La désinfection des eaux de ballast à ultrasons

Le système de traitement par ultrasons a démontré son efficacité dans la destruction des bactéries, le plancton, et de plus grands organismes.
La désinfection par ultrasons de l'eau de ballast est un traitement mécanique / physique, ce qui évite le dosage de produits chimiques actifs puissants et coûteux dans l'eau de ballast. Cela garantit une acceptabilité environnementale idéale combinée avec une grande efficacité biologique en ce qui concerne la destruction et l'inactivation des organismes végétaux et animaux et micro-organismes dans l'eau de ballast.

Contexte

“Si un navire navigue sans cargaison ou partiellement chargées vers le bas, il aura besoin de ballast pour maintenir sa stabilité et sa sécurité. L'eau est souvent utilisé comme lest, mais, quand il est recueilli à l'origine, une série d'organismes peuvent voyager dans l'eau, normalement les membres de la communauté planctonique qui pourrait être étranger à la destination (allochtones), et ils pourraient causer la pollution biogological indésirables . Afin d'éviter cette pollution possible, nous devons utiliser un système efficace pour stériliser l'eau de ballast.” [Mingorance Rodríguez : 2012, 163]
Les espèces aquatiques envahissantes sont l'une des quatre plus grandes menaces pour les océans du monde, et peut causer des très graves répercussions sur la santé environnementale, économique et publique. Afin d'éviter l'introduction de mollusques nuisibles (moules zébrées, la palourde asiatique, et d'autres), divers traitements de stérilisation des eaux de ballast (également appelée désinfection ou neutralisation) peuvent être appliqués. Un traitement commun est le nettoyage chimique de l'eau de ballast. Les produits chimiques utilisés sont nocifs pour l'environnement et coûteux. Les dispositions légales de plus en plus pour la gestion des eaux de ballast, traitement de l'eau de ballast alternatif – par exemple. par désinfection ultrasonique – sont intégrés à bord des navires.

Ultrasons La stérilisation des eaux de ballast

Le traitement des eaux de ballast à ultrasons est une méthode mécanique / physique, ce qui évite l'utilisation de produits chimiques nocifs et coûteux. Les forces cavitationnels tuent les petits organismes aquatiques et les micro-organismes. Plusieurs études ont déjà démontré que les ultrasons atteint un haut niveau d'efficacité biologique sur veliger des moules Zebra, les nématodes, les bactéries et les virus.

ultrasons de puissance est un moyen non chimique pour la neutralisation des eaux de ballast. (Cliquez pour agrandir!)

Cluster à ultrasons avec une puissance de 120 kW processus

La désinfection par ultrasons par cavitation

des ondes ultrasonores à haute puissance génèrent cavitation bulles dans les liquides, ce qui entraîne des forces de cisaillement intenses et des contraintes élevées. Lorsque des ondes ultrasonores intenses sont couplées dans des liquides, les ondes sonores qui se propagent dans le milieu liquide entraînent des cycles alternatifs haute pression et basse pression, avec des taux qui dépendent de la fréquence. Pendant le cycle de basse pression (phase de raréfaction), les ondes ultrasonores de haute intensité créent de petites bulles de vide ou des vides dans le liquide. Lorsque les bulles atteignent un volume auquel elles ne peuvent plus absorber d'énergie, elles s'effondrent violemment pendant un cycle de haute pression (phase de compression). Ce phénomène est appelé cavitation. Au cours de l'implosion des températures très élevées (environ. 5,000 K) et les pressions (environ. 2,000atm) sont atteintes localement. L'implosion de la bulle de cavitation se traduit également par des jets de liquide allant jusqu'à 280 m / s vitesse.
Cette génération de bulle très énergique et les résultats de l'effondrement des forces de cisaillement hydrodynamique et oscillations à ultrasons, qui brise et perturbe les parois cellulaires des organismes – les tuer efficacement.
En ce qui concerne son acceptabilité environnementale, il n'y a pas de problèmes environnementaux connus ou anticipés associés à la technologie assistée par ultrasons.

Efficacité biologique des ultrasons

Plusieurs études ont démontré que les ultrasons peuvent affecter les virus et les bactéries efficacement. Des études de désinfection avec des appareils à ultrasons pour stériliser les flux de volume de 100 gpm (gallons par minute), ce qui équivaut à 23 m3 / h, ont montré une réduction d'environ 7 journal pour le virus de la polio (< 5μm) et une réduction de 6-7 log pour la bactérie Cryptosporidium parvum. avec nématode Heliminth cette, Ascaris (8-10μm) et mollusque véligères de moules zébrées (70 pm), a été obtenu une mortalité de 100%. Le même taux de mortalité avec moule zébrée a été démontrée dans des systèmes d'écoulement 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Les taux d'inactivation de 100% ont été obtenus dans les grands organismes et une réduction de 6-7 log dans les bactéries et les virus. Avec 20 l'exposition au sec dans un système à écoulement continu expérimental, l'inactivation de 93 à 98,6% du ocyst Cryptosporidium et une réduction de 4 log à 10 sec. exposition dans un réacteur discontinu de laboratoire a été atteint. Les taux d'inactivation ont également été signalés pour Cryptosporidium parvum (7 log), viable oeufs helminthes (4,2 log), virus de la polio (8 log), Salmonella sp. (9 log) et coli qu'Escherichia (9 log) (Oemcke., 1999; Buchholz et al, 1998).
Le numéro de journal représente le nombre de 9 dans la réduction de pourcentage. Par exemple, une réduction de 2 log signifie que 99% des organismes ont été inactivés initialement présents dans l'eau. Une réduction de 3 log signifie que 99,9% ont été inactivés, etc.
La capacité des systèmes à ultrasons dépend également de la puissance délivrée. haute intensité de puissance / haute appareils à ultrasons nécessitent moins de temps d'exposition pour la mortalité se produire ce qui permet des débits plus élevés à traiter. De tels systèmes à ultrasons peuvent être utilisés pour le ballastage et déballastage.
(Cp. Sassi et al. 2005, p. 49)

Avantages de l'eau de ballast à ultrasons Neutralisation

  • non chimique
  • respectueux de l'environnement
  • efficace
  • effets synergétiques
  • Faible entretien
  • un fonctionnement sûr et facile
  • robuste et fiable
  • extensible à toutes les tailles

Equipement ultrasonique

Hielscher est spécialisée dans la conception et la fabrication de haute puissance appareils à ultrasons de qualité industrielle pour l'installation dans des environnements exigeants. poussière & saleté, humidité élevée et les environnements difficiles ne pas endommager les ultrasonicators industriels (série UIP). Ces dispositifs lourds sont conçus pour un fonctionnement permanent (24h / 7d). Les armoires sont préconfigurés et sont faciles à installer et à démarrage. Le système à ultrasons ne doit être raccordée à la conduite d'alimentation du réservoir d'eau de ballast (d'alimentation en fluides) et l'alimentation électrique.
Différentes tailles d'appareils à ultrasons avec puissance à ultrasons de 500W, 1 kW, 1,5kW, 2kW, 4 kW, 10 kW et 16 kW, Qui peut être installé comme seule unité ou cluster, pour permettre la configuration idéale et la capacité de traitement.
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Synergies avec d'autres traitements de l'eau de ballast

Des études sur les technologies de traitement combinés ont montré que les ultrasons fonctionne très synergique en combinaison avec d'autres méthodes de désinfection de l'eau de ballast, tels que l'ozone, la chloration, la lumière UV, la température ou des pressions élevées. En raison de l'installation facile et les faibles besoins en espace, l'équipement à ultrasons est idéalement adapté à une mise à niveau et l'amélioration des systèmes de neutralisation des eaux de ballast déjà existantes.
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Ultrasound is a non-chemical method for ballast water sterilization. (pic.: "Ballast water en" par Thorsten Hartmann - Pollution de l'eau par les eaux de ballast de)

L'eau de ballast doit être désinfecté pour éviter l'introduction d'espèces envahissantes.

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forces puissantes sont à ultrasons technique bien connue et fiable pour l'extraction (Cliquez pour agrandir!)

Ultrasonique cavitation dans un liquide

Cette vidéo montre la cavitation ultrasonore / acoustique dans l'eau - générée par le Hielscher UIP1000. La cavitation ultrasonique est utilisée pour de nombreuses applications liquides.

Cavitation ultrasonique dans les liquides à l'aide de l'UIP1000

Avantages des ultrasons

  • non chimique
  • respectueux de l'environnement
  • efficace
  • effets synergétiques
  • Faible entretien
  • un fonctionnement sûr et facile
  • robuste et fiable
  • extensible à toutes les tailles
Haute ultrasons de puissance est une technologie éprouvée pour la désinfection de l'eau et de stérilisation (Cliquez pour agrandir!)

3 x ultrasons de puissance de 4 kW pour les applications lourdes

Littérature / Références

  • Mingorance Rodríguez, María del Carmen (2012): l'eau de ballast et de stérilisation de la mer l'eau. Dans: Dr Xiao-Ying Yu (ed.): Municipal et élimination des déchets industriels. InTechOpen 2012. 163-176.
  • Sassi, Jukka; Fait référence Salo, Satu; Rytkönen, Jorma; Leppäkoski, Erkki (2005): Des expériences avec la lumière ultraviolette, des ultrasons et technologies d'ozone pour le traitement de l'eau de ballast à bord. VTT Notes de recherche 2313. Espoo, 2005.
  • Viitasalo, Satu; Sassi, Jukka; Rytkönen, Jorma; Leppäkoski, Erkki (2005): L'ozone, la lumière ultraviolette, l'échographie et le peroxyde d'hydrogène comme traitements de l'eau de ballast - Expériences avec le mésozooplancton dans l'eau saumâtre à faible teneur en eau salée. Journal of Marine Environmental Engineering 8 / 2005. 35-55.

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Qu'il faut savoir

Les homogénéisateurs de tissu à ultrasons sont souvent appelés sonicateur / sonifica- teur à sonde, lyseur sonique, perturbateur à ultrasons, broyeur à ultrasons, son- rupteur, sonificateur, disjoncteur sonique, disrupteur de cellule, disperseur à ultrasons ou dissolveur. Les différents termes résultent des diverses applications qui peuvent être réalisées par sonication.