 μm) og en 6-7 logaritmreduktion for bakterierne Cryptosporidium parvum. Med nematode Heliminth æg, Ascaris (8-10μm) og bløddyr Zebramuslinge-veligers (70μm), blev der opnået 100% dødelighed. Den samme dødelighed som zebramusling er blevet demonstreret i 600 gpm flowsystemer (Buchholz et al., 1998).
Inaktiveringshastigheder på 100 % er opnået i større organismer og en 6-7 log reduktion i bakterier og vira. Ved 20 sekunders eksponering i et eksperimentelt kontinuerligt flowsystem, 93-98,6 % inaktivering af Cryptosporidium ocyst og en reduktion på 4 logaritmor ved 10 sek. eksponering i en laboratoriebatchreaktor er opnået. Der er også rapporteret om inaktiveringsrater for Cryptosporidium parvum (7 log), levedygtig helminth æg (4.2 log), Poliovirus (8 log), Salmonella sp. (9 log) og Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Lognummeret repræsenterer antallet af 9'ere i den procentvise reduktion. For eksempel betyder en reduktion på 2 logaritm, at 99 % af de organismer, der oprindeligt var til stede i vandet, er blevet inaktiveret. En reduktion på 3 logfiler betyder, at 99,9% er blevet inaktiveret osv.
Ultralydssystemernes kapacitet er også afhængig af den leverede effekt. Ultralydsenheder med høj effekt / høj intensitet kræver mindre eksponeringstid for dødelighed, hvilket gør det muligt at behandle højere strømningshastigheder. Sådanne ultralydssystemer kan bruges til ballastning og deballastering.
(jf. Sassi et al. 2005, s. 49)

Fordele ved ultralydsballastvandneutralisering

• ikke-kemisk
• miljøvenlig
• effektiv og virkningsfuld
• synergieffekter
• lav vedligeholdelse
• Sikker og nem betjening
• Robust og pålidelig
• Skalerbar til enhver størrelse

Ultralyd udstyr

Hielscher er specialiseret i design og fremstilling af ultralydsudstyr med høj effekt af industriel kvalitet til installation i krævende miljøer. Støv & snavs, høj luftfugtighed og barske miljøer beskadiger ikke de industrielle ultralydapparater (UIP-serien). Disse kraftige enheder er bygget til permanent drift (24h/7d). Skabene leveres prækonfigureret og er nemme at installere og opstarte. Ultralydssystemet må kun tilsluttes tilførselsrøret fra ballastvandstanken (medieforsyning) og strømforsyningen.
Forskellige størrelser af ultralydsenheder med ultralydseffekt på 500W, 1kW, 1,5 kW, 2kW, 4kW, 10kW og 16kW, som kan installeres som en enkelt enhed eller som en klynge, giver mulighed for den ideelle konfigurations- og behandlingskapacitet.
Tal med os om din behandlingsvolumen! Vi vil med glæde anbefale dig et passende ultralydssystem til dine proceskrav.

Synergier med andre ballastvandbehandlinger

Undersøgelser af kombinerede behandlingsteknologier har vist, at ultralyd virker meget synergisk i kombination med andre ballastvandsdesinfektionsmetoder, såsom ozon, klorering, UV-lys, temperatur eller forhøjet tryk. På grund af den nemme installation og det lave pladsbehov er ultralydsudstyret ideelt egnet til opgradering og forbedring af allerede eksisterende ballastvandneutraliseringssystemer.
Tal med os om dit behandlingsmiljø! Vi vil med glæde anbefale dig et passende ultralydssystem til eftermontering af dit indbyggede system.