Ultrasone desinfectie van ballastwater

Het ultrasone behandelingssysteem is effectief gebleken in het doden van bacteriën, plankton en grotere organismen.
Ultrasone desinfectie van ballastwater is een mechanische/fysische behandeling waarbij geen sterke en dure actieve chemicaliën in het ballastwater worden gedoseerd. Dit zorgt voor een ideale aanvaardbaarheid voor het milieu in combinatie met een hoge biologische effectiviteit wat betreft de vernietiging en inactivering van plantaardige en dierlijke organismen en micro-organismen in ballastwater.

Achtergrond

“Als een schip zonder lading of gedeeltelijk geladen vaart, heeft het ballast nodig om stabiel en veilig te blijven. Water wordt vaak gebruikt als ballast, maar als het van oorsprong wordt opgevangen, kan een reeks organismen in het water terechtkomen, meestal leden van de planktongemeenschap die vreemd kunnen zijn op de plaats van bestemming (allochtoon), en zij kunnen ongewenste biogologische vervuiling veroorzaken. Om deze mogelijke vervuiling te voorkomen, moeten we een effectief systeem gebruiken om het ballastwater te steriliseren.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Invasieve aquatische soorten zijn een van de vier grootste bedreigingen voor de wereldzeeën en kunnen zeer ernstige gevolgen hebben voor het milieu, de economie en de volksgezondheid. Om de introductie van schadelijke weekdieren (zebramossel, Aziatische mossel en andere) te voorkomen, kunnen verschillende behandelingen worden toegepast om ballastwater te steriliseren (ook wel desinfectie of neutralisatie genoemd). Een veelgebruikte behandeling is het chemisch reinigen van ballastwater. De gebruikte chemicaliën zijn schadelijk voor het milieu en duur. Met de toenemende wettelijke voorschriften voor ballastwaterbeheer, zijn alternatieve ballastwaterbehandelingen – bijvoorbeeld door ultrasone desinfectie – zijn geïntegreerd aan boord van zeeschepen.

Ultrasone sterilisatie van ballastwater

De ultrasone ballastwaterbehandeling is een mechanische/fysische methode die het gebruik van schadelijke en dure chemicaliën vermijdt. De cavitatiekrachten doden kleine waterorganismen en micro-organismen. Verschillende onderzoeken hebben al aangetoond dat ultrasoon geluid een hoog niveau van biologische effectiviteit bereikt op zebramosselveliger, nematoden, bacteriën en virussen.

Ultrasoon cluster met 120kW procesvermogen

Ultrasone desinfectie door cavitatie

Ultrageluidsgolven met een hoog vermogen genereren cavitatie bellen in vloeistoffen, wat resulteert in intense schuifkrachten en hoge spanning. Wanneer intense ultrasone geluidsgolven worden gekoppeld aan vloeistoffen, resulteren de geluidsgolven die zich voortplanten in het vloeibare medium in afwisselende hogedruk- en lagedrukcycli, met snelheden die afhankelijk zijn van de frequentie. Tijdens de lagedrukcyclus (fase van rarefactie) creëren ultrasone golven met hoge intensiteit kleine vacuümbellen of holtes in de vloeistof. Wanneer de belletjes een volume bereiken waarbij ze geen energie meer kunnen absorberen, storten ze heftig in elkaar tijdens een hogedrukcyclus (compressiefase). Dit fenomeen wordt cavitatie. Tijdens de implosie worden lokaal zeer hoge temperaturen (ongeveer 5.000 K) en drukken (ongeveer 2.000 atm) bereikt. De implosie van de cavitatiebel resulteert ook in vloeistofstralen met een snelheid tot 280 m/s.
Dit zeer energetische genereren en instorten van bellen resulteert in hydrodynamische schuifkrachten en ultrasone trillingen, die de celwanden van organismen breken en verstoren. – waardoor ze effectief worden gedood.
Wat betreft de aanvaardbaarheid voor het milieu zijn er geen bekende of verwachte milieuproblemen in verband met de ultrasone technologie.

Biologische effectiviteit van ultrageluid

Verschillende onderzoeken hebben aangetoond dat ultrageluid virussen en bacteriën effectief kan beïnvloeden. Desinfectiestudies met ultrasone apparaten voor het steriliseren van volumestromen van 100 gpm (gallons per minuut), wat overeenkomt met 23 m3/u, hebben een reductie van ongeveer 7 log aangetoond voor de poliovirus (< 5μm) en een 6-7 log reductie voor de bacterie Cryptosporidium parvum. Met aaltje Heliminth eicellen, Ascaris (8-10 µm) en weekdieren veligers van zebramossels (70 µm) werd 100% sterfte bereikt. Hetzelfde sterftecijfer met driehoeksmossel is aangetoond in systemen met een debiet van 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Inactivatiepercentages van 100% zijn bereikt bij grotere organismen en een reductie van 6-7 log bij bacteriën en virussen. Met een blootstelling van 20 seconden in een experimenteel systeem met continue stroming werd 93-98,6% inactivering van Cryptosporidium ocyst en er is een reductie van 4 log bereikt bij een blootstelling van 10 seconden in een batchreactor in een laboratorium. Inactivatiesnelheden zijn ook gemeld voor Cryptosporidium parvum (7 log), levensvatbaar helminth eieren (4,2 log), poliovirus (8 log), Salmonella sp. (9 log) en Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Het loggetal staat voor het aantal 9'en in het reductiepercentage. Een 2 log reductie betekent bijvoorbeeld dat 99% van de organismen die oorspronkelijk in het water aanwezig waren, geïnactiveerd zijn. Een 3 log reductie betekent dat 99,9% geïnactiveerd is, enz.
De capaciteit van de ultrasone systemen is ook afhankelijk van het geleverde vermogen. Ultrasone systemen met een hoog vermogen en hoge intensiteit hebben minder blootstellingstijd nodig om sterfte te veroorzaken, waardoor hogere debieten kunnen worden behandeld. Dergelijke ultrasone systemen kunnen worden gebruikt voor ballasten en ontballasten.
(cf. Sassi et al. 2005, p. 49)

Voordelen van ultrasone ballastwaterneutralisatie

• niet-chemisch
• milieuvriendelijk
• effectief en efficiënt
• synergetische effecten
• gering onderhoud
• Veilige en eenvoudige bediening
• Robuust en betrouwbaar
• schaalbaar tot elke grootte

Ultrasone apparatuur

Hielscher is gespecialiseerd in het ontwerp en de productie van krachtige ultrasone apparatuur van industriële kwaliteit voor installatie in veeleisende omgevingen. Stof & Vuil, hoge luchtvochtigheid en ruwe omgevingen beschadigen de industriële ultrasone apparaten (UIP-serie) niet. Deze apparaten voor zwaar gebruik zijn gebouwd voor permanent gebruik (24u/ 7d). De kasten worden voorgeconfigureerd geleverd en zijn eenvoudig te installeren en op te starten. Het ultrasone systeem hoeft alleen te worden aangesloten op de toevoerleiding van de ballastwatertank (mediatoevoer) en de voeding.
Verschillende maten ultrasone apparaten met een ultrageluidsvermogen van 500W, 1kW, 1,5 kW, 2kW, 4kW, 10kW en 16kWdie als enkele eenheid of als cluster kunnen worden geïnstalleerd, zorgen voor de ideale configuratie en verwerkingscapaciteit.
Praat met ons over jouw verwerkingsvolume! We adviseren u graag over een geschikt ultrasoon systeem voor uw proceseisen.

Synergieën met andere ballastwaterbehandelingen

Onderzoek naar gecombineerde behandelingstechnologieën heeft aangetoond dat ultrasoon geluid zeer synergetisch werkt in combinatie met andere desinfectiemethoden voor ballastwater, zoals ozon, chlorering, UV-licht, temperatuur of verhoogde druk. Door de eenvoudige installatie en de geringe benodigde ruimte is de ultrasone apparatuur bij uitstek geschikt voor een upgrade en verbetering van reeds bestaande ballastwaterneutralisatiesystemen.
Praat met ons over jouw verwerkingsomgeving! We adviseren u graag over een geschikt ultrasoon systeem om uw boordsysteem achteraf in te bouwen.