Ultrazvočna dezinfekcija balastne vode

Sistem za ultrazvočno obdelavo se je izkazal za učinkovitega pri uničevanju bakterij, planktona in večjih organizmov.
Ultrazvočna dezinfekcija balastne vode je mehanska/fizikalna obdelava, s katero se izognemo doziranju kakršnih koli močnih in dragih aktivnih kemikalij v balastno vodo. To zagotavlja idealno okoljsko sprejemljivost v kombinaciji z visoko biološko učinkovitostjo pri uničevanju in inaktivaciji rastlinskih in živalskih organizmov ter mikroorganizmov v balastni vodi.

Ozadje

“Če plovilo pluje brez tovora ali je le delno natovorjeno, potrebuje balast za ohranjanje stabilnosti in varnosti. Kot balast se pogosto uporablja voda, vendar lahko ob njenem zajemu na izhodišču vanjo zaidejo različni organizmi, običajno pripadniki planktonske združbe, ki so lahko na cilju tujerodni (alohtoni) in lahko povzročijo neželeno biološko onesnaženje. Da bi se izognili temu morebitnemu onesnaženju, moramo uporabiti učinkovit sistem za sterilizacijo balastne vode.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Invazivne vodne vrste so ena od štirih največjih groženj svetovnim oceanom in lahko povzročijo izjemno hude vplive na okolje, gospodarstvo in javno zdravje. Da bi preprečili vnos škodljivih mehkužcev (potujočih trikotničark, azijskih školjk in drugih), lahko uporabimo različne postopke sterilizacije balastne vode (imenovane tudi dezinfekcija ali nevtralizacija). Pogost postopek je kemično čiščenje balastne vode. Uporabljene kemikalije so okolju škodljive in drage. Zaradi vse obsežnejših zakonskih predpisov za ravnanje z balastno vodo se na morska plovila vgrajujejo alternativni sistemi za obdelavo balastne vode – npr. z ultrazvočno dezinfekcijo.

Ultrazvočna sterilizacija balastne vode

Ultrazvočna obdelava balastne vode je mehanska/fizikalna metoda, s katero se izognemo uporabi škodljivih in dragih kemikalij. Kavitacijske sile uničujejo majhne vodne organizme in mikroorganizme. Več študij je že dokazalo, da ultrazvok dosega visoko stopnjo biološke učinkovitosti pri ličinkah veliger potujoče trikotničarke, ogorčicah, bakterijah in virusih.

Sklop ultrazvočnih naprav s procesno močjo 120kW

Ultrazvočna dezinfekcija s kavitacijo

Ultrazvočni valovi visoke moči ustvarjajo kavitacijske mehurčke v tekočinah, ki povzročajo intenzivne strižne sile in visoke napetosti. Ko se intenzivni ultrazvočni valovi sklopijo s tekočinami, zvočni valovi, ki se širijo skozi tekoči medij, povzročajo izmenjujoče se visokotlačne in nizkotlačne cikle, katerih hitrost je odvisna od frekvence. Med nizkotlačnim ciklom (fazo redčenja) ultrazvočni valovi visoke intenzivnosti v tekočini ustvarjajo majhne vakuumske mehurčke ali votline. Ko mehurčki dosežejo prostornino, pri kateri ne morejo več absorbirati energije, med visokotlačnim ciklom (fazo stiskanja) silovito implodirajo. Ta pojav se imenuje kavitacija. Med implozijo se lokalno dosežejo zelo visoke temperature (pribl. 5.000K) in tlaki (pribl. 2.000atm). Implozija kavitacijskega mehurčka povzroči tudi curke tekočine s hitrostjo do 280m/s.
To energijsko zelo intenzivno nastajanje in sesedanje mehurčkov povzroča hidrodinamične strižne sile in ultrazvočno nihanje, ki lomijo in razgrajujejo celične stene organizmov – s tem jih učinkovito uničujejo.
Kar zadeva okoljsko sprejemljivost, s tehnologijo ob podpori ultrazvoka niso povezani nobeni znani ali pričakovani okoljski pomisleki.

Biološka učinkovitost ultrazvoka

Več študij je dokazalo, da lahko ultrazvok učinkovito deluje na viruse in bakterije. Študije dezinfekcije z ultrazvočnimi napravami za sterilizacijo volumskih pretokov 100 gpm (galon na minuto), kar ustreza 23 m3/h, so pokazale zmanjšanje za približno 7 log pri virusu otroške paralize (< 5μm) in zmanjšanje za 6–7 log pri bakterijah Cryptosporidium parvum. Pri ogorčicah Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) in mehkužcih ličinkah veliger potujoče trikotničarke (70μm) je bila dosežena 100% smrtnost. Enaka stopnja smrtnosti pri potujoči trikotničarki je bila dokazana v pretočnih sistemih s pretokom 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Pri večjih organizmih so bile dosežene 100% stopnje inaktivacije, pri bakterijah in virusih pa zmanjšanje za 6–7 log. Pri izpostavitvi 20 sec v eksperimentalnem sistemu z neprekinjenim pretokom je bila dosežena 93–98,6% inaktivacija Cryptosporidium ocyst in zmanjšanje za 4 log pri izpostavitvi 10 sec. v laboratorijskem šaržnem reaktorju. O stopnjah inaktivacije so poročali tudi pri Cryptosporidium parvum (7 log), viabilnih jajčecih helmintov (4,2 log), virusu otroške paralize (8 log), Salmonella sp. (9 log) in Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Število log predstavlja število števk 9 v odstotnem zmanjšanju. Zmanjšanje za 2 log na primer pomeni, da je bilo inaktiviranih 99% organizmov, prvotno prisotnih v vodi. Zmanjšanje za 3 log pomeni, da je bilo inaktiviranih 99,9%, itd.
Zmogljivost ultrazvočnih sistemov je odvisna tudi od dovedene moči. Ultrazvočne naprave visoke moči/visoke intenzivnosti za doseganje smrtnosti potrebujejo krajši čas izpostavitve, zato omogočajo obdelavo pri večjih pretokih. Takšne ultrazvočne sisteme je mogoče uporabljati pri polnjenju in praznjenju balastnih tankov.
(prim. Sassi et al. 2005, str. 49)

Prednosti ultrazvočne nevtralizacije balastne vode

• brez kemikalij
• okolju prijazna
• učinkovita in gospodarna
• sinergijski učinki
• malo vzdrževanja
• varno in preprosto upravljanje
• robustna in zanesljiva
• prilagodljiva poljubni velikosti

Ultrazvočna oprema

Hielscher je specializiran za načrtovanje in izdelavo industrijske ultrazvočne opreme visoke moči za namestitev v zahtevnih okoljih. Prah in umazanija, visoka vlažnost ter zahtevna okolja ne poškodujejo industrijskih ultrazvočnih naprav (serija UIP). Te naprave za zahtevne obremenitve so izdelane za neprekinjeno delovanje (24h/ 7d). Omare so dobavljene z vnaprej nastavljeno konfiguracijo ter jih je preprosto namestiti in zagnati. Ultrazvočni sistem je treba priključiti samo na dovodno cev iz tanka za balastno vodo (dovod medija) in električno napajanje.
Različne velikosti ultrazvočnih naprav z ultrazvočno močjo 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW in 16kW, ki jih je mogoče namestiti kot posamezno enoto ali kot sklop, omogočajo idealno konfiguracijo in zmogljivost obdelave.
Pogovorite se z nami o prostornini, ki jo želite obdelati! Z veseljem vam bomo priporočili ustrezen ultrazvočni sistem za zahteve vašega procesa.

Sinergije z drugimi postopki obdelave balastne vode

Študije kombiniranih tehnologij obdelave so pokazale, da ultrazvok deluje zelo sinergijsko v kombinaciji z drugimi metodami dezinfekcije balastne vode, kot so ozon, kloriranje, UV-svetloba, temperatura ali povišani tlaki. Zaradi preproste namestitve in majhnih prostorskih zahtev je ultrazvočna oprema idealno primerna za nadgradnjo in izboljšanje že obstoječih sistemov za nevtralizacijo balastne vode.
Pogovorite se z nami o svojem okolju obdelave! Z veseljem vam bomo priporočili ustrezen ultrazvočni sistem za naknadno vgradnjo v vaš ladijski sistem.