Disinfezione dell'acqua di zavorra a ultrasuoni

Il sistema di trattamento a ultrasuoni ha dimostrato di essere efficace nell'abbattimento di batteri, plancton e organismi più grandi.
La disinfezione a ultrasuoni dell'acqua di zavorra è un trattamento meccanico-fisico che evita il dosaggio di sostanze chimiche attive forti e costose nell'acqua di zavorra. Ciò garantisce un'accettabilità ambientale ideale unita a un'elevata efficacia biologica per quanto riguarda la distruzione e l'inattivazione di organismi vegetali e animali e di microrganismi nell'acqua di zavorra.

Sfondo

“Se un'imbarcazione naviga senza carico o parzialmente carica, avrà bisogno di una zavorra per mantenere la sua stabilità e sicurezza. L'acqua viene spesso utilizzata come zavorra, ma, quando viene raccolta all'origine, una serie di organismi può entrare nell'acqua, normalmente membri della comunità del plancton che potrebbero essere estranei alla destinazione (alloctoni), e potrebbero causare un inquinamento biogologico indesiderato. Per evitare questo possibile inquinamento, è necessario utilizzare un sistema efficace per sterilizzare l'acqua di zavorra.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163].
Le specie acquatiche invasive sono una delle quattro maggiori minacce per gli oceani del mondo e possono causare impatti ambientali, economici e di salute pubblica estremamente gravi. Per evitare l'introduzione di molluschi nocivi (cozze zebrate, vongole asiatiche e altri), si possono applicare vari trattamenti di sterilizzazione dell'acqua di zavorra (detta anche disinfezione o neutralizzazione). Un trattamento comune è la pulizia chimica dell'acqua di zavorra. Le sostanze chimiche utilizzate sono dannose per l'ambiente e costose. Con l'aumento delle normative sulla gestione delle acque di zavorra, sono stati introdotti trattamenti alternativi per le acque di zavorra. – ad esempio, mediante disinfezione a ultrasuoni – sono integrati a bordo delle navi.

Sterilizzazione a ultrasuoni dell'acqua di zavorra

Il trattamento ad ultrasuoni dell'acqua di zavorra è un metodo meccanico/fisico che evita l'uso di sostanze chimiche dannose e costose. Le forze cavitazionali uccidono piccoli organismi acquatici e microrganismi. Diversi studi hanno già dimostrato che gli ultrasuoni raggiungono un elevato livello di efficacia biologica su veliger, nematodi, batteri e virus della cozza di Zebra.

Cluster a ultrasuoni con potenza di processo di 120kW

Disinfezione a ultrasuoni mediante cavitazione

Le onde ultrasonore ad alta potenza generano cavitazione bolle nei liquidi, con conseguenti intense forze di taglio ed elevate sollecitazioni. Quando le onde ultrasonore intense vengono accoppiate ai liquidi, le onde sonore che si propagano nel mezzo liquido danno luogo a cicli alternati di alta e bassa pressione, con tassi che dipendono dalla frequenza. Durante il ciclo di bassa pressione (fase di rarefazione), le onde ultrasoniche ad alta intensità creano piccole bolle o vuoti nel liquido. Quando le bolle raggiungono un volume tale da non poter più assorbire energia, collassano violentemente durante un ciclo ad alta pressione (fase di compressione). Questo fenomeno è definito cavitazione. Durante l'implosione si raggiungono localmente temperature (circa 5.000K) e pressioni (circa 2.000atm) molto elevate. L'implosione della bolla di cavitazione provoca anche getti di liquido con velocità fino a 280 m/s.
La generazione e il collasso di bolle altamente energetiche genera forze di taglio idrodinamiche e oscillazioni ultrasoniche che rompono e distruggono le pareti cellulari degli organismi. – uccidendoli di fatto.
Per quanto riguarda l'accettabilità ambientale, non ci sono problemi ambientali noti o previsti associati alla tecnologia assistita da ultrasuoni.

Efficacia biologica degli ultrasuoni

Diversi studi hanno dimostrato che gli ultrasuoni possono agire efficacemente su virus e batteri. Studi di disinfezione condotti con dispositivi a ultrasuoni per sterilizzare flussi di volume pari a 100 gpm (galloni al minuto), equivalenti a 23 m3/h, hanno dimostrato una riduzione di circa 7 log per i batteri. virus della polio (< 5μm) e una riduzione di 6-7 log per i batteri Cryptosporidium parvum. Con il nematode Ovuli di Heliminth, Ascaridi (8-10μm) e mollusco veligeri di cozze zebrate (70μm), è stato raggiunto il 100% di mortalità. Lo stesso tasso di mortalità con cozza zebrata è stato dimostrato in sistemi con flusso di 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Sono stati raggiunti tassi di inattivazione del 100% negli organismi più grandi e una riduzione di 6-7 log nei batteri e nei virus. Con un'esposizione di 20 secondi in un sistema sperimentale a flusso continuo, è stata raggiunta un'inattivazione del 93-98,6% di Cryptosporidium ocyst e si è ottenuta una riduzione di 4 log con un'esposizione di 10 secondi in un reattore batch di laboratorio. Sono stati riportati tassi di inattivazione anche per Cryptosporidium parvum (7 log), vitale uova di elminti (4.2 log), virus della polio (8 log), Salmonella sp. (9 log) e Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Il numero di log rappresenta il numero di 9 nella riduzione percentuale. Ad esempio, una riduzione di 2 log significa che il 99% degli organismi originariamente presenti nell'acqua è stato inattivato. Una riduzione di 3 log significa che il 99,9% è stato inattivato, ecc.
La capacità dei sistemi a ultrasuoni dipende anche dalla potenza erogata. I dispositivi a ultrasuoni ad alta potenza/alta intensità richiedono un tempo di esposizione minore per la mortalità, consentendo così di trattare portate più elevate. Tali sistemi a ultrasuoni possono essere utilizzati per lo zavorramento e il deballaggio.
(cp. Sassi et al. 2005, p. 49)

Vantaggi della neutralizzazione dell'acqua di zavorra con ultrasuoni

• non chimico
• Rispettoso dell'ambiente
• efficace ed efficiente
• effetti sinergici
• Bassa manutenzione
• Funzionamento sicuro e semplice
• Robusto e affidabile
• scalabile a qualsiasi dimensione

Apparecchiature a ultrasuoni

Hielscher è specializzata nella progettazione e produzione di apparecchiature a ultrasuoni di alta potenza di tipo industriale per l'installazione in ambienti difficili. Polvere & La sporcizia, l'elevata umidità e gli ambienti difficili non danneggiano gli ultrasonori industriali (serie UIP). Questi dispositivi per impieghi gravosi sono costruiti per un funzionamento permanente (24 ore su 24 e 7 giorni su 7). Gli armadi vengono forniti preconfigurati e sono facili da installare e da avviare. Il sistema a ultrasuoni deve solo essere collegato al tubo di alimentazione del serbatoio dell'acqua di zavorra (alimentazione del fluido) e all'alimentazione.
Diverse dimensioni di dispositivi a ultrasuoni con potenza ultrasonora di 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW e 16kW, che possono essere installati come unità singola o come cluster, consentono di ottenere la configurazione e la capacità di elaborazione ideali.
Parlate con noi del vostro volume di lavorazione! Saremo lieti di consigliarvi il sistema a ultrasuoni più adatto alle vostre esigenze di processo.

Sinergie con altri trattamenti per le acque di zavorra

Gli studi sulle tecnologie di trattamento combinato hanno dimostrato che gli ultrasuoni funzionano in modo molto sinergico in combinazione con altri metodi di disinfezione delle acque di zavorra, come l'ozono, la clorazione, i raggi UV, la temperatura o le pressioni elevate. Grazie alla facilità di installazione e ai bassi requisiti di spazio, l'apparecchiatura a ultrasuoni è ideale per l'aggiornamento e il miglioramento dei sistemi di neutralizzazione delle acque di zavorra già esistenti.
Parlate con noi del vostro ambiente di lavorazione! Saremo lieti di consigliarvi un sistema a ultrasuoni adatto per il retrofit del vostro sistema di bordo.