Ultrazvuková dezinfekcia balastovej vody

Ultrazvukový liečebný systém sa ukázal ako účinný pri zabíjaní baktérií, planktónu a väčších organizmov.
Ultrazvuková dezinfekcia balastnej vody je mechanická/fyzikálna úprava, ktorá zabraňuje dávkovaniu akýchkoľvek silných a drahých aktívnych chemikálií do balastnej vody. To zaisťuje ideálnu environmentálnu prijateľnosť v kombinácii s vysokou biologickou účinnosťou pri ničení a inaktivácii rastlinných a živočíšnych organizmov a mikroorganizmov v balastovej vode.

Pozadie

“Ak plavidlo pláva bez nákladu alebo čiastočne naložené, bude potrebovať balast, aby si udržalo stabilitu a bezpečnosť. Voda sa často používa ako balast, ale keď sa zhromažďuje v pôvode, môže do vody cestovať séria organizmov, zvyčajne členov planktónového spoločenstva, ktoré môžu byť v destinácii cudzie (allochtónne), a môžu spôsobiť nežiaduce biologické znečistenie. Aby sme sa vyhli tomuto možnému znečisteniu, musíme použiť účinný systém na sterilizáciu balastovej vody.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Invázne vodné druhy sú jednou zo štyroch najväčších hrozieb pre svetové oceány a môžu mať mimoriadne vážne vplyvy na životné prostredie, hospodárstvo a verejné zdravie. Aby sa zabránilo zavlečeniu mäkkýšov škodcov (mušle zebry, ázijské mušle a iné), je možné použiť rôzne ošetrenia sterilizácie balastovej vody (označované aj ako dezinfekcia alebo neutralizácia). Bežnou liečbou je chemické čistenie balastnej vody. Použité chemikálie sú škodlivé pre životné prostredie a drahé. S rastúcimi právnymi predpismi pre nakladanie s balastnými vodami, alternatívne úpravy balastovej vody – napr. ultrazvukovou dezinfekciou – sú integrované na palube námorných plavidiel.

Ultrazvuková sterilizácia balastnej vody

Ultrazvuková úprava balastovej vody je mechanická/fyzikálna metóda, ktorá zabraňuje použitiu škodlivých a drahých chemikálií. Kavitačné sily zabíjajú malé vodné organizmy a mikroorganizmy. Niekoľko štúdií už dokázalo, že ultrazvuk dosahuje vysokú úroveň biologickej účinnosti na veliger slávky zebry, háďatká, baktérie a vírusy.

Ultrazvukový klaster s procesným výkonom 120 kW

Ultrazvuková dezinfekcia kavitáciou

Vysokovýkonné ultrazvukové vlny Kavitácie bubliny v kvapalinách, ktoré majú za následok intenzívne šmykové sily a vysoké namáhanie. Keď sú intenzívne ultrazvukové vlny spojené s kvapalinami, zvukové vlny, ktoré sa šíria do kvapalného média, vedú k striedaniu vysokotlakových a nízkotlakových cyklov s rýchlosťou v závislosti od frekvencie. Počas nízkotlakového cyklu (fáza zriedenia) vytvárajú ultrazvukové vlny s vysokou intenzitou malé vákuové bubliny alebo dutiny v kvapaline. Keď bubliny dosiahnu objem, pri ktorom už nemôžu absorbovať energiu, prudko sa zrútia počas vysokotlakového cyklu (fáza kompresie). Tento jav sa nazýva Kavitácie. Počas implózie sa lokálne dosahujú veľmi vysoké teploty (cca 5 000 K) a tlaky (cca 2 000 atm). Implózia kavitačnej bubliny má tiež za následok prúdy kvapaliny s rýchlosťou až 280 m/s.
Táto vysoko energetická tvorba a kolaps bublín má za následok hydrodynamické šmykové sily a ultrazvukové oscilácie, ktoré rozbíjajú a narúšajú bunkové steny organizmov – účinne ich zabíjajú.
Pokiaľ ide o jeho environmentálnu prijateľnosť, nie sú známe ani očakávané environmentálne obavy spojené s technológiou s ultrazvukom.

Biologická účinnosť ultrazvuku

Niekoľko štúdií dokázalo, že ultrazvuk môže účinne ovplyvniť vírusy a baktérie. Dezinfekčné štúdie s ultrazvukovými prístrojmi na sterilizáciu objemových prúdov 100 gpm (galónov za minútu), čo zodpovedá 23 m3/h, preukázali zníženie približne o 7 log Vírus detskej obrny (< 5 μm) a 6-7 log redukcia pre baktérie Cryptosporidium parvum. S háďatkom Heliminth vajíčka, Ascaris (8-10 μm) a mäkkýše Zebra mušľa veligers (70 μm), bola dosiahnutá 100% úmrtnosť. Rovnaká miera úmrtnosti s Zebra mušľa bol preukázaný v prietokových systémoch 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Vo väčších organizmoch sa dosiahla miera inaktivácie 100 % a zníženie baktérií a vírusov o 6-7 log. Pri 20 sekundovej expozícii v experimentálnom systéme kontinuálneho prietoku 93-98,6 % inaktivácie Cryptosporidium ocysta a dosiahlo sa zníženie o 4 log pri 10 sekundách expozície v laboratórnom dávkovom reaktore. Miera inaktivácie bola hlásená aj pre Cryptosporidium parvum (7 guľatina), životaschopná vajíčka hlíst (4.2 denník), Vírus detskej obrny (8 denníkov), Salmonella sp. (9 denník) a Echerichia coli (9 záznamov) (Oemcke, 1999; Buchholz a kol., 1998).
Číslo denníka predstavuje počet 9 v percentuálnom znížení. Napríklad redukcia o 2 logarytmické faktory znamenajú, že 99 % organizmov pôvodne prítomných vo vode bolo inaktivovaných. Zníženie o 3 protokoly znamená, že 99,9 % bolo deaktivovaných atď.
Kapacita ultrazvukových systémov závisí aj od dodávaného výkonu. Ultrazvukové zariadenia s vysokým výkonom/vysokou intenzitou vyžadujú kratší čas expozície, aby došlo k úmrtnosti, čo umožňuje ošetrenie vyšších prietokov. Takéto ultrazvukové systémy je možné použiť na balastovanie a odstraňovanie balastu.
(porovnaj Sassi et al. 2005, s. 49)

Výhody ultrazvukovej neutralizácie balastovej vody

• nechemické
• šetrné k životnému prostrediu
• Účinné a efektívne
• synergické účinky
• nízka údržba
• Bezpečná a jednoduchá obsluha
• Robustný a spoľahlivý
• škálovateľné na akúkoľvek veľkosť

Ultrazvukové zariadenia

Spoločnosť Hielscher sa špecializuje na návrh a výrobu vysokovýkonných ultrazvukových zariadení priemyselnej kvality pre inštaláciu v náročných prostrediach. Prach & nečistoty, vysoká vlhkosť a drsné prostredie nepoškodzujú priemyselné ultrazvukové prístroje (séria UIP). Tieto ťažké zariadenia sú skonštruované na trvalú prevádzku (24 hodín / 7 d). Skrine sú vopred nakonfigurované a ľahko sa inštalujú a uvádzajú do prevádzky. Ultrazvukový systém musí byť pripojený iba k prívodnému potrubiu z nádrže na balastnú vodu (prívod média) a napájacieho zdroja.
Rôzne veľkosti ultrazvukových prístrojov s ultrazvukovým výkonom 500 W, 1 kW, 1,5 kW, 2 kW, 4 kW, 10 kW a 16 kW, ktoré je možné inštalovať ako samostatnú jednotku alebo ako klaster, umožňujú ideálnu konfiguráciu a kapacitu spracovania.
Porozprávajte sa s nami o objeme spracovania! Radi vám odporučíme vhodný ultrazvukový systém pre vaše procesné požiadavky.

Synergie s inými úpravami balastovej vody

Štúdie kombinovaných technológií úpravy ukázali, že ultrazvuk funguje veľmi synergicky v kombinácii s inými metódami dezinfekcie balastovej vody, ako je ozón, chlórovanie, UV svetlo, teplota alebo zvýšené tlaky. Vďaka jednoduchej inštalácii a nízkym nárokom na priestor je ultrazvukové zariadenie ideálne vhodné na modernizáciu a zlepšenie už existujúcich systémov neutralizácie balastovej vody.
Porozprávajte sa s nami o vašom prostredí spracovania! Radi vám odporučíme vhodný ultrazvukový systém na dodatočnú montáž vášho palubného systému.