Ультразвукова дезінфекція баластної води

Система ультразвукової обробки продемонструвала ефективність у знищенні бактерій, планктону та більших організмів.
Ультразвукова дезінфекція баластної води – це механічна/ фізична обробка, яка дає змогу уникнути дозування будь-яких сильнодійних і дорогих активних хімічних речовин у баластну воду. Це забезпечує ідеальну екологічну прийнятність у поєднанні з високою біологічною ефективністю щодо руйнування та інактивації рослинних і тваринних організмів та мікроорганізмів у баластній воді.

Передумови

“Якщо судно пливе без вантажу або частково завантажене, йому потрібен баласт для підтримання остійності та безпеки. Як баласт часто використовують воду, але під час її забору в пункті відправлення у воду можуть потрапити різні організми, зазвичай представники планктонного угруповання, які можуть бути чужорідними для місця призначення (алохтонними) і спричинити небажане біологічне забруднення. Щоб уникнути цього можливого забруднення, потрібно використовувати ефективну систему стерилізації баластної води.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Інвазивні водні види є однією з чотирьох найбільших загроз для світового океану та можуть мати надзвичайно тяжкі наслідки для довкілля, економіки й громадського здоров’я. Щоб запобігти занесенню шкідливих молюсків (дрейсени, азійської корбікули та інших), можна застосовувати різні способи стерилізації баластної води (яку також називають дезінфекцією або знешкодженням). Поширений спосіб обробки – хімічне очищення баластної води. Використовувані хімічні речовини шкідливі для довкілля та дорогі. З посиленням законодавчого регулювання управління баластними водами на борту морських суден упроваджують альтернативні способи обробки баластної води – наприклад, ультразвукову дезінфекцію.

Ультразвукова стерилізація баластної води

Ультразвукова обробка баластної води – це механічний/ фізичний метод, який дає змогу уникнути використання шкідливих і дорогих хімічних речовин. Кавітаційні сили знищують дрібні водні організми та мікроорганізми. Низка досліджень уже довела, що ультразвук забезпечує високий рівень біологічної ефективності щодо велігерів дрейсени, нематод, бактерій і вірусів.

Ультразвуковий кластер з технологічною потужністю 120kW

Ультразвукова дезінфекція за допомогою кавітації

Ультразвукові хвилі високої потужності утворюють кавітаційні бульбашки в рідинах, що спричиняють інтенсивні зсувні сили та високі механічні напруження. Коли інтенсивні ультразвукові хвилі вводять у рідини, звукові хвилі, які поширюються в рідкому середовищі, створюють чергування циклів високого та низького тиску зі швидкістю, що залежить від частоти. Під час циклу низького тиску (фази розрідження) ультразвукові хвилі високої інтенсивності утворюють у рідині невеликі вакуумні бульбашки або порожнини. Коли бульбашки досягають об’єму, за якого вони вже не можуть поглинати енергію, вони різко схлопуються під час циклу високого тиску (фази стиснення). Це явище називають кавітацією. Під час імплозії локально досягаються дуже високі температури (прибл. 5 000K) і тиски (прибл. 2 000atm). Імплозія кавітаційної бульбашки також утворює струмені рідини зі швидкістю до 280m/s.
Це високоенергетичне утворення та схлопування бульбашок спричиняє гідродинамічні зсувні сили й ультразвукові коливання, які ламають і руйнують клітинні стінки організмів – ефективно знищуючи їх.
Щодо екологічної прийнятності: немає відомих або очікуваних екологічних проблем, пов’язаних із технологією із застосуванням ультразвуку.

Біологічна ефективність ультразвуку

Низка досліджень довела, що ультразвук може ефективно впливати на віруси та бактерії. Дослідження дезінфекції з використанням ультразвукових пристроїв для стерилізації потоків з об’ємною витратою 100 gpm (галонів за хвилину), що еквівалентно 23 m3/h, показали зниження приблизно на 7 log для вірусу поліомієліту (< 5μm) і зниження на 6–7 log для бактерій Cryptosporidium parvum. Для нематод Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) і молюсків велігерів дрейсени (70μm) було досягнуто 100% смертності. Такий самий рівень смертності дрейсени було продемонстровано в проточних системах з об’ємною витратою 600 gpm (Buchholz et al., 1998).
Для більших організмів було досягнуто рівня інактивації 100%, а для бактерій і вірусів – зниження на 6–7 log. За тривалості впливу 20 sec в експериментальній системі безперервного потоку було досягнуто інактивації 93–98,6% Cryptosporidium ocyst та зниження на 4 log за тривалості впливу 10 sec. у лабораторному реакторі періодичної дії. Також повідомлялося про рівні інактивації для Cryptosporidium parvum (7 log), життєздатних яєць гельмінтів (4,2 log), вірусу поліомієліту (8 log), Salmonella sp. (9 log) і Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz et al., 1998).
Число log позначає кількість цифр 9 у відсотковому значенні зниження. Наприклад, зниження на 2 log означає, що 99% організмів, які спочатку були присутні у воді, інактивовано. Зниження на 3 log означає, що інактивовано 99,9%, тощо.
Продуктивність ультразвукових систем також залежить від підведеної потужності. Ультразвукові пристрої високої потужності/ високої інтенсивності потребують меншої тривалості впливу для загибелі організмів, що дає змогу обробляти потоки з більшою об’ємною витратою. Такі ультразвукові системи можна використовувати під час приймання та скидання баласту.
(пор. Sassi et al. 2005, с. 49)

Переваги ультразвукового знешкодження баластної води

• без застосування хімічних речовин
• екологічність
• результативність та ефективність
• синергетичні ефекти
• мінімальне технічне обслуговування
• безпечна та проста експлуатація
• міцність і надійність
• масштабування до будь-якого розміру

Ультразвукове обладнання

Hielscher спеціалізується на проєктуванні та виробництві ультразвукового обладнання високої потужності промислового класу для встановлення у складних умовах. Пил і бруд, висока вологість та суворі умови не пошкоджують промислові ультразвукові апарати (серія UIP). Ці пристрої для роботи у важких умовах призначені для безперервної експлуатації (24h/ 7d). Шафи постачаються попередньо налаштованими, їх легко встановити та ввести в експлуатацію. Ультразвукову систему потрібно лише під’єднати до подавального трубопроводу від цистерни баластної води (подача середовища) та до електроживлення.
Ультразвукові пристрої різних розмірів з ультразвуковою потужністю 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW і 16kW, які можна встановлювати окремо або у складі кластера, дають змогу забезпечити ідеальну конфігурацію та продуктивність обробки.
Обговоріть із нами ваш обсяг обробки! Ми радо порекомендуємо вам відповідну ультразвукову систему для вимог вашого процесу.

Синергія з іншими способами обробки баластної води

Дослідження комбінованих технологій обробки показали, що ультразвук має виражену синергетичну дію в поєднанні з іншими методами дезінфекції баластної води, як-от озонування, хлорування, УФ-випромінювання, вплив температури або підвищеного тиску. Завдяки простому встановленню та невеликим вимогам до простору ультразвукове обладнання ідеально підходить для модернізації та вдосконалення вже наявних систем знешкодження баластної води.
Обговоріть із нами умови вашого процесу! Ми радо порекомендуємо вам відповідну ультразвукову систему для дооснащення вашої бортової системи.