Khử trùng nước dằn tàu bằng siêu âm

Hệ thống xử lý bằng siêu âm đã chứng minh hiệu quả trong việc tiêu diệt vi khuẩn, sinh vật phù du và các sinh vật lớn hơn.
Khử trùng nước dằn tàu bằng siêu âm là một phương pháp xử lý cơ học/ vật lý, giúp tránh việc định lượng bổ sung bất kỳ hóa chất hoạt tính mạnh và đắt tiền nào vào nước dằn tàu. Điều này đảm bảo mức độ chấp nhận lý tưởng về mặt môi trường, kết hợp với hiệu quả sinh học cao trong việc tiêu diệt và bất hoạt các sinh vật thực vật, động vật và vi sinh vật trong nước dằn tàu.

Bối cảnh

“Nếu tàu di chuyển mà không chở hàng hoặc chỉ chở một phần tải trọng, tàu sẽ cần dằn để duy trì độ ổn định và an toàn. Nước thường được dùng để dằn tàu, nhưng khi được lấy tại nơi xuất phát, nhiều sinh vật có thể theo vào nước, thường là các thành viên của quần xã sinh vật phù du có thể xa lạ với nơi đến (ngoại lai), và chúng có thể gây ô nhiễm sinh học ngoài ý muốn. Để tránh nguy cơ ô nhiễm này, chúng ta phải sử dụng một hệ thống hiệu quả để tiệt trùng nước dằn tàu.” [Mingorance Rodríguez: 2012, 163]
Các loài thủy sinh xâm lấn là một trong bốn mối đe dọa lớn nhất đối với các đại dương trên thế giới và có thể gây ra những tác động cực kỳ nghiêm trọng đến môi trường, kinh tế và sức khỏe cộng đồng. Để tránh sự du nhập của các loài thân mềm gây hại (vẹm ngựa vằn, nghêu châu Á và các loài khác), có thể áp dụng nhiều phương pháp xử lý tiệt trùng nước dằn tàu (còn được gọi là khử trùng hoặc trung hòa). Một phương pháp xử lý phổ biến là làm sạch nước dằn tàu bằng hóa chất. Các hóa chất được sử dụng gây hại cho môi trường và có giá thành cao. Khi các quy định pháp luật về quản lý nước dằn tàu ngày càng gia tăng, các phương pháp xử lý nước dằn tàu thay thế – ví dụ như khử trùng bằng siêu âm – được tích hợp trên tàu biển.

Tiệt trùng nước dằn tàu bằng siêu âm

Xử lý nước dằn tàu bằng siêu âm là một phương pháp cơ học/ vật lý, giúp tránh sử dụng các hóa chất độc hại và đắt tiền. Các lực xâm thực tiêu diệt các sinh vật thủy sinh nhỏ và vi sinh vật. Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng siêu âm đạt hiệu quả sinh học cao đối với ấu trùng veliger của vẹm ngựa vằn, giun tròn, vi khuẩn và vi rút.

Cụm thiết bị siêu âm với công suất xử lý 120kW

Khử trùng bằng siêu âm thông qua hiện tượng xâm thực

Sóng siêu âm công suất cao tạo ra các bọt xâm thực trong chất lỏng, gây ra lực cắt mạnh và ứng suất cao. Khi sóng siêu âm cường độ cao được truyền vào chất lỏng, các sóng âm lan truyền trong môi trường lỏng tạo ra các chu kỳ áp suất cao và áp suất thấp luân phiên, với tốc độ phụ thuộc vào tần số. Trong chu kỳ áp suất thấp (pha giãn), sóng siêu âm cường độ cao tạo ra các bọt chân không nhỏ hoặc các khoang rỗng trong chất lỏng. Khi các bọt đạt đến thể tích mà tại đó chúng không thể hấp thụ thêm năng lượng, chúng sụp đổ dữ dội trong một chu kỳ áp suất cao (pha nén). Hiện tượng này được gọi là xâm thực. Trong quá trình sụp đổ, nhiệt độ rất cao (khoảng 5.000K) và áp suất rất cao (khoảng 2.000atm) xuất hiện cục bộ. Sự sụp đổ của bọt xâm thực cũng tạo ra các tia chất lỏng có vận tốc lên đến 280m/s.
Quá trình hình thành và sụp đổ bọt với năng lượng rất cao này tạo ra các lực cắt thủy động lực học và dao động siêu âm, làm vỡ và phá hủy thành tế bào của sinh vật – qua đó tiêu diệt chúng một cách hiệu quả.
Về mức độ chấp nhận đối với môi trường, hiện chưa có mối lo ngại nào về môi trường được biết đến hoặc dự kiến liên quan đến công nghệ có hỗ trợ siêu âm.

Hiệu quả sinh học của siêu âm

Một số nghiên cứu đã chứng minh rằng siêu âm có thể tác động hiệu quả đến vi rút và vi khuẩn. Các nghiên cứu khử trùng bằng thiết bị siêu âm để tiệt trùng các dòng chảy có lưu lượng thể tích 100 gpm (gallon mỗi phút), tương đương 23 m3/h, cho thấy mức giảm khoảng 7 log đối với vi rút bại liệt (< 5μm) và mức giảm 6–7 log đối với vi khuẩn Cryptosporidium parvum. Với giun tròn Heliminth ova, Ascaris (8–10μm) và động vật thân mềm ấu trùng veliger của vẹm ngựa vằn (70μm), tỷ lệ chết đạt 100%. Tỷ lệ chết tương tự đối với vẹm ngựa vằn đã được chứng minh trong các hệ thống dòng chảy có lưu lượng 600 gpm (Buchholz và cộng sự, 1998).
Tỷ lệ bất hoạt 100% đã đạt được ở các sinh vật lớn hơn và mức giảm 6–7 log ở vi khuẩn và vi rút. Với thời gian tiếp xúc 20 giây trong một hệ thống dòng chảy liên tục thử nghiệm, tỷ lệ bất hoạt đạt 93–98,6% đối với noãn nang Cryptosporidium và mức giảm 4 log đã đạt được với thời gian tiếp xúc 10 giây trong thiết bị phản ứng theo mẻ ở phòng thí nghiệm. Các mức bất hoạt cũng đã được báo cáo đối với Cryptosporidium parvum (7 log), các trứng giun sán còn sống (4,2 log), vi rút bại liệt (8 log), Salmonella sp. (9 log) và Echerichia coli (9 log) (Oemcke, 1999; Buchholz và cộng sự, 1998).
Giá trị log biểu thị số chữ số 9 trong tỷ lệ phần trăm giảm. Ví dụ, mức giảm 2 log có nghĩa là 99% sinh vật ban đầu có trong nước đã bị bất hoạt. Mức giảm 3 log có nghĩa là 99,9% đã bị bất hoạt, v.v.
Năng lực xử lý của các hệ thống siêu âm cũng phụ thuộc vào công suất được cung cấp. Các thiết bị siêu âm công suất cao/ cường độ cao cần thời gian tiếp xúc ngắn hơn để gây chết, nhờ đó cho phép xử lý ở lưu lượng cao hơn. Các hệ thống siêu âm như vậy có thể được sử dụng khi nạp và xả nước dằn tàu.
(xem Sassi và cộng sự 2005, tr. 49)

Lợi ích của việc trung hòa nước dằn tàu bằng siêu âm

• không dùng hóa chất
• thân thiện với môi trường
• hiệu quả và hiệu suất cao
• hiệu ứng hiệp đồng
• ít cần bảo trì
• vận hành an toàn và dễ dàng
• bền bỉ và đáng tin cậy
• có thể mở rộng đến mọi quy mô

Thiết bị siêu âm

Hielscher chuyên thiết kế và sản xuất thiết bị siêu âm công suất cao cấp công nghiệp để lắp đặt trong những môi trường khắt khe. Bụi & chất bẩn, độ ẩm cao và môi trường khắc nghiệt không làm hỏng các thiết bị siêu âm công nghiệp (dòng UIP). Những thiết bị chịu tải nặng này được chế tạo để vận hành liên tục (24h/ 7d). Các tủ được cấu hình sẵn, dễ lắp đặt và khởi động. Hệ thống siêu âm chỉ cần được kết nối với đường ống cấp từ két nước dằn tàu (cấp môi chất) và nguồn điện.
Các thiết bị siêu âm có kích thước khác nhau với công suất siêu âm 500W, 1kW, 1,5kW, 2kW, 4kW, 10kW và 16kW, có thể được lắp đặt dưới dạng thiết bị đơn lẻ hoặc cụm thiết bị, cho phép đạt được cấu hình và năng lực xử lý lý tưởng.
Hãy trao đổi với chúng tôi về thể tích cần xử lý của bạn! Chúng tôi rất sẵn lòng đề xuất cho bạn một hệ thống siêu âm phù hợp với các yêu cầu quy trình của bạn.

Hiệu ứng hiệp đồng với các phương pháp xử lý nước dằn tàu khác

Các nghiên cứu về công nghệ xử lý kết hợp đã chỉ ra rằng siêu âm tạo hiệu ứng hiệp đồng rất mạnh khi kết hợp với các phương pháp khử trùng nước dằn tàu khác, như ôzôn, clo hóa, tia UV, nhiệt độ hoặc áp suất cao. Nhờ dễ lắp đặt và yêu cầu ít không gian, thiết bị siêu âm đặc biệt phù hợp để nâng cấp và cải thiện các hệ thống trung hòa nước dằn tàu hiện có.
Hãy trao đổi với chúng tôi về môi trường xử lý của bạn! Chúng tôi rất sẵn lòng đề xuất cho bạn một hệ thống siêu âm phù hợp để cải tạo hệ thống trên tàu của bạn.