超音波バラスト水消毒

超音波処理システムは、バクテリア、プランクトン、大型生物の死滅に効果的であることが実証されている。
バラスト水の超音波消毒は、バラスト水への強力で高価な活性化学物質の投与を回避する機械的/物理的処理です。これにより、バラスト水中の動植物や微生物の破壊と不活性化に関して、高い生物学的効果と理想的な環境受容性が保証されます。

背景

“船舶が貨物を積まずに航行する場合、あるいは部分的に貨物を積んで航行する場合、安定性と安全性を維持するためにバラストが必要となる。水はバラストとして使用されることが多いのですが、バラスト水を採取する際、多くの生物がバラスト水に混入する可能性があり、通常、プランクトン群集の一種であり、目的地では見知らぬ生物（allochonous）である可能性があります。この可能性のある汚染を避けるために、バラスト水を殺菌する効果的なシステムを使用する必要があります。” [ミンゴランス・ロドリゲス：2012、163］。
外来水生生物種は、世界の海洋に対する 4 大脅威の 1 つであり、環境、経済、公衆衛生に極めて深刻な影響を与える可能性があります。有害軟体動物 (シマウマガイ、アサリなど) の侵入を防ぐため、バラスト水の殺菌 (消毒または中和とも呼ばれる) のさまざまな処理を行うことができます。一般的な処理は、バラスト水の化学洗浄です。使用される化学薬品は環境に有害で高価です。バラスト水管理に関する法的規制が強化される中、代替バラスト水処理法 – 超音波消毒など – は船舶に搭載されている。

バラスト水の超音波殺菌

超音波バラスト水処理は、有害で高価な化学薬品を使用しない機械的/物理的方法です。キャビテーション力により、小さな水生生物や微生物が死滅します。超音波がゼブライガイ、線虫、細菌、ウイルスに対して高い生物学的効果を発揮することは、すでにいくつかの研究で証明されています。

超音波クラスター プロセス出力120kW

キャビテーションによる超音波消毒

高出力の超音波が発生する キャビテーション 液体中の気泡は、強いせん断力と高い応力をもたらす。強力な超音波が液体に結合されると、液体媒体中に伝播する音波は、周波数に依存した速度で、高圧サイクルと低圧サイクルを交互に発生させる。低圧サイクル（レアファクションの段階）では、高強度の超音波が液体中に小さな真空の気泡や空隙を作る。気泡がエネルギーを吸収できない体積に達すると、高圧サイクル（圧縮の段階）で激しく崩壊する。この現象は キャビテーション.爆縮の間、局所的に非常に高い温度（約5,000K）と圧力（約2,000気圧）に達する。また、キャビテーション気泡の爆縮により、最大速度280m/sの液体ジェットが発生します。
この非常にエネルギッシュな気泡の発生と崩壊は、流体力学的な剪断力と超音波振動をもたらし、生物の細胞壁を破壊し破壊する。 – 事実上、彼らを殺すことになる。
環境受容性に関しては、超音波アシスト技術に関連する環境上の懸念は知られておらず、また予想もされていない。

超音波の生物学的効果

超音波がウイルスやバクテリアに効果的に作用することは、いくつかの研究で証明されている。23m3/hに相当する100gpm（ガロン/分）の水流を滅菌するために超音波装置を使用した消毒研究では、以下のような結果が出ている。 ポリオ・ウイルス (< 5μm）、細菌では6-7 log減少した。 クリプトスポリジウム・パルバム.線虫と ヘリミンス卵, アスカリス (8-10μm)と軟体動物である。 ゼブライガイ (70μm)では100%の死亡率が得られた。同じ死亡率で ムール貝 は、600gpmの流量システムで実証されている（Buchholzら、1998）。
大きな生物では100％の不活化率が達成され、細菌やウイルスでは6～7logの減少が見られた。実験的な連続フローシステムでの20秒間の暴露で、93～98.6％の不活化が達成された。 クリプトスポリジウム・オシスト の不活化率が報告されており、実験室のバッチリアクターでは10秒間の暴露で4 logの減少が達成されている。また、不活化率は次のように報告されている。 クリプトスポリジウム・パルバム (7ログ)、実行可能 蠕虫卵 (4.2 log)、 ポリオ・ウイルス (8ログ）、 サルモネラ属菌 (9 log)および エシェリキア (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998)。
対数の数字は、減少率の9の数を表す。例えば、2 logの減少は、もともと水中に存在した生物の99％が不活性化されたことを意味する。3対数減少は、99.9％が不活性化されたことを意味する。
超音波システムの能力は、供給されるパワーにも依存する。高出力/高強度の超音波装置では、死滅に必要な照射時間が短くなるため、より高い流量の処理が可能になる。このような超音波システムは、バラストやデバラストに使用できる。
(Sassi et al. 2005, p. 49）。

超音波によるバラスト水の中和の利点

• ノンケミカル
• 環境にやさしい
• 効果的かつ効率的
• 相乗効果
• ローメンテナンス
• 安全で簡単な操作
• 堅牢性と信頼性
• あらゆるサイズに対応可能

超音波装置

Hielscher社は、厳しい環境に設置するための工業用高出力超音波機器の設計と製造に特化しています。ダスト & 工業用超音波発生器（UIPシリーズ）は、汚れ、高湿度、過酷な環境でもダメージを受けません。これらのヘビーデューティーな装置は、常時稼動（24時間/7日間）用に作られています。キャビネットはあらかじめ構成されており、設置やスタートアップが簡単です。超音波システムは、バラスト水タンクからの供給パイプ（媒体供給）と電源に接続するだけです。
さまざまなサイズの超音波装置で、超音波出力は以下の通りである。 500W, 1kW, 1.5kW, 2kW, 4kW, 10kW そして 16kW単体またはクラスタとして設置できるため、理想的な構成と処理能力を実現できる。
処理量についてご相談ください！ お客様のプロセスに適した超音波システムをご提案させていただきます。

他のバラスト水処理との相乗効果

複合処理技術の研究により、超音波は、オゾン、塩素処理、紫外線、温度、または高圧などの他のバラスト水消毒方法と組み合わせて非常に相乗的に機能することが示されています。超音波装置は、設置が簡単で必要なスペースが小さいため、既存のバラスト水中和システムのアップグレードや改良に最適です。
加工環境についてご相談ください！ 船上システムの改造に適した超音波システムを喜んでご提案いたします。