초음파 선박평형수 소독

초음파 처리 시스템은 세균, 플랑크톤 및 더 큰 생물을 사멸시키는 데 효과적인 것으로 입증되었습니다.
선박평형수의 초음파 소독은 기계적/물리적 처리 방식으로, 강력하고 값비싼 활성 화학물질을 선박평형수에 투입할 필요가 없습니다. 이를 통해 이상적인 환경 적합성을 확보하는 동시에 선박평형수 내 동식물과 미생물의 파괴 및 불활성화에 높은 생물학적 효과를 발휘합니다.

배경

“선박이 화물 없이 또는 일부만 적재한 상태로 항해할 경우, 안정성과 안전을 유지하기 위해 평형수가 필요합니다. 물은 흔히 평형수로 사용되지만, 출발지에서 취수할 때 다양한 생물이 물에 유입되어 함께 이동할 수 있습니다. 이들은 보통 플랑크톤 군집에 속하며, 도착지에서는 외래 생물일 수 있고 원치 않는 생물학적 오염을 일으킬 수 있습니다. 이러한 오염 가능성을 방지하려면 효과적인 시스템을 사용하여 선박평형수를 멸균해야 합니다.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
침입성 수생종은 전 세계 해양에 대한 가장 큰 네 가지 위협 중 하나이며, 환경, 경제 및 공중보건에 극도로 심각한 영향을 미칠 수 있습니다. 유해 연체동물(얼룩말담치, 아시아재첩 등)의 유입을 방지하기 위해 다양한 선박평형수 멸균 처리(소독 또는 무해화라고도 함)를 적용할 수 있습니다. 일반적인 처리 방식은 선박평형수의 화학적 세정입니다. 여기에 사용되는 화학물질은 환경에 유해하고 비용이 많이 듭니다. 선박평형수 관리에 대한 법적 규제가 강화되면서 초음파 소독과 같은 대체 선박평형수 처리 방식이 선박에 도입되고 있습니다.

선박평형수의 초음파 멸균

초음파 선박평형수 처리는 유해하고 값비싼 화학물질을 사용하지 않는 기계적/물리적 방법입니다. 캐비테이션의 힘은 작은 수생생물과 미생물을 사멸시킵니다. 여러 연구에서 초음파가 얼룩말담치의 피면자 유생, 선충, 세균 및 바이러스에 높은 생물학적 효과를 발휘한다는 사실이 이미 입증되었습니다.

초음파 클러스터 – 공정 출력 120kW

캐비테이션에 의한 초음파 소독

고출력 초음파는 액체 내에 캐비테이션 기포를 생성하며, 이 기포는 강한 전단력과 높은 응력을 발생시킵니다. 강한 초음파를 액체에 전달하면 액체 매질을 통해 전파되는 음파가 고압 주기와 저압 주기를 번갈아 발생시키며, 그 반복 속도는 주파수에 따라 달라집니다. 저압 주기(희박 단계) 동안 고강도 초음파는 액체 내에 작은 진공 기포 또는 공동을 생성합니다. 기포가 더 이상 에너지를 흡수할 수 없는 부피에 도달하면 고압 주기(압축 단계) 동안 격렬하게 붕괴합니다. 이러한 현상을 캐비테이션이라고 합니다. 내파 중에는 국소적으로 매우 높은 온도(약 5,000K)와 압력(약 2,000atm)에 도달합니다. 캐비테이션 기포의 내파는 속도가 최대 280m/s에 이르는 액체 제트도 발생시킵니다.
에너지가 매우 높은 이러한 기포의 생성과 붕괴는 유체역학적 전단력과 초음파 진동을 발생시키며, 이는 생물의 세포벽을 파괴하고 파쇄하여 생물을 효과적으로 사멸시킵니다.
환경 적합성 측면에서 초음파 보조 기술과 관련하여 알려져 있거나 예상되는 환경적 우려는 없습니다.

초음파의 생물학적 효과

여러 연구에서 초음파가 바이러스와 세균에 효과적으로 작용할 수 있다는 사실이 입증되었습니다. 23 m3/h에 해당하는 100 gpm(분당 갤런)의 체적 유량을 멸균하기 위해 초음파 장치를 사용한 소독 연구에서는 다음과 같은 감소 효과가 나타났습니다. 약 7 log 감소한 대상은 폴리오바이러스 (< 5μm)였으며, 6–7 log 감소한 대상은 세균인 Cryptosporidium parvum이었습니다. 선충류인 Heliminth ova, 회충 (8–10μm) 및 연체동물인 얼룩말담치 피면자 유생 (70μm)에서는 100%의 사멸률이 달성되었습니다. 이와 동일한 사멸률이 얼룩말담치에서도 600 gpm 유동 시스템에서 입증되었습니다(Buchholz et al., 1998).
더 큰 생물에서는 100%의 불활성화율이, 세균과 바이러스에서는 6–7 log 감소가 달성되었습니다. 실험용 연속 흐름 시스템에서 20 sec 동안 노출했을 때 93–98.6%의 불활성화율을 보인 대상은 크립토스포리디움 난포낭이었으며, 실험실 배치 반응기에서 10 sec. 동안 노출했을 때는 4 log 감소가 달성되었습니다. 다음 대상에 대해서도 불활성화율이 보고되었습니다. Cryptosporidium parvum (7 log), 생존 가능한 기생충 알 (4.2 log), 폴리오바이러스 (8 log), Salmonella sp. (9 log) 및 Echerichia coli (9 log)(Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
log 값은 감소율을 백분율로 나타냈을 때 숫자 9가 몇 개 포함되는지를 나타냅니다. 예를 들어 2 log 감소는 원래 물에 존재하던 생물의 99%가 불활성화되었음을 의미합니다. 3 log 감소는 99.9%가 불활성화되었음을 의미하며, 이후에도 같은 방식으로 이어집니다.
초음파 시스템의 처리 용량은 전달되는 출력에도 좌우됩니다. 고출력/고강도 초음파 장치는 사멸에 필요한 노출 시간이 더 짧으므로 더 높은 유량을 처리할 수 있습니다. 이러한 초음파 시스템은 선박평형수의 주입과 배출에 사용할 수 있습니다.
(Sassi et al. 2005, p. 49 참조)

초음파 선박평형수 무해화의 장점

• 화학물질을 사용하지 않음
• 환경친화적
• 효과적이고 효율적
• 상승효과
• 적은 유지보수
• 안전하고 간편한 작동
• 견고하고 신뢰할 수 있음
• 어떤 규모로도 확장 가능

초음파 장비

Hielscher는 까다로운 환경에 설치하기 위한 산업용 고출력 초음파 장비의 설계 및 제조를 전문으로 합니다. 먼지와 오염물, 높은 습도 및 거친 환경은 산업용 초음파 장치(UIP 시리즈)를 손상시키지 않습니다. 이러한 고강도 작업용 장치는 상시 운전(24h/ 7d)을 위해 제작되었습니다. 캐비닛은 사전 구성된 상태로 제공되며 설치와 가동이 간편합니다. 초음파 시스템은 선박평형수 탱크의 공급 배관(매질 공급)과 전원에 연결하기만 하면 됩니다.
다양한 크기의 초음파 장치가 제공되며, 초음파 출력은 500W, 1kW, 1.5kW, 2kW, 4kW, 10kW 및 16kW입니다. 이 장치들은 단일 장치 또는 클러스터로 설치할 수 있어 이상적인 구성과 처리 용량을 구현할 수 있습니다.
처리 용량에 대해 상담해 보세요! 귀사의 공정 요구에 적합한 초음파 시스템을 기꺼이 추천해 드리겠습니다.

다른 선박평형수 처리 방식과의 상승효과

복합 처리 기술에 관한 연구에서는 초음파가 오존, 염소 처리, 자외선, 온도 또는 가압과 같은 다른 선박평형수 소독 방식과 결합할 때 매우 큰 상승효과를 발휘한다는 사실이 나타났습니다. 설치가 간편하고 필요한 공간이 적기 때문에 초음파 장비는 기존 선박평형수 무해화 시스템의 업그레이드와 개선에 이상적으로 적합합니다.
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