Dezinfectarea cu ultrasunete a apei de balast

Sistemul de tratare cu ultrasunete s-a dovedit eficient în distrugerea bacteriilor, a planctonului și a organismelor mai mari.
Dezinfectarea cu ultrasunete a apei de balast este un tratament mecanic/ fizic, care evită dozarea oricăror substanțe chimice active puternice și costisitoare în apa de balast. Aceasta asigură o acceptabilitate ecologică ideală, combinată cu o eficacitate biologică ridicată în ceea ce privește distrugerea și inactivarea organismelor vegetale și animale și a microorganismelor din apa de balast.

Context

„Dacă o navă navighează fără marfă sau parțial încărcată, va avea nevoie de balast pentru a-și menține stabilitatea și siguranța. Apa este adesea folosită ca balast, dar, atunci când este colectată la origine, o serie de organisme pot călători în apă, de regulă membri ai comunității planctonice care ar putea fi străini la destinație (alohtoni), și ar putea provoca o poluare biologică nedorită. Pentru a evita această posibilă poluare, trebuie să folosim un sistem eficient de sterilizare a apei de balast.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Speciile acvatice invazive reprezintă una dintre cele mai mari patru amenințări la adresa oceanelor lumii și pot avea efecte extrem de grave asupra mediului, economiei și sănătății publice. Pentru a evita introducerea moluștelor dăunătoare (midii zebră, scoica asiatică și altele), se pot aplica diverse tratamente de sterilizare a apei de balast (denumită și dezinfectare sau neutralizare). Un tratament obișnuit este curățarea chimică a apei de balast. Substanțele chimice utilizate sunt dăunătoare mediului și costisitoare. Odată cu înmulțirea reglementărilor legale privind gestionarea apei de balast, tratamente alternative ale apei de balast – de ex. prin dezinfectare cu ultrasunete – sunt integrate la bordul navelor maritime.

Sterilizarea apei de balast cu ultrasunete

Tratarea cu ultrasunete a apei de balast este o metodă mecanică/ fizică, care evită utilizarea substanțelor chimice dăunătoare și costisitoare. Forțele de cavitație ucid organismele acvatice mici și microorganismele. Mai multe studii au demonstrat deja că ultrasunetele ating un nivel ridicat de eficacitate biologică asupra larvelor veliger de midie zebră, nematodelor, bacteriilor și virusurilor.

Cluster ultrasonic cu o putere de proces de 120kW

Dezinfectarea cu ultrasunete prin cavitație

Undele ultrasonice de mare putere generează bule de cavitație în lichide, care au ca rezultat forțe de forfecare intense și solicitări ridicate. Atunci când unde ultrasonice intense sunt cuplate în lichide, undele sonore care se propagă în mediul lichid produc cicluri alternante de înaltă presiune și de joasă presiune, cu o rată care depinde de frecvență. În timpul ciclului de joasă presiune (faza de rarefiere), undele ultrasonice de intensitate ridicată creează mici bule de vid sau goluri în lichid. Când bulele ating un volum la care nu mai pot absorbi energie, ele colapsează violent în timpul unui ciclu de înaltă presiune (faza de compresie). Acest fenomen se numește cavitație. În timpul imploziei se ating local temperaturi foarte ridicate (aprox. 5.000K) și presiuni foarte ridicate (aprox. 2.000atm). Implozia bulei de cavitație produce, de asemenea, jeturi de lichid cu viteze de până la 280m/s.
Această generare și colapsare extrem de energetică a bulelor are ca rezultat forțe hidrodinamice de forfecare și oscilații ultrasonice, care rup și distrug pereții celulari ai organismelor – ucigându-le efectiv.
În ceea ce privește acceptabilitatea ecologică, nu există preocupări de mediu cunoscute sau anticipate asociate cu tehnologia asistată de ultrasunete.

Eficacitatea biologică a ultrasunetelor

Mai multe studii au demonstrat că ultrasunetele pot afecta eficient virusurile și bacteriile. Studiile de dezinfectare cu dispozitive cu ultrasunete pentru sterilizarea unor fluxuri volumice de 100 gpm (galoane pe minut), echivalentul a 23 m3/h, au arătat o reducere de aproximativ 7 log pentru virusul polio (< 5μm) și o reducere de 6-7 log pentru bacteria Cryptosporidium parvum. În cazul nematodelor Heliminth ova, Ascaris (8-10μm) și al moluștelor larve veliger de midie zebră (70μm), s-a obținut o mortalitate de 100%. Aceeași rată de mortalitate în cazul midiei zebră a fost demonstrată în sisteme cu debit de 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
S-au obținut rate de inactivare de 100% la organismele mai mari și o reducere de 6-7 log la bacterii și virusuri. Cu o expunere de 20 sec într-un sistem experimental cu flux continuu, s-a obținut o inactivare de 93-98,6% a Cryptosporidium ocyst și o reducere de 4 log la o expunere de 10 sec. într-un reactor discontinuu de laborator. Au fost raportate, de asemenea, rate de inactivare pentru Cryptosporidium parvum (7 log), pentru ouăle viabile de helminți (4,2 log), virusul polio (8 log), Salmonella sp. (9 log) și Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Numărul log reprezintă numărul de cifre 9 din reducerea procentuală. De exemplu, o reducere de 2 log înseamnă că 99% dintre organismele prezente inițial în apă au fost inactivate. O reducere de 3 log înseamnă că 99,9% au fost inactivate etc.
Capacitatea sistemelor cu ultrasunete depinde, de asemenea, de puterea furnizată. Dispozitivele cu ultrasunete de mare putere/ mare intensitate necesită un timp de expunere mai scurt pentru a se produce mortalitatea, permițând astfel tratarea unor debite mai mari. Astfel de sisteme cu ultrasunete pot fi utilizate la balastare și debalastare.
(cf. Sassi et al. 2005, p. 49)

Avantajele neutralizării apei de balast cu ultrasunete

• fără substanțe chimice
• ecologic
• eficace și eficient
• efecte sinergice
• întreținere redusă
• operare sigură și ușoară
• robust și fiabil
• scalabil la orice dimensiune

Echipamente cu ultrasunete

Hielscher este specializată în proiectarea și fabricarea echipamentelor cu ultrasunete de mare putere, de calitate industrială, pentru instalarea în medii solicitante. Praful și murdăria, umiditatea ridicată și mediile dure nu deteriorează ultrasonicatoarele industriale (seria UIP). Aceste dispozitive de mare rezistență sunt construite pentru funcționare permanentă (24h/ 7d). Dulapurile sunt livrate preconfigurate și sunt ușor de instalat și de pus în funcțiune. Sistemul cu ultrasunete trebuie doar conectat la conducta de alimentare de la rezervorul de apă de balast (alimentarea cu mediu) și la sursa de alimentare cu energie electrică.
Diferitele dimensiuni de dispozitive cu ultrasunete, cu puteri ultrasonice de 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW și 16kW, care pot fi instalate ca unitate individuală sau în cluster, permit configurația și capacitatea de procesare ideale.
Discutați cu noi despre volumul dumneavoastră de procesare! Vă vom recomanda cu plăcere un sistem cu ultrasunete potrivit cerințelor procesului dumneavoastră.

Sinergii cu alte tratamente ale apei de balast

Studiile privind tehnologiile de tratare combinate au arătat că ultrasunetele acționează foarte sinergic în combinație cu alte metode de dezinfectare a apei de balast, cum ar fi ozonul, clorinarea, lumina UV, temperatura sau presiunile ridicate. Datorită instalării ușoare și cerințelor reduse de spațiu, echipamentele cu ultrasunete sunt ideale pentru modernizarea și îmbunătățirea sistemelor de neutralizare a apei de balast deja existente.
Discutați cu noi despre mediul dumneavoastră de procesare! Vă vom recomanda cu plăcere un sistem cu ultrasunete potrivit pentru modernizarea sistemului dumneavoastră de la bord.