Απολύμανση νερού έρματος με υπερήχους

Το σύστημα κατεργασίας με υπερήχους έχει αποδειχθεί αποτελεσματικό στη θανάτωση βακτηρίων, πλαγκτού και μεγαλύτερων οργανισμών.
Η απολύμανση του νερού έρματος με υπερήχους είναι μια μηχανική/ φυσική κατεργασία, η οποία αποφεύγει την προσθήκη οποιωνδήποτε ισχυρών και δαπανηρών δραστικών χημικών ουσιών στο νερό έρματος. Αυτό εξασφαλίζει ιδανική περιβαλλοντική αποδοχή σε συνδυασμό με υψηλή βιολογική αποτελεσματικότητα ως προς την καταστροφή και την αδρανοποίηση φυτικών και ζωικών οργανισμών και μικροοργανισμών στο νερό έρματος.

Γενικό πλαίσιο

“Εάν ένα πλοίο ταξιδεύει χωρίς φορτίο ή με μερικό φορτίο, θα χρειαστεί έρμα για να διατηρήσει την ευστάθεια και την ασφάλειά του. Το νερό χρησιμοποιείται συχνά ως έρμα, αλλά, όταν συλλέγεται στον τόπο αναχώρησης, διάφοροι οργανισμοί μπορούν να μεταφερθούν μέσα σε αυτό, συνήθως μέλη της κοινότητας του πλαγκτού που ενδέχεται να είναι ξένα στον τόπο προορισμού (αλλόχθονα), και μπορεί να προκαλέσουν ανεπιθύμητη βιολογική ρύπανση. Για να αποφύγουμε αυτή την πιθανή ρύπανση, πρέπει να χρησιμοποιήσουμε ένα αποτελεσματικό σύστημα αποστείρωσης του νερού έρματος.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Τα χωροκατακτητικά υδρόβια είδη αποτελούν μία από τις τέσσερις μεγαλύτερες απειλές για τους ωκεανούς του κόσμου και μπορούν να προκαλέσουν εξαιρετικά σοβαρές επιπτώσεις στο περιβάλλον, την οικονομία και τη δημόσια υγεία. Για να αποφευχθεί η εισαγωγή επιβλαβών μαλακίων (μύδια ζέβρα, ασιατική αχιβάδα και άλλα), μπορούν να εφαρμοστούν διάφορες κατεργασίες αποστείρωσης του νερού έρματος (που αναφέρονται επίσης ως απολύμανση ή εξουδετέρωση). Μια συνήθης κατεργασία είναι ο χημικός καθαρισμός του νερού έρματος. Οι χημικές ουσίες που χρησιμοποιούνται είναι επιβλαβείς για το περιβάλλον και δαπανηρές. Καθώς αυξάνονται οι νομοθετικές ρυθμίσεις για τη διαχείριση του νερού έρματος, ενσωματώνονται στα πλοία εναλλακτικές κατεργασίες νερού έρματος – π.χ. απολύμανση με υπερήχους.

Αποστείρωση νερού έρματος με υπερήχους

Η κατεργασία του νερού έρματος με υπερήχους είναι μια μηχανική/ φυσική μέθοδος, η οποία αποφεύγει τη χρήση επιβλαβών και δαπανηρών χημικών ουσιών. Οι δυνάμεις σπηλαίωσης θανατώνουν μικρούς υδρόβιους οργανισμούς και μικροοργανισμούς. Αρκετές μελέτες έχουν ήδη αποδείξει ότι οι υπέρηχοι επιτυγχάνουν υψηλό επίπεδο βιολογικής αποτελεσματικότητας στις προνύμφες veliger των μυδιών ζέβρα, στους νηματώδεις, στα βακτήρια και στους ιούς.

Συστοιχία υπερήχων με ισχύ κατεργασίας 120kW

Απολύμανση με υπερήχους μέσω σπηλαίωσης

Τα κύματα υπερήχων υψηλής ισχύος δημιουργούν φυσαλίδες σπηλαίωσης στα υγρά, οι οποίες προκαλούν έντονες δυνάμεις διάτμησης και υψηλή μηχανική καταπόνηση. Όταν έντονα κύματα υπερήχων συζεύγνυνται με υγρά, τα ηχητικά κύματα που διαδίδονται στα υγρά μέσα προκαλούν εναλλασσόμενους κύκλους υψηλής και χαμηλής πίεσης, με ρυθμούς που εξαρτώνται από τη συχνότητα. Κατά τον κύκλο χαμηλής πίεσης (φάση αραίωσης), τα κύματα υπερήχων υψηλής έντασης δημιουργούν μικρές φυσαλίδες κενού ή κοιλότητες στο υγρό. Όταν οι φυσαλίδες φτάσουν σε όγκο στον οποίο δεν μπορούν πλέον να απορροφήσουν ενέργεια, καταρρέουν βίαια κατά τη διάρκεια ενός κύκλου υψηλής πίεσης (φάση συμπίεσης). Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται σπηλαίωση. Κατά την ενδόρρηξη επιτυγχάνονται τοπικά πολύ υψηλές θερμοκρασίες (περίπου 5.000K) και πιέσεις (περίπου 2.000atm). Η ενδόρρηξη της φυσαλίδας σπηλαίωσης δημιουργεί επίσης πίδακες υγρού με ταχύτητα έως και 280m/s.
Αυτή η δημιουργία και κατάρρευση φυσαλίδων με πολύ υψηλή ενέργεια προκαλεί υδροδυναμικές δυνάμεις διάτμησης και υπερηχητικές ταλαντώσεις, οι οποίες σπάνε και διαρρηγνύουν τα κυτταρικά τοιχώματα των οργανισμών – θανατώνοντάς τους αποτελεσματικά.
Ως προς την περιβαλλοντική αποδοχή της, δεν υπάρχουν γνωστές ή αναμενόμενες περιβαλλοντικές ανησυχίες που να συνδέονται με την τεχνολογία που υποβοηθείται από υπερήχους.

Βιολογική αποτελεσματικότητα των υπερήχων

Αρκετές μελέτες έχουν αποδείξει ότι οι υπέρηχοι μπορούν να επηρεάσουν αποτελεσματικά τους ιούς και τα βακτήρια. Μελέτες απολύμανσης με συσκευές υπερήχων για την αποστείρωση ογκομετρικών ροών 100 gpm (γαλόνια ανά λεπτό), που ισοδυναμούν με 23 m3/h, έχουν δείξει μείωση περίπου 7 log για τον ιό της πολιομυελίτιδας (< 5μm) και μείωση 6–7 log για τα βακτήρια Cryptosporidium parvum. Με τους νηματώδεις Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) και τις προνύμφες veliger του μαλακίου μύδι ζέβρα (70μm), επιτεύχθηκε θνησιμότητα 100%. Το ίδιο ποσοστό θνησιμότητας για το μύδι ζέβρα έχει αποδειχθεί σε συστήματα ροής 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Έχουν επιτευχθεί ποσοστά αδρανοποίησης 100% σε μεγαλύτερους οργανισμούς και μείωση 6–7 log σε βακτήρια και ιούς. Με έκθεση 20 sec σε ένα πειραματικό σύστημα συνεχούς ροής, έχει επιτευχθεί αδρανοποίηση 93–98,6% του Cryptosporidium ocyst και μείωση 4 log με έκθεση 10 sec. σε εργαστηριακό αντιδραστήρα παρτίδας. Έχουν επίσης αναφερθεί ποσοστά αδρανοποίησης για Cryptosporidium parvum (7 log), βιώσιμα αυγά ελμίνθων (4,2 log), ιό της πολιομυελίτιδας (8 log), Salmonella sp. (9 log) και Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Ο αριθμός log αντιπροσωπεύει τον αριθμό των ψηφίων 9 στο ποσοστό μείωσης. Για παράδειγμα, μείωση 2 log σημαίνει ότι έχει αδρανοποιηθεί το 99% των οργανισμών που υπήρχαν αρχικά στο νερό. Μείωση 3 log σημαίνει ότι έχει αδρανοποιηθεί το 99,9%, κ.λπ.
Η δυναμικότητα των συστημάτων υπερήχων εξαρτάται επίσης από την παρεχόμενη ισχύ. Οι συσκευές υπερήχων υψηλής ισχύος/ υψηλής έντασης απαιτούν μικρότερο χρόνο έκθεσης για να επέλθει θνησιμότητα, επιτρέποντας έτσι την κατεργασία υψηλότερων παροχών. Τέτοια συστήματα υπερήχων μπορούν να χρησιμοποιηθούν για ερματισμό και αφερματισμό.
(πρβλ. Sassi et al. 2005, σ. 49)

Πλεονεκτήματα της εξουδετέρωσης νερού έρματος με υπερήχους

• χωρίς χημικές ουσίες
• φιλική προς το περιβάλλον
• αποτελεσματική και αποδοτική
• συνεργιστικές επιδράσεις
• χαμηλές απαιτήσεις συντήρησης
• ασφαλής και εύκολη λειτουργία
• στιβαρή και αξιόπιστη
• δυνατότητα κλιμάκωσης σε οποιοδήποτε μέγεθος

Εξοπλισμός υπερήχων

Η Hielscher ειδικεύεται στον σχεδιασμό και την κατασκευή εξοπλισμού υπερήχων υψηλής ισχύος βιομηχανικών προδιαγραφών για εγκατάσταση σε απαιτητικά περιβάλλοντα. Η σκόνη και οι ρύποι, τα υψηλά επίπεδα υγρασίας και τα αντίξοα περιβάλλοντα δεν προκαλούν βλάβες στις βιομηχανικές συσκευές υπερήχων (σειρά UIP). Αυτές οι συσκευές βαρέος τύπου έχουν κατασκευαστεί για συνεχή λειτουργία (24h/ 7d). Τα ερμάρια παραδίδονται προδιαμορφωμένα και εγκαθίστανται και τίθενται σε λειτουργία εύκολα. Το σύστημα υπερήχων χρειάζεται μόνο να συνδεθεί στον σωλήνα τροφοδοσίας από τη δεξαμενή νερού έρματος (παροχή μέσου) και στην ηλεκτρική τροφοδοσία.
Συσκευές υπερήχων διαφόρων μεγεθών με ισχύ υπερήχων 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW και 16kW, οι οποίες μπορούν να εγκατασταθούν ως μεμονωμένη μονάδα ή ως συστοιχία, επιτρέπουν την ιδανική διαμόρφωση και δυναμικότητα κατεργασίας.
Μιλήστε μας για τον όγκο κατεργασίας σας! Θα χαρούμε να σας προτείνουμε ένα κατάλληλο σύστημα υπερήχων για τις απαιτήσεις της διεργασίας σας.

Συνέργειες με άλλες κατεργασίες νερού έρματος

Μελέτες συνδυασμένων τεχνολογιών κατεργασίας έχουν δείξει ότι οι υπέρηχοι δρουν με πολύ έντονη συνέργεια σε συνδυασμό με άλλες μεθόδους απολύμανσης του νερού έρματος, όπως το όζον, η χλωρίωση, το υπεριώδες φως, η θερμοκρασία ή οι αυξημένες πιέσεις. Χάρη στην εύκολη εγκατάσταση και τις μικρές απαιτήσεις χώρου, ο εξοπλισμός υπερήχων είναι ιδανικά κατάλληλος για την αναβάθμιση και τη βελτίωση ήδη υφιστάμενων συστημάτων εξουδετέρωσης νερού έρματος.
Μιλήστε μας για το περιβάλλον κατεργασίας σας! Θα χαρούμε να σας προτείνουμε ένα κατάλληλο σύστημα υπερήχων για την αναβάθμιση του υφιστάμενου συστήματος του πλοίου σας.