Ультразвуковая дезинфекция балластной воды

Система ультразвуковой обработки продемонстрировала эффективность в уничтожении бактерий, планктона и более крупных организмов.
Ультразвуковая дезинфекция балластной воды представляет собой механическую/физическую обработку, позволяющую избежать дозирования любых сильнодействующих и дорогостоящих активных химических веществ в балластную воду. Это обеспечивает идеальную экологическую приемлемость в сочетании с высокой биологической эффективностью в отношении разрушения и инактивации растительных и животных организмов и микроорганизмов в балластной воде.

Общие сведения

«Если судно идет без груза или с частичной загрузкой, ему необходим балласт для обеспечения остойчивости и безопасности. В качестве балласта часто используют воду, однако при ее заборе в исходном пункте в воду могут попасть различные организмы, обычно представители планктонного сообщества, которые могут оказаться чужеродными в пункте назначения (аллохтонными) и вызвать нежелательное биологическое загрязнение. Чтобы избежать этого возможного загрязнения, необходимо использовать эффективную систему стерилизации балластной воды.» [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Инвазивные водные виды представляют собой одну из четырех крупнейших угроз для Мирового океана и могут иметь чрезвычайно серьезные последствия для окружающей среды, экономики и здоровья населения. Для предотвращения заноса вредоносных моллюсков (речной дрейссены, азиатской корбикулы и других) можно применять различные способы стерилизации балластной воды (также называемой дезинфекцией или обезвреживанием). Распространенным способом обработки является химическая очистка балластной воды. Используемые химические вещества вредны для окружающей среды и дороги. По мере ужесточения законодательных требований к управлению балластными водами на морских судах внедряют альтернативные способы обработки балластной воды – например, ультразвуковую дезинфекцию.

Ультразвуковая стерилизация балластной воды

Ультразвуковая обработка балластной воды представляет собой механический/физический метод, позволяющий избежать использования вредных и дорогостоящих химических веществ. Кавитационные силы уничтожают мелкие водные организмы и микроорганизмы. Несколько исследований уже доказали, что ультразвук обеспечивает высокую биологическую эффективность в отношении личинок-велигеров речной дрейссены, нематод, бактерий и вирусов.

Ультразвуковой кластер с технологической мощностью 120kW

Ультразвуковая дезинфекция посредством кавитации

Ультразвуковые волны высокой мощности создают кавитационные пузырьки в жидкостях, которые вызывают интенсивные силы сдвига и высокие механические напряжения. При передаче интенсивных ультразвуковых волн в жидкости звуковые волны, распространяющиеся в жидких средах, создают чередующиеся циклы высокого и низкого давления, скорость чередования которых зависит от частоты. Во время цикла низкого давления (фазы разрежения) ультразвуковые волны высокой интенсивности создают в жидкости небольшие вакуумные пузырьки или полости. Когда пузырьки достигают объема, при котором они уже не могут поглощать энергию, они резко схлопываются во время цикла высокого давления (фазы сжатия). Это явление называется кавитацией. При схлопывании локально достигаются очень высокие температуры (прибл. 5 000K) и давления (прибл. 2 000atm). Схлопывание кавитационного пузырька также приводит к образованию струй жидкости со скоростью до 280m/s.
Это образование и схлопывание пузырьков с высокой энергией вызывает гидродинамические силы сдвига и ультразвуковые колебания, которые разрывают и разрушают клеточные стенки организмов – эффективно уничтожая их.
Что касается экологической приемлемости, то известных или предполагаемых экологических проблем, связанных с технологией с применением ультразвука, нет.

Биологическая эффективность ультразвука

Несколько исследований доказали, что ультразвук может эффективно воздействовать на вирусы и бактерии. Исследования дезинфекции с использованием ультразвуковых устройств для стерилизации потоков с объемным расходом 100 gpm (галлонов в минуту), что эквивалентно 23 m3/h, показали снижение примерно на 7 логарифмических порядков для вируса полиомиелита (< 5μm) и снижение на 6–7 логарифмических порядков для бактерий Cryptosporidium parvum. Для нематод Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) и моллюсков личинок-велигеров речной дрейссены (70μm) была достигнута 100% гибель. Такая же доля гибели речной дрейссены была продемонстрирована в проточных системах с расходом 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Для более крупных организмов была достигнута инактивация 100%, а для бактерий и вирусов – снижение на 6–7 логарифмических порядков. При воздействии в течение 20 sec в экспериментальной системе непрерывного потока была достигнута инактивация 93–98,6% Cryptosporidium ocyst , а при воздействии в течение 10 sec. в лабораторном реакторе периодического действия – снижение на 4 логарифмических порядка. Также сообщалось об уровнях инактивации для Cryptosporidium parvum (7 логарифмических порядков), жизнеспособных яиц гельминтов (4,2 логарифмического порядка), вируса полиомиелита (8 логарифмических порядков), Salmonella sp. (9 логарифмических порядков) и Echerichia coli (9 логарифмических порядков) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Число логарифмических порядков соответствует количеству цифр 9 в процентном выражении снижения. Например, снижение на 2 логарифмических порядка означает, что 99% организмов, первоначально присутствовавших в воде, были инактивированы. Снижение на 3 логарифмических порядка означает, что инактивированы 99,9%, и т. д.
Производительность ультразвуковых систем также зависит от передаваемой мощности. Ультразвуковые устройства высокой мощности/высокой интенсивности требуют меньшего времени воздействия для гибели организмов, что позволяет обрабатывать потоки с более высоким расходом. Такие ультразвуковые системы можно использовать при приеме и сбросе балласта.
(ср. Sassi et al. 2005, p. 49)

Преимущества ультразвукового обезвреживания балластной воды

• без применения химических веществ
• экологичность
• эффективность и рациональное использование ресурсов
• синергетические эффекты
• минимальное техническое обслуживание
• безопасная и простая эксплуатация
• прочность и надежность
• масштабирование до любого размера

Ультразвуковое оборудование

Hielscher специализируется на разработке и производстве промышленного ультразвукового оборудования высокой мощности для установки в сложных условиях эксплуатации. Пыль и грязь, высокая влажность и суровые условия не повреждают промышленные ультразвуковые устройства (серия UIP). Эти устройства для тяжелых условий эксплуатации предназначены для постоянной работы (24h/ 7d). Шкафы поставляются предварительно сконфигурированными, их легко устанавливать и вводить в эксплуатацию. Ультразвуковую систему необходимо лишь подключить к подающему трубопроводу из танка балластной воды (подача среды) и к источнику электропитания.
Ультразвуковые устройства различных размеров с ультразвуковой мощностью 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW и 16kW, которые можно устанавливать как отдельные устройства или в составе кластера, позволяют обеспечить идеальную конфигурацию и производительность обработки.
Обсудите с нами ваш объем обработки! Мы будем рады порекомендовать вам подходящую ультразвуковую систему с учетом требований вашего процесса.

Синергия с другими способами обработки балластной воды

Исследования комбинированных технологий обработки показали, что ультразвук оказывает выраженное синергетическое действие в сочетании с другими методами дезинфекции балластной воды, такими как озон, хлорирование, УФ-излучение, температура или повышенное давление. Благодаря простой установке и небольшой потребности в пространстве ультразвуковое оборудование идеально подходит для модернизации и усовершенствования уже существующих систем обезвреживания балластной воды.
Обсудите с нами условия вашего процесса! Мы будем рады порекомендовать вам подходящую ультразвуковую систему для дооснащения вашей бортовой системы.