Ultrazvučna dezinfekcija balastne vode

Sustav ultrazvučne obrade pokazao se učinkovitim u ubijanju bakterija, planktona i većih organizama.
Ultrazvučna dezinfekcija vodenog balasta je mehanički/fizički tretman, koji izbjegava doziranje jakih i skupih aktivnih kemikalija u vodeni balast. Time se osigurava idealna ekološka prihvatljivost u kombinaciji s visokom biološkom učinkovitošću u pogledu uništavanja i inaktivacije biljnih i životinjskih organizama i mikroorganizama u balastnim vodama.

Pozadina

“Ako brod plovi bez tereta ili djelomično natovaren, trebat će mu balast kako bi zadržao stabilnost i sigurnost. Voda se često koristi kao balast, ali kada se sakupi u izvoru, niz organizama može otputovati u vodu, obično članova zajednice planktona koji bi mogli biti stranci na odredištu (alohtoni), i mogli bi uzrokovati neželjeno biološko onečišćenje . Kako bismo izbjegli ovo moguće onečišćenje, moramo koristiti učinkovit sustav za sterilizaciju vodenog balasta.” [Mingorance Rodríguez: 2012., 163]
Invazivne vodene vrste jedna su od četiri najveće prijetnje svjetskim oceanima i mogu uzrokovati iznimno teške utjecaje na okoliš, gospodarstvo i javno zdravlje. Kako bi se izbjeglo unošenje štetnih mekušaca (zebraste školjke, azijske školjke i drugi), mogu se primijeniti različiti tretmani sterilizacije balastne vode (također se nazivaju dezinfekcija ili neutralizacija). Uobičajeni tretman je kemijsko čišćenje vodenog balasta. Kemikalije koje se koriste su štetne za okoliš i skupe. S povećanjem zakonskih propisa za upravljanje balastnim vodama, alternativni tretmani balastnih voda – npr. ultrazvučnom dezinfekcijom – ugrađeni su na brodove.

Ultrazvučna sterilizacija balastne vode

Ultrazvučna obrada balastne vode je mehanička/fizička metoda, koja izbjegava korištenje štetnih i skupih kemikalija. Kavitacijske sile ubijaju male vodene organizme i mikroorganizme. Nekoliko je studija već dokazalo da ultrazvuk postiže visoku razinu biološke učinkovitosti na zebrastu dagnju veliger, nematode, bakterije i viruse.

Ultrazvučni klaster sa 120kW procesne snage

Ultrazvučna dezinfekcija kavitacijom

Generiraju se ultrazvučni valovi velike snage kavitacija mjehurića u tekućinama, što rezultira intenzivnim silama smicanja i velikim naprezanjem. Kada se intenzivni ultrazvučni valovi spoje u tekućine, zvučni valovi koji se šire u tekući medij rezultiraju izmjeničnim ciklusima visokog i niskog tlaka, s brzinama koje ovise o frekvenciji. Tijekom ciklusa niskog tlaka (faza razrjeđivanja), ultrazvučni valovi visokog intenziteta stvaraju male vakuumske mjehuriće ili šupljine u tekućini. Kada mjehurići dostignu volumen pri kojem više ne mogu apsorbirati energiju, nasilno se kolabiraju tijekom ciklusa visokog tlaka (faza kompresije). Ova pojava se naziva kavitacija. Tijekom implozije lokalno se postižu vrlo visoke temperature (cca. 5000 K) i pritisci (cca. 2000 atm). Implozija kavitacijskog mjehurića također rezultira tekućim mlazovima brzine do 280 m/s.
Ovo stvaranje i kolaps mjehurića visoke energije rezultira hidrodinamičkim silama smicanja i ultrazvučnim oscilacijama, koje lome i ometaju stanične stijenke organizama – učinkovito ih ubijajući.
Što se tiče njegove ekološke prihvatljivosti, nema poznatih niti očekivanih ekoloških problema povezanih s tehnologijom potpomognutom ultrazvukom.

Biološka učinkovitost ultrazvuka

Nekoliko je studija dokazalo da ultrazvuk može učinkovito utjecati na viruse i bakterije. Studije dezinfekcije s ultrazvučnim uređajima za sterilizaciju volumenskih tokova od 100 gpm (galona po minuti), što je ekvivalentno 23 m3/h, pokazale su smanjenje od oko 7 log za polio virus (< 5μm) i smanjenje od 6-7 log za bakterije Cryptosporidium parvum. S Nematodom Jajne stanice heliminta, Ascaris (8-10μm) i mekušac zebrasta dagnja veligers (70 μm), postignuta je 100% smrtnost. Ista stopa smrtnosti sa zebrasta dagnja dokazano je u sustavima protoka od 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Stope inaktivacije od 100% postignute su u većim organizmima i smanjenje broja bakterija i virusa od 6-7 log. S izlaganjem od 20 sekundi u eksperimentalnom sustavu kontinuiranog protoka, 93-98,6% inaktivacije Cryptosporidium ocyst i smanjenje od 4 log na 10 sek. postignuta je izloženost u laboratorijskom šaržnom reaktoru. Također su zabilježene stope inaktivacije Cryptosporidium parvum (7 trupaca), održiv jaja helminta (4.2 log), polio virus (8 dnevnika), Salmonella sp. (9 dnevnika) i Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz i sur., 1998).
Log broj predstavlja broj 9 u postotku smanjenja. Na primjer, smanjenje od 2 log znači da je 99% organizama izvorno prisutnih u vodi deaktivirano. Smanjenje od 3 log znači da je 99,9% inaktivirano, itd.
Kapacitet ultrazvučnih sustava također ovisi o isporučenoj snazi. Ultrazvučni uređaji velike snage/visokog intenziteta zahtijevaju kraće vrijeme izloženosti za pojavu smrtnosti, čime se omogućuje liječenje većih brzina protoka. Takvi ultrazvučni sustavi mogu se koristiti za balastiranje i debalastiranje.
(up. Sassi et al. 2005, str. 49)

Prednosti ultrazvučne neutralizacije balastnih voda

• nekemijski
• ekološki prihvatljivo
• učinkovit i učinkovit
• sinergijski učinci
• slabo održavanje
• Sigurno i jednostavno rukovanje
• Robustan i pouzdan
• skalabilan na bilo koju veličinu

Ultrazvučna oprema

Hielscher je specijaliziran za dizajn i proizvodnju ultrazvučne opreme velike snage industrijske razine za ugradnju u zahtjevnim okruženjima. Prah & prljavština, visoka vlažnost i grubo okruženje ne oštećuju industrijske ultrazvučne uređaje (serija UIP). Ovi uređaji za teške uvjete rada napravljeni su za stalni rad (24h/7d). Ormari dolaze unaprijed konfigurirani i jednostavni su za instalaciju i puštanje u rad. Ultrazvučni sustav mora biti spojen samo na dovodnu cijev iz spremnika balastne vode (opskrba medijima) i napajanje.
Različite veličine ultrazvučnih uređaja sa ultrazvučnom snagom od 500 W, 1kW, 1,5 kW, 2kW, 4kW, 10kW i 16kW, koji se mogu instalirati kao jedna jedinica ili kao klaster, omogućuju idealnu konfiguraciju i kapacitet obrade.
Razgovarajte s nama o svom volumenu obrade! Rado ćemo vam preporučiti odgovarajući ultrazvučni sustav za vaše zahtjeve procesa.

Sinergije s drugim obradama balastnih voda

Studije kombiniranih tehnologija tretmana pokazale su da ultrazvuk djeluje vrlo sinergično u kombinaciji s drugim metodama dezinfekcije balastnih voda, kao što su ozon, kloriranje, UV svjetlo, temperatura ili povišeni tlakovi. Zbog jednostavne instalacije i malog prostora, ultrazvučna oprema je idealno prikladna za nadogradnju i poboljšanje već postojećih sustava za neutralizaciju balastnih voda.
Razgovarajte s nama o svom okruženju obrade! Rado ćemo vam preporučiti odgovarajući ultrazvučni sustav za naknadnu ugradnju vašeg sustava na brodu.