ضدعفونی فراصوتی آب توازن

اثربخشی سامانهٔ تصفیهٔ فراصوتی در کشتن باکتری‌ها، پلانکتون‌ها و جانداران بزرگ‌تر نشان داده شده است.
ضدعفونی فراصوتی آب توازن، یک روش تصفیهٔ مکانیکی/فیزیکی است که نیاز به افزودن هرگونه مادهٔ شیمیایی فعال، قوی و گران‌قیمت به آب توازن را برطرف می‌کند. این امر، سازگاری زیست‌محیطی مطلوب را همراه با اثربخشی زیستی بالا در نابودی و غیرفعال‌سازی جانداران گیاهی و جانوری و میکروارگانیسم‌های موجود در آب توازن تضمین می‌کند.

پیش‌زمینه

«اگر شناوری بدون بار یا با بار ناقص حرکت کند، برای حفظ پایداری و ایمنی خود به توازن نیاز دارد. اغلب از آب به‌عنوان وزنهٔ توازن استفاده می‌شود؛ اما هنگام برداشت آب در مبدأ، مجموعه‌ای از جانداران می‌توانند وارد آن شوند. این جانداران معمولاً از اعضای جامعهٔ پلانکتونی هستند که ممکن است در مقصد بیگانه (غیربومی) باشند و آلودگی زیستی ناخواسته‌ای ایجاد کنند. برای جلوگیری از این آلودگی احتمالی، باید از سامانه‌ای مؤثر برای استریل‌سازی آب توازن استفاده کنیم.» [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
گونه‌های آبزی مهاجم یکی از چهار تهدید بزرگ برای اقیانوس‌های جهان هستند و می‌توانند پیامدهای بسیار شدیدی برای محیط‌زیست، اقتصاد و سلامت عمومی داشته باشند. برای جلوگیری از ورود نرم‌تنان آفت (صدف‌های گورخری، صدف آسیایی و غیره)، می‌توان از روش‌های مختلف استریل‌سازی آب توازن (که ضدعفونی یا خنثی‌سازی نیز نامیده می‌شود) استفاده کرد. یکی از روش‌های رایج، پاک‌سازی شیمیایی آب توازن است. مواد شیمیایی مورد استفاده برای محیط‌زیست زیان‌آور و گران‌قیمت هستند. با افزایش مقررات قانونی مدیریت آب توازن، روش‌های جایگزین تصفیهٔ آب توازن – برای مثال ضدعفونی فراصوتی – در شناورهای دریایی به کار گرفته می‌شوند.

استریل‌سازی فراصوتی آب توازن

تصفیهٔ فراصوتی آب توازن، روشی مکانیکی/فیزیکی است که نیاز به استفاده از مواد شیمیایی زیان‌آور و گران‌قیمت را برطرف می‌کند. نیروهای کاویتاسیون، جانداران آبزی کوچک و میکروارگانیسم‌ها را می‌کشند. مطالعات متعددی تاکنون ثابت کرده‌اند که فراصوت بر لارو ولیجر صدف گورخری، نماتدها، باکتری‌ها و ویروس‌ها اثربخشی زیستی بالایی دارد.

مجموعهٔ فراصوتی با توان فرایندی 120kW

ضدعفونی فراصوتی با کاویتاسیون

امواج فراصوت پرتوان، حباب‌های کاویتاسیون را در مایعات ایجاد می‌کنند که به نیروهای برشی شدید و تنش بالا منجر می‌شوند. هنگامی که امواج فراصوت شدید به مایعات کوپل می‌شوند، امواج صوتی منتشرشده در محیط مایع، چرخه‌های متناوب پرفشار و کم‌فشار را با آهنگی وابسته به فرکانس ایجاد می‌کنند. در چرخهٔ کم‌فشار (مرحلهٔ انبساط)، امواج فراصوت با شدت بالا، حباب‌های خلأ کوچک یا حفره‌هایی در مایع ایجاد می‌کنند. هنگامی که حباب‌ها به حجمی می‌رسند که دیگر نمی‌توانند انرژی جذب کنند، طی یک چرخهٔ پرفشار (مرحلهٔ تراکم) به‌شدت فرومی‌پاشند. این پدیده چنین نامیده می‌شود: کاویتاسیون. در جریان فروپاشی درونی، دماهای بسیار بالا (حدود 5٬000K) و فشارهای بسیار بالا (حدود 2٬000atm) به‌صورت موضعی ایجاد می‌شوند. فروپاشی درونی حباب کاویتاسیون همچنین جت‌های مایع با سرعتی تا 280m/s ایجاد می‌کند.
این تشکیل و فروپاشی بسیار پرانرژی حباب‌ها، نیروهای برشی هیدرودینامیکی و نوسانات فراصوتی ایجاد می‌کند که دیواره‌های سلولی جانداران را می‌شکنند و تخریب می‌کنند – و به‌طور مؤثر آن‌ها را می‌کشند.
از نظر سازگاری زیست‌محیطی، هیچ نگرانی زیست‌محیطی شناخته‌شده یا پیش‌بینی‌شده‌ای در ارتباط با فناوری به‌کمک فراصوت وجود ندارد.

اثربخشی زیستی فراصوت

مطالعات متعددی ثابت کرده‌اند که فراصوت می‌تواند به‌طور مؤثر بر ویروس‌ها و باکتری‌ها اثر بگذارد. مطالعات ضدعفونی با دستگاه‌های فراصوتی برای استریل‌سازی جریان‌هایی با دبی حجمی 100 gpm (گالن در دقیقه)، معادل 23 m3/h، کاهشی حدود 7 log را برای Polio Virus (< 5μm) و کاهشی برابر با 6–7 log را برای باکتری Cryptosporidium parvum نشان داده‌اند. در مورد نماتدهای Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) و نرم‌تن لاروهای ولیجر صدف گورخری (70μm)، مرگ‌ومیر 100% حاصل شد. همین میزان مرگ‌ومیر برای صدف گورخری در سامانه‌های جریان با دبی 600 gpm نشان داده شده است (Buchholz et al., 1998).
در جانداران بزرگ‌تر، میزان غیرفعال‌سازی 100% و در باکتری‌ها و ویروس‌ها کاهش 6–7 log حاصل شده است. با 20 sec مواجهه در یک سامانهٔ آزمایشی جریان پیوسته، غیرفعال‌سازی 93–98٫6% برای Cryptosporidium ocyst و با 10 sec. مواجهه در یک راکتور ناپیوستهٔ آزمایشگاهی، کاهش 4 log حاصل شده است. میزان غیرفعال‌سازی همچنین برای موارد زیر گزارش شده است: Cryptosporidium parvum (7 log)، تخم‌های زندهٔ کرم‌های انگلی (4٫2 log)، ویروس فلج اطفال (8 log)، Salmonella sp. (9 log) و Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
عدد log نشان‌دهندهٔ تعداد رقم‌های 9 در درصد کاهش است. برای مثال، کاهش 2 log به این معناست که 99% از جاندارانی که در ابتدا در آب وجود داشته‌اند، غیرفعال شده‌اند. کاهش 3 log به این معناست که 99٫9% غیرفعال شده‌اند و به همین ترتیب.
ظرفیت سامانه‌های فراصوتی به توان تحویلی نیز بستگی دارد. دستگاه‌های فراصوتی با توان بالا/شدت بالا برای ایجاد مرگ‌ومیر به زمان مواجههٔ کمتری نیاز دارند و بنابراین امکان تصفیه با دبی‌های بالاتر را فراهم می‌کنند. چنین سامانه‌های فراصوتی را می‌توان برای آب‌گیری و تخلیهٔ آب توازن به کار برد.
(مقایسه کنید با Sassi et al. 2005, p. 49)

مزایای خنثی‌سازی فراصوتی آب توازن

• غیرشیمیایی
• سازگار با محیط‌زیست
• مؤثر و کارآمد
• اثرات هم‌افزا
• نیاز کم به نگهداری
• بهره‌برداری ایمن و آسان
• مقاوم و قابل‌اعتماد
• قابل افزایش مقیاس تا هر اندازه

تجهیزات فراصوتی

Hielscher در طراحی و ساخت تجهیزات فراصوتی پرتوان با کیفیت صنعتی برای نصب در محیط‌های دشوار تخصص دارد. گردوغبار و آلودگی، رطوبت بالا و شرایط محیطی سخت به دستگاه‌های فراصوتی صنعتی (سری UIP) آسیب نمی‌رسانند. این دستگاه‌های مناسب کار سنگین برای کارکرد دائمی (24h/ 7d) ساخته شده‌اند. کابینت‌ها از پیش پیکربندی شده‌اند و نصب و راه‌اندازی آن‌ها آسان است. سامانهٔ فراصوتی فقط باید به لولهٔ تغذیه از مخزن آب توازن (تأمین سیال) و منبع برق متصل شود.
دستگاه‌های فراصوتی در اندازه‌های مختلف با توان فراصوت 500W, 1kW, 1٫5kW, 2kW, 4kW, 10kW و 16kW، که می‌توان آن‌ها را به‌صورت یک واحد مستقل یا یک مجموعه نصب کرد، امکان دستیابی به پیکربندی و ظرفیت پردازش مطلوب را فراهم می‌کنند.
دربارهٔ حجم پردازش خود با ما صحبت کنید! خوشحال می‌شویم سامانهٔ فراصوتی مناسبی برای نیازهای فرایند شما پیشنهاد کنیم.

هم‌افزایی با دیگر روش‌های تصفیهٔ آب توازن

مطالعات فناوری‌های تصفیهٔ ترکیبی نشان داده‌اند که فراصوت در ترکیب با دیگر روش‌های ضدعفونی آب توازن، مانند ازن، کلرزنی، نور فرابنفش، دما یا فشارهای افزایش‌یافته، هم‌افزایی بسیار بالایی دارد. به‌دلیل نصب آسان و نیاز به فضای کم، تجهیزات فراصوتی برای ارتقا و بهبود سامانه‌های موجود خنثی‌سازی آب توازن بسیار مناسب هستند.
دربارهٔ محیط پردازش خود با ما صحبت کنید! خوشحال می‌شویم سامانهٔ فراصوتی مناسبی برای تجهیز و ارتقای سامانهٔ موجود در شناور شما پیشنهاد کنیم.