A ballasztvíz ultrahangos fertőtlenítése

Az ultrahangos kezelőrendszer bizonyítottan hatékony a baktériumok, a plankton és a nagyobb élőlények elpusztításában.
A ballasztvíz ultrahangos fertőtlenítése mechanikai/ fizikai kezelés, amely elkerüli az erős és drága aktív vegyszerek ballasztvízbe történő adagolását. Ez ideális környezeti elfogadhatóságot biztosít, miközben nagy biológiai hatékonysággal pusztítja el és inaktiválja a ballasztvízben található növényi és állati szervezeteket, valamint mikroorganizmusokat.

Háttér

„Ha egy hajó rakomány nélkül vagy részlegesen megrakodva közlekedik, ballasztra van szüksége a stabilitás és a biztonság fenntartásához. Ballasztként gyakran vizet használnak, de amikor a kiindulási helyen felveszik, számos élőlény kerülhet a vízbe, rendszerint a planktonközösség tagjai, amelyek a célállomáson idegennek számíthatnak (allochton szervezetek), és nem kívánt biológiai szennyezést okozhatnak. E lehetséges szennyezés elkerüléséhez hatékony rendszert kell használnunk a ballasztvíz sterilizálására.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Az inváziós vízi fajok a világ óceánjait fenyegető négy legnagyobb veszély egyikét jelentik, és rendkívül súlyos környezeti, gazdasági és közegészségügyi hatásokat okozhatnak. A kártékony puhatestűek (vándorkagylók, ázsiai kagylók és más fajok) behurcolásának elkerülésére különféle ballasztvíz-sterilizálási kezelések alkalmazhatók (ezeket fertőtlenítésnek vagy semlegesítésnek is nevezik). Gyakori kezelés a ballasztvíz vegyszeres tisztítása. Az alkalmazott vegyszerek környezetkárosítók és drágák. A ballasztvíz kezelésére vonatkozó jogszabályi előírások bővülésével alternatív ballasztvíz-kezelési eljárásokat – például ultrahangos fertőtlenítést – építenek be a tengeri hajók fedélzetére.

A ballasztvíz ultrahangos sterilizálása

Az ultrahangos ballasztvíz-kezelés mechanikai/ fizikai módszer, amely elkerüli a káros és drága vegyszerek használatát. A kavitációs erők elpusztítják a kis vízi élőlényeket és a mikroorganizmusokat. Több vizsgálat már bizonyította, hogy az ultrahang nagy biológiai hatékonyságot ér el a vándorkagyló veligerlárváival, a fonálférgekkel, a baktériumokkal és a vírusokkal szemben.

Ultrahangos készülékcsoport 120kW kezelési teljesítménnyel

Ultrahangos fertőtlenítés kavitációval

A nagy teljesítményű ultrahanghullámok kavitációs buborékokat hoznak létre a folyadékokban, amelyek intenzív nyíróerőket és nagy mechanikai igénybevételt eredményeznek. Amikor intenzív ultrahanghullámokat csatolnak be a folyadékokba, a folyékony közegben terjedő hanghullámok váltakozó nagynyomású és kisnyomású ciklusokat hoznak létre, amelyek ismétlődési üteme a frekvenciától függ. A kisnyomású ciklusban (a ritkulási fázisban) a nagy intenzitású ultrahanghullámok kis vákuumbuborékokat vagy üregeket hoznak létre a folyadékban. Amikor a buborékok olyan térfogatot érnek el, amelynél már nem képesek további energiát elnyelni, egy nagynyomású ciklusban (a sűrűsödési fázisban) hevesen összeomlanak. Ezt a jelenséget kavitációnak nevezik. Az implózió során helyileg rendkívül magas hőmérséklet (kb. 5 000K) és nyomás (kb. 2 000atm) alakul ki. A kavitációs buborék implóziója akár 280m/s sebességű folyadéksugarakat is létrehoz.
Ez a nagy energiájú buborékképződés és -összeomlás hidrodinamikai nyíróerőket és ultrahangos rezgéseket eredményez, amelyek feltörik és szétroncsolják az élőlények sejtfalát – hatékonyan elpusztítva őket.
A környezeti elfogadhatóságot illetően az ultrahanggal támogatott technológiához nem kapcsolódnak ismert vagy előre látható környezeti aggályok.

Az ultrahang biológiai hatékonysága

Több vizsgálat bizonyította, hogy az ultrahang hatékonyan hathat a vírusokra és a baktériumokra. A 100 gpm (gallon percenként), azaz 23 m3/h térfogatáram sterilizálására szolgáló ultrahangos készülékekkel végzett fertőtlenítési vizsgálatok körülbelül 7 log nagyságú csökkenést mutattak a következő vírus esetében: poliovírus (< 5μm), valamint 6–7 log nagyságú csökkenést a következő baktérium esetében: Cryptosporidium parvum. A fonálférgek közé sorolt Heliminth ova, Ascaris (8–10μm), valamint a puhatestűek közé tartozó vándorkagyló-veligerlárvák (70μm) esetében 100% mortalitást értek el. Ugyanezt a mortalitási arányt a vándorkagyló esetében 600 gpm térfogatáramú rendszerekben is kimutatták (Buchholz et al., 1998).
A nagyobb élőlényeknél 100% inaktiválási arányt, a baktériumoknál és vírusoknál pedig 6–7 log nagyságú csökkenést értek el. Egy kísérleti, folyamatos átfolyású rendszerben 20 sec kezelési idővel 93–98,6% inaktiválást értek el a Cryptosporidium ocyst esetében, továbbá laboratóriumi szakaszos reaktorban 10 sec. kezelési idővel 4 log nagyságú csökkenést értek el. Inaktiválási arányokat a következőknél is jelentettek: Cryptosporidium parvum (7 log), életképes féregpeték (4,2 log), poliovírus (8 log), Salmonella sp. (9 log) és Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
A log érték a százalékos csökkenésben szereplő 9-es számjegyek számát jelöli. Például a 2 log nagyságú csökkenés azt jelenti, hogy a vízben eredetileg jelen lévő élőlények 99%-át inaktiválták. A 3 log nagyságú csökkenés azt jelenti, hogy 99,9%-ukat inaktiválták, és így tovább.
Az ultrahangos rendszerek kapacitása a leadott teljesítménytől is függ. A nagy teljesítményű/ nagy intenzitású ultrahangos készülékeknél rövidebb kezelési idő szükséges a mortalitás eléréséhez, így nagyobb térfogatáramok kezelhetők. Az ilyen ultrahangos rendszerek ballasztvíz felvételekor és leürítésekor is használhatók.
(vö. Sassi et al. 2005, 49. o.)

Az ultrahangos ballasztvíz-semlegesítés előnyei

• vegyszermentes
• környezetbarát
• hatásos és hatékony
• szinergikus hatások
• csekély karbantartási igény
• biztonságos és egyszerű üzemeltetés
• robusztus és megbízható
• bármilyen méretre skálázható

Ultrahangos berendezések

A Hielscher nagy teljesítményű, ipari minőségű ultrahangos berendezések tervezésére és gyártására szakosodott, amelyeket nagy igénybevételt jelentő környezetekbe történő telepítésre szánnak. A por és a szennyeződés, a magas páratartalom és a mostoha környezeti körülmények nem károsítják az ipari ultrahangos készülékeket (UIP sorozat). Ezeket a nagy igénybevételre tervezett készülékeket folyamatos üzemre (24h/ 7d) gyártják. A berendezésszekrények előre konfigurálva érkeznek, és egyszerűen telepíthetők és üzembe helyezhetők. Az ultrahangos rendszert csak a ballasztvíztartályból érkező tápcsőhöz (közegellátás) és az elektromos hálózathoz kell csatlakoztatni.
A különböző méretű ultrahangos készülékek – amelyek ultrahang-teljesítménye 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW és 16kW, és amelyek önálló egységként vagy készülékcsoportként telepíthetők – ideális konfigurációt és feldolgozási kapacitást tesznek lehetővé.
Beszéljen velünk a feldolgozandó térfogatról! Örömmel ajánlunk a folyamat követelményeinek megfelelő ultrahangos rendszert.

Szinergiák más ballasztvíz-kezelési eljárásokkal

A kombinált kezelési technológiák vizsgálatai kimutatták, hogy az ultrahang erősen szinergikus hatást fejt ki más ballasztvíz-fertőtlenítési módszerekkel, például ózonnal, klórozással, UV-fénnyel, hőmérséklettel vagy megnövelt nyomással kombinálva. Az egyszerű telepítés és a kis helyigény miatt az ultrahangos berendezés ideálisan alkalmas a már meglévő ballasztvíz-semlegesítő rendszerek korszerűsítésére és javítására.
Beszéljen velünk a feldolgozási környezetéről! Örömmel ajánlunk megfelelő ultrahangos rendszert a fedélzeti rendszerének utólagos korszerűsítéséhez.