חיטוי אולטרסוני של מי נטל

מערכת הטיפול האולטרסוני הוכחה כיעילה בקטילת חיידקים, פלנקטון ואורגניזמים גדולים יותר.
חיטוי אולטרסוני של מי נטל הוא טיפול מכני/פיזיקלי המונע את הצורך בהוספת כימיקלים פעילים חזקים ויקרים כלשהם למי הנטל. כך מובטחת התאמה סביבתית אידאלית בשילוב יעילות ביולוגית גבוהה בהשמדה ובהשבתה של אורגניזמים צמחיים ובעלי חיים ושל מיקרואורגניזמים במי נטל.

רקע

"אם כלי שיט מפליג ללא מטען או כשהוא טעון חלקית, הוא זקוק לנטל כדי לשמור על יציבותו ובטיחותו. מים משמשים לעיתים קרובות כנטל, אך בעת שאיבתם בנקודת המוצא, מגוון אורגניזמים עלולים להיכנס למים, בדרך כלל מקהילת הפלנקטון, שעשויים להיות זרים ביעד (אלוכתוניים), והם עלולים לגרום לזיהום ביולוגי בלתי רצוי. כדי למנוע זיהום אפשרי זה, עלינו להשתמש במערכת יעילה לעיקור מי הנטל." [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
מינים מימיים פולשים הם אחד מארבעת האיומים הגדולים ביותר על האוקיינוסים בעולם, ועלולים לגרום להשפעות חמורות ביותר על הסביבה, הכלכלה ובריאות הציבור. כדי למנוע החדרה של רכיכות מזיקות (צדפות זברה, הצדפה האסייתית ואחרות), ניתן ליישם טיפולים שונים לעיקור מי נטל (המכונה גם חיטוי או נטרול). טיפול נפוץ הוא ניקוי כימי של מי נטל. הכימיקלים המשמשים לכך מזיקים לסביבה ויקרים. עם התרחבות הרגולציה לניהול מי נטל, משולבים בכלי שיט ימיים טיפולים חלופיים במי נטל – למשל באמצעות חיטוי אולטרסוני.

עיקור אולטרסוני של מי נטל

טיפול אולטרסוני במי נטל הוא שיטה מכנית/פיזיקלית המונעת את הצורך בשימוש בכימיקלים מזיקים ויקרים. כוחות הקוויטציה קוטלים אורגניזמים מימיים קטנים ומיקרואורגניזמים. כמה מחקרים כבר הוכיחו כי אולטרסאונד משיג רמת יעילות ביולוגית גבוהה נגד פגיות וליגר של צדפת הזברה, נמטודות, חיידקים ונגיפים.

אשכול אולטרסוני בהספק עיבוד של 120kW

חיטוי אולטרסוני באמצעות קוויטציה

גלי אולטרסאונד בהספק גבוה יוצרים בועות קוויטציה בנוזלים, הגורמות לכוחות גזירה עזים ולמאמצים גבוהים. כאשר גלי אולטרסאונד עזים מצומדים לנוזלים, גלי הקול המתפשטים בתווך הנוזלי יוצרים מחזורים מתחלפים של לחץ גבוה ולחץ נמוך, בקצב התלוי בתדר. במהלך מחזור הלחץ הנמוך (שלב ההקלשה), גלי אולטרסאונד בעוצמה גבוהה יוצרים בועות ריק קטנות או חללים בנוזל. כאשר הבועות מגיעות לנפח שבו אינן יכולות עוד לספוג אנרגיה, הן קורסות בעוצמה במהלך מחזור לחץ גבוה (שלב הדחיסה). תופעה זו מכונה קוויטציה. במהלך הקריסה פנימה נוצרים באופן מקומי טמפרטורות גבוהות מאוד (כ־5,000K) ולחצים גבוהים מאוד (כ־2,000atm). קריסת בועת הקוויטציה פנימה גורמת גם לסילוני נוזל במהירות של עד 280m/s.
היווצרות הבועות וקריסתן, הכרוכות באנרגיה גבוהה מאוד, יוצרות כוחות גזירה הידרודינמיים ותנודות אולטרסוניות, השוברים ומפרקים את דופנות התאים של האורגניזמים – ובכך קוטלים אותם ביעילות.
מבחינת התאמתה הסביבתית, לא ידועים או צפויים חששות סביבתיים הקשורים לטכנולוגיה הנעזרת באולטרסאונד.

היעילות הביולוגית של אולטרסאונד

כמה מחקרים הוכיחו כי אולטרסאונד יכול להשפיע ביעילות על נגיפים וחיידקים. מחקרי חיטוי באמצעות מכשירים אולטרסוניים לעיקור זרמי נוזל בספיקת זרימה של 100 gpm (גלונים לדקה), השקולה ל־23 m3/h, הראו הפחתה של כ־7 סדרי גודל לוגריתמיים בנגיף הפוליו (< 5μm) והפחתה של 6–7 סדרי גודל לוגריתמיים בחיידקים Cryptosporidium parvum. בנמטודות Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) וברכיכות פגיות וליגר של צדפת הזברה (70μm), הושגה תמותה של 100%. אותו שיעור תמותה בקרב צדפת הזברה הודגם במערכות זרימה של 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
באורגניזמים גדולים יותר הושגו שיעורי השבתה של 100%, ובחיידקים ובנגיפים הושגה הפחתה של 6–7 סדרי גודל לוגריתמיים. בחשיפה של 20 שניות במערכת ניסיונית של זרימה רציפה הושגה השבתה של 93–98.6% של Cryptosporidium ocyst והושגה הפחתה של 4 סדרי גודל לוגריתמיים בחשיפה של 10 שניות בריאקטור מנתי מעבדתי. שיעורי השבתה דווחו גם עבור Cryptosporidium parvum (7 סדרי גודל לוגריתמיים), ביצי תולעים טפיליות בנות חיות (4.2 סדרי גודל לוגריתמיים), נגיף הפוליו (8 סדרי גודל לוגריתמיים), Salmonella sp. (9 סדרי גודל לוגריתמיים) וכן Echerichia coli (9 סדרי גודל לוגריתמיים) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
מספר סדרי הגודל הלוגריתמיים מייצג את מספר הספרות 9 באחוז ההפחתה. לדוגמה, הפחתה של 2 סדרי גודל לוגריתמיים פירושה ש־99% מהאורגניזמים שהיו במים מלכתחילה הושבתו. הפחתה של 3 סדרי גודל לוגריתמיים פירושה ש־99.9% הושבתו, וכן הלאה.
קיבולת המערכות האולטרסוניות תלויה גם בהספק המסופק. מכשירים אולטרסוניים בהספק גבוה/בעוצמה גבוהה דורשים זמן חשיפה קצר יותר להשגת תמותה, וכך מאפשרים טיפול בספיקות זרימה גבוהות יותר. ניתן להשתמש במערכות אולטרסוניות כאלה למילוי מי נטל ולריקונם.
(ראו Sassi et al. 2005, עמ' 49)

יתרונות הנטרול האולטרסוני של מי נטל

• ללא שימוש בכימיקלים
• ידידותי לסביבה
• אפקטיבי ויעיל
• השפעות סינרגטיות
• תחזוקה מועטה
• הפעלה בטוחה וקלה
• עמיד ואמין
• ניתן להתאמה לכל קנה מידה

ציוד אולטרסוני

Hielscher מתמחה בתכנון ובייצור של ציוד אולטרסוני תעשייתי בהספק גבוה להתקנה בסביבות תובעניות. אבק ולכלוך, רמות לחות גבוהות ותנאי סביבה קשים אינם פוגעים במכשירים האולטרסוניים התעשייתיים (סדרת UIP). מכשירים אלה, המיועדים לעבודה בתנאים קשים, בנויים להפעלה רציפה (24h/ 7d). הארונות מגיעים מוגדרים מראש וקלים להתקנה ולהפעלה ראשונית. יש רק לחבר את המערכת האולטרסונית לצינור ההזנה ממכל מי הנטל (אספקת התווך) ולאספקת החשמל.
מכשירים אולטרסוניים בגדלים שונים, בהספקי אולטרסאונד של 500W, 1kW, 1.5kW, 2kW, 4kW, 10kW וכן 16kW, הניתנים להתקנה כיחידה בודדת או כאשכול, מאפשרים תצורה וקיבולת עיבוד אידאליות.
דברו איתנו על נפח העיבוד שלכם! נשמח להמליץ לכם על מערכת אולטרסונית המתאימה לדרישות התהליך שלכם.

סינרגיות עם טיפולים אחרים במי נטל

מחקרים על טכנולוגיות טיפול משולבות הראו כי לאולטרסאונד השפעה סינרגטית רבה בשילוב עם שיטות אחרות לחיטוי מי נטל, כגון אוזון, הכלרה, אור UV, טמפרטורה או לחצים מוגברים. בזכות קלות ההתקנה ודרישות המקום המועטות, הציוד האולטרסוני מתאים באופן אידאלי לשדרוג ולשיפור של מערכות קיימות לנטרול מי נטל.
דברו איתנו על סביבת העיבוד שלכם! נשמח להמליץ לכם על מערכת אולטרסונית מתאימה להוספה למערכת הקיימת בכלי השיט שלכם.