Ultradźwiękowa dezynfekcja wód balastowych

Ultradźwiękowy system oczyszczania okazał się skuteczny w zabijaniu bakterii, planktonu i większych organizmów.
Ultradźwiękowa dezynfekcja wód balastowych jest obróbką mechaniczną/fizyczną, która pozwala uniknąć dozowania silnych i drogich aktywnych substancji chemicznych do wód balastowych. Zapewnia to idealną akceptowalność dla środowiska w połączeniu z wysoką skutecznością biologiczną w zakresie niszczenia i inaktywacji organizmów roślinnych i zwierzęcych oraz mikroorganizmów w wodach balastowych.

Podstawa

“Jeśli statek płynie bez ładunku lub częściowo załadowany, będzie potrzebował balastu, aby zachować stabilność i bezpieczeństwo. Woda jest często używana jako balast, ale gdy jest zbierana w miejscu pochodzenia, do wody może przedostać się szereg organizmów, zwykle członków społeczności planktonowej, które mogą być obce w miejscu docelowym (allochtoniczne) i mogą powodować niepożądane zanieczyszczenie biologiczne. Aby uniknąć tego możliwego zanieczyszczenia, musimy użyć skutecznego systemu do sterylizacji wód balastowych.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163].
Inwazyjne gatunki wodne są jednym z czterech największych zagrożeń dla światowych oceanów i mogą powodować niezwykle poważne skutki dla środowiska, gospodarki i zdrowia publicznego. Aby uniknąć wprowadzenia szkodliwych mięczaków (małży zebry, małża azjatyckiego i innych), można zastosować różne zabiegi sterylizacji wód balastowych (zwane również dezynfekcją lub neutralizacją). Powszechnym zabiegiem jest chemiczne oczyszczanie wód balastowych. Stosowane chemikalia są szkodliwe dla środowiska i drogie. Wraz z rosnącymi regulacjami prawnymi dotyczącymi zarządzania wodami balastowymi, alternatywne metody oczyszczania wód balastowych – np. poprzez dezynfekcję ultradźwiękową – są zintegrowane na pokładzie statków morskich.

Ultradźwiękowa sterylizacja wody balastowej

Ultradźwiękowe oczyszczanie wód balastowych jest metodą mechaniczną/fizyczną, która pozwala uniknąć stosowania szkodliwych i drogich chemikaliów. Siły kawitacyjne zabijają małe organizmy wodne i mikroorganizmy. Kilka badań dowiodło już, że ultradźwięki osiągają wysoki poziom skuteczności biologicznej w zwalczaniu omułka Zebra, nicieni, bakterii i wirusów.

Klaster ultradźwiękowy z mocą procesową 120 kW

Dezynfekcja ultradźwiękowa przez kawitację

Fale ultradźwiękowe o dużej mocy generują kawitacja Pęcherzyki w cieczach, które powodują intensywne siły ścinające i wysokie naprężenia. Gdy intensywne fale ultradźwiękowe są sprzężone z cieczami, fale dźwiękowe, które rozprzestrzeniają się w ciekłych mediach, powodują naprzemienne cykle wysokiego i niskiego ciśnienia, z szybkością zależną od częstotliwości. Podczas cyklu niskiego ciśnienia (faza rozrzedzenia) fale ultradźwiękowe o wysokiej intensywności tworzą małe pęcherzyki próżniowe lub puste przestrzenie w cieczy. Gdy pęcherzyki osiągną objętość, przy której nie mogą już absorbować energii, zapadają się gwałtownie podczas cyklu wysokiego ciśnienia (faza kompresji). Zjawisko to określane jest jako kawitacja. Podczas implozji lokalnie osiągane są bardzo wysokie temperatury (ok. 5000K) i ciśnienia (ok. 2000atm). W wyniku implozji pęcherzyka kawitacyjnego powstają również strumienie cieczy o prędkości do 280 m/s.
To wysoce energetyczne wytwarzanie i zapadanie się pęcherzyków powoduje hydrodynamiczne siły ścinające i oscylacje ultradźwiękowe, które rozbijają i niszczą ściany komórkowe organizmów – skutecznie je zabijając.
Jeśli chodzi o akceptowalność dla środowiska, nie ma żadnych znanych ani przewidywanych obaw środowiskowych związanych z technologią wspomaganą ultradźwiękami.

Biologiczna skuteczność ultradźwięków

Kilka badań dowiodło, że ultradźwięki mogą skutecznie wpływać na wirusy i bakterie. Badania dezynfekcji za pomocą urządzeń ultradźwiękowych do sterylizacji strumieni o objętości 100 gpm (galonów na minutę), co odpowiada 23 m3/h, wykazały około 7 log redukcji dla wirus polio (< 5 μm) i redukcję o 6-7 log dla bakterii Cryptosporidium parvum. Z nicieniem Komórki jajowe Heliminth, glistki (8-10 μm) i mięczaków aksamitne małże zebry (70 μm), osiągnięto 100% śmiertelność. Ten sam wskaźnik śmiertelności z małż zebra wykazano w systemach o przepływie 600 gpm (Buchholz i in., 1998).
Wskaźniki dezaktywacji na poziomie 100% zostały osiągnięte w przypadku większych organizmów i 6-7 log redukcji w przypadku bakterii i wirusów. Przy 20-sekundowej ekspozycji w eksperymentalnym systemie ciągłego przepływu, 93-98,6% inaktywacji bakterii i wirusów. Cryptosporidium ocyst i osiągnięto redukcję o 4 log przy 10-sekundowej ekspozycji w laboratoryjnym reaktorze wsadowym. Wskaźniki dezaktywacji zostały również zgłoszone dla Cryptosporidium parvum (7 log), żywotny jaja robaków pasożytniczych (4.2 log), wirus polio (8 log), Salmonella sp. (9 log) i Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Liczba logarytmiczna reprezentuje liczbę 9 w procentowej redukcji. Na przykład redukcja o 2 log oznacza, że 99% organizmów pierwotnie obecnych w wodzie zostało inaktywowanych. Redukcja o 3 log oznacza, że 99,9% zostało inaktywowanych itd.
Wydajność systemów ultradźwiękowych zależy również od dostarczanej mocy. Urządzenia ultradźwiękowe o dużej mocy / wysokiej intensywności wymagają krótszego czasu ekspozycji, aby wystąpiła śmiertelność, co pozwala na leczenie większych przepływów. Takie systemy ultradźwiękowe mogą być używane do balastowania i usuwania zanieczyszczeń.
(por. Sassi et al. 2005, s. 49)

Korzyści z ultradźwiękowej neutralizacji wód balastowych

• niechemiczny
• przyjazny dla środowiska
• skuteczny i wydajny
• efekty synergiczne
• niskie koszty utrzymania
• Bezpieczna i łatwa obsługa
• Solidność i niezawodność
• Skalowalność do dowolnego rozmiaru

Sprzęt ultradźwiękowy

Hielscher specjalizuje się w projektowaniu i produkcji urządzeń ultradźwiękowych dużej mocy klasy przemysłowej do instalacji w wymagających środowiskach. Pył & Zabrudzenia, wysoka wilgotność i trudne warunki otoczenia nie uszkadzają przemysłowych ultrasonografów (seria UIP). Te wytrzymałe urządzenia są przeznaczone do pracy ciągłej (24h/7d). Szafy są wstępnie skonfigurowane i są łatwe w instalacji i uruchomieniu. System ultradźwiękowy musi być podłączony tylko do rury zasilającej ze zbiornika wody balastowej (zasilanie mediów) i zasilania.
Różne rozmiary urządzeń ultradźwiękowych o mocy ultradźwięków wynoszącej 500W, 1kW, 1,5 kW, 2kW, 4kW, 10kW i 16kWktóre można zainstalować jako pojedynczą jednostkę lub jako klaster, pozwalają na idealną konfigurację i wydajność przetwarzania.
Porozmawiaj z nami o wolumenie przetwarzania! Z przyjemnością zarekomendujemy odpowiedni system ultradźwiękowy spełniający wymagania procesu.

Synergia z innymi systemami uzdatniania wody balastowej

Badania nad połączonymi technologiami oczyszczania wykazały, że ultradźwięki działają bardzo synergicznie w połączeniu z innymi metodami dezynfekcji wód balastowych, takimi jak ozonowanie, chlorowanie, promieniowanie UV, temperatura lub podwyższone ciśnienie. Ze względu na łatwą instalację i niewielkie wymagania przestrzenne, sprzęt ultradźwiękowy idealnie nadaje się do modernizacji i ulepszania już istniejących systemów neutralizacji wód balastowych.
Porozmawiaj z nami o swoim środowisku przetwarzania! Z przyjemnością polecimy odpowiedni system ultradźwiękowy do modernizacji systemu pokładowego.