Ultrazvučna dezinfekcija balastnih voda

Sustav za ultrazvučnu obradu pokazao se učinkovitim u uništavanju bakterija, planktona i većih organizama.
Ultrazvučna dezinfekcija balastnih voda mehanička je / fizikalna obrada kojom se izbjegava doziranje bilo kakvih jakih i skupih aktivnih kemikalija u balastne vode. Time se osigurava idealna ekološka prihvatljivost u kombinaciji s visokom biološkom učinkovitošću u pogledu uništavanja i inaktivacije biljnih i životinjskih organizama te mikroorganizama u balastnim vodama.

Pozadina

“Ako brod plovi bez tereta ili je djelomično natovaren, potreban mu je balast za održavanje stabilnosti i sigurnosti. Kao balast često se upotrebljava voda, no pri njezinu uzimanju na polazištu u nju mogu dospjeti razni organizmi, obično pripadnici planktonske zajednice koji na odredištu mogu biti strani (alohtoni) te mogu uzrokovati neželjeno biološko onečišćenje. Kako bismo izbjegli to moguće onečišćenje, moramo upotrebljavati učinkovit sustav za sterilizaciju balastnih voda.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Invazivne vodene vrste jedna su od četiriju najvećih prijetnji svjetskim oceanima i mogu imati iznimno teške posljedice za okoliš, gospodarstvo i javno zdravlje. Kako bi se izbjeglo unošenje štetnih mekušaca (raznolike trokutnjače, azijske školjke i drugih), mogu se primijeniti različiti postupci sterilizacije balastnih voda (koji se nazivaju i dezinfekcijom ili neutralizacijom). Uobičajen je postupak kemijsko čišćenje balastnih voda. Kemikalije koje se upotrebljavaju štetne su za okoliš i skupe. S povećanjem broja zakonskih propisa za upravljanje balastnim vodama, alternativni postupci obrade balastnih voda – primjerice ultrazvučnom dezinfekcijom – ugrađuju se na pomorske brodove.

Ultrazvučna sterilizacija balastnih voda

Ultrazvučna obrada balastnih voda mehanička je / fizikalna metoda kojom se izbjegava uporaba štetnih i skupih kemikalija. Kavitacijske sile uništavaju male vodene organizme i mikroorganizme. Nekoliko je studija već dokazalo da ultrazvuk postiže visoku razinu biološke učinkovitosti na veliger ličinkama raznolike trokutnjače, oblićima, bakterijama i virusima.

Skup ultrazvučnih uređaja s procesnom snagom od 120kW

Ultrazvučna dezinfekcija kavitacijom

Ultrazvučni valovi velike snage stvaraju kavitacijske mjehuriće u tekućinama, što dovodi do intenzivnih smičnih sila i velikih naprezanja. Kada se intenzivni ultrazvučni valovi uvode u tekućine, zvučni valovi koji se šire tekućim medijima uzrokuju izmjenične cikluse visokog i niskog tlaka, čija učestalost ovisi o frekvenciji. Tijekom ciklusa niskog tlaka (faze razrjeđivanja) ultrazvučni valovi visokog intenziteta stvaraju male vakuumske mjehuriće ili šupljine u tekućini. Kada mjehurići dosegnu volumen pri kojem više ne mogu apsorbirati energiju, naglo se urušavaju tijekom ciklusa visokog tlaka (faze kompresije). Ta se pojava naziva kavitacija. Tijekom implozije lokalno se postižu vrlo visoke temperature (približno 5.000K) i tlakovi (približno 2.000atm). Implozija kavitacijskog mjehurića također stvara mlazove tekućine brzine do 280m/s.
Takvo nastajanje i urušavanje mjehurića, pri kojem se oslobađa velika energija, uzrokuje hidrodinamičke smične sile i ultrazvučne oscilacije koje lome i razaraju stanične stijenke organizama – učinkovito ih uništavajući.
Što se tiče ekološke prihvatljivosti, nema poznatih ni predviđenih štetnih učinaka na okoliš povezanih s tehnologijom potpomognutom ultrazvukom.

Biološka učinkovitost ultrazvuka

Nekoliko je studija dokazalo da ultrazvuk može učinkovito djelovati na viruse i bakterije. Studije dezinfekcije ultrazvučnim uređajima za sterilizaciju pri volumnom protoku od 100 gpm (galona u minuti), što odgovara 23 m3/h, pokazale su smanjenje od približno 7 log za virus dječje paralize (< 5μm) i smanjenje od 6–7 log za bakterije Cryptosporidium parvum. Kod oblića Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) i mekušaca veliger ličinki raznolike trokutnjače (70μm) postignuta je smrtnost od 100%. Ista stopa smrtnosti kod raznolike trokutnjače dokazana je u protočnim sustavima s protokom od 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Kod većih organizama postignute su stope inaktivacije od 100%, a kod bakterija i virusa smanjenje od 6–7 log. Izlaganjem od 20 sec u eksperimentalnom sustavu s kontinuiranim protokom postignuta je inaktivacija od 93–98,6% za Cryptosporidium ocyst te smanjenje od 4 log pri izlaganju od 10 sec. u laboratorijskom šaržnom reaktoru. Stope inaktivacije zabilježene su i za Cryptosporidium parvum (7 log), vijabilna jajašca helminta (4,2 log), virus dječje paralize (8 log), Salmonella sp. (9 log) i Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Broj log označava broj znamenki 9 u postotnom smanjenju. Primjerice, smanjenje od 2 log znači da je inaktivirano 99% organizama izvorno prisutnih u vodi. Smanjenje od 3 log znači da je inaktivirano 99,9% itd.
Kapacitet ultrazvučnih sustava ovisi i o predanoj snazi. Ultrazvučni uređaji velike snage / visokog intenziteta zahtijevaju kraće vrijeme izlaganja za postizanje smrtnosti, čime omogućuju obradu pri većim protocima. Takvi ultrazvučni sustavi mogu se upotrebljavati pri balastiranju i debalastiranju.
(usp. Sassi et al. 2005, str. 49)

Prednosti ultrazvučne neutralizacije balastnih voda

• bez kemikalija
• prihvatljivo za okoliš
• djelotvorno i učinkovito
• sinergijski učinci
• mali zahtjevi za održavanje
• siguran i jednostavan rad
• robusno i pouzdano
• mogućnost skaliranja na bilo koju veličinu

Ultrazvučna oprema

Hielscher je specijaliziran za projektiranje i proizvodnju ultrazvučne opreme velike snage industrijske kvalitete za ugradnju u zahtjevna okruženja. Prašina i prljavština, visoka vlažnost i teški uvjeti ne oštećuju industrijske ultrazvučne uređaje (serija UIP). Ti uređaji za zahtjevne uvjete izrađeni su za stalan rad (24h/ 7d). Ormari se isporučuju unaprijed konfigurirani te se lako ugrađuju i puštaju u rad. Ultrazvučni sustav potrebno je samo spojiti na dovodnu cijev iz spremnika balastnih voda (dovod medija) i na napajanje električnom energijom.
Ultrazvučni uređaji različitih veličina s ultrazvučnom snagom od 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW i 16kW, koji se mogu ugraditi kao pojedinačna jedinica ili kao skup uređaja, omogućuju idealnu konfiguraciju i kapacitet obrade.
Razgovarajte s nama o volumenu koji obrađujete! Rado ćemo vam preporučiti odgovarajući ultrazvučni sustav za zahtjeve vašeg procesa.

Sinergije s drugim postupcima obrade balastnih voda

Studije kombiniranih tehnologija obrade pokazale su da ultrazvuk djeluje izrazito sinergijski u kombinaciji s drugim metodama dezinfekcije balastnih voda, kao što su ozon, kloriranje, UV svjetlost, temperatura ili povišeni tlakovi. Zbog jednostavne ugradnje i malih prostornih zahtjeva ultrazvučna oprema idealno je prikladna za nadogradnju i poboljšanje već postojećih sustava za neutralizaciju balastnih voda.
Razgovarajte s nama o uvjetima u kojima provodite obradu! Rado ćemo vam preporučiti odgovarajući ultrazvučni sustav za naknadnu ugradnju u vaš brodski sustav.