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超声波微生物灭菌
点击次数:378 发布时间:2019-06-19

超声波处理系统已证实可有效杀灭细菌,浮游生物和较大的生物。超声波压载水消除是一种机械/物理处理方法,可以避免在压载水中添加任何昂贵的活性化学物质。这确保了环境不被污染,同时对压载水中动植物有机体和微生物的破坏和灭活的有很高的生物效应。

使用背景

如果船舶没有货物或部分装载,则需要压载物来保持其稳定性和安全性。水通常用作压载物,但是当从源头收集时,一系列有机体会进入水中,通常是浮游生物群落组成,它们在目的地(异地)可能是一个全新的生态环境,可能会造成不必要的生物污染。为了避免这种可能的污染,我们必须使用有效的系统对压载水进行消毒。

水生物的入侵性传播已被世界环保基金 ( GEF) 认定为海洋面临 的四大威胁之一。可对环境、经济和公共卫生,造成极其严重的影响。为了避免引入有害软体动物(斑马贻贝,亚洲蛤蜊等),可采用各种压载水灭菌处理(也称为消毒或中和)。种常见的处理方法是对压载水进行化学清洗。 使用的化学用品对环境有害且价格昂贵。随着船舶压载水管理法律法规的不断增加,船舶上综合了各种压载水处理方法,如超声波消毒等。

超声波压载水灭菌

超声波压载水处理是一种机械/物理方法,避免使用有害和昂贵的化学物品。空化力可杀死小型水生生物和微生物。一些研究已经证明,超声波对斑马贻贝,线虫,细菌和病毒具有很高的生物效应。

超声空化消毒

高功率超声波在液体中产生空化气泡,这导致强烈的剪切力和高应力的产生。 当强烈的超声波耦合到液体中时,声波传播到液体介质中,导致高压和低压交替循环,速率取决于频率。在低压循环(稀疏阶段)期间,高强度超声波在液体中产生小的真空气泡或空隙。 当气泡达到不能再吸收能量的体积时,它们在高压循环(压缩阶段)期间剧烈塌陷。 这种现象称为空化现象。 在内爆期间,局部达到非常高的温度(约5,000K)和压力(约2,000atm)。 空化气泡的内爆也导致液体射流速度高达280m/s。

这种高能量的气泡产生和坍塌导致水动力剪切力和超声波振荡,破坏生物体的细胞壁 – 有效地杀死它们。超声波辅助技术对环境的影响,目前还没有已知或预期的环境问题。

超声波的生物学效应

一些研究证明,超声波可以有效地影响病毒和细菌。使用超声波装置对100gpm(加仑每分钟)的体积流进行消毒研究,相当于23 m3/ h,显示脊髓灰质炎病毒减少了7 log(<5μm),小隐孢子虫细菌减少了6-7 log。用线虫(Ascaris)(8-10μm)和软体动物斑纹贻贝(70μm),获得100%的死亡率。在600 gpm流动系统中,斑马贻贝的死亡率是相同的。

大型生物体的灭活率达到100%,细菌和病毒的灭活率降低了6-7个百分点。 在实验连续流动系统中暴露20秒,隐孢子虫ocyst的灭活率为93-98.6%,10秒时减少(4log),已在实验室间歇反应器中暴露。还报告了小隐孢子虫(7log)、活蠕虫卵(4.2log)、脊髓灰炎病毒(8log)、沙门氏菌(9log)和大肠埃希菌(9log)的失活率。

2 log 减少意味着初存在于水中的99%的生物已经失活。 3 log 减少意味着99.9%已被灭活等。

超声波系统的处理量也取决于输出的功率,高功率/高强度超声波装置只需要较少的暴露时间,便可灭活,因此允许处理更高的流速。这种超声波系统可用于压载和减压。

超声波压载水中和的好处

  • 非化学
  • 环保
  • 有效率
  • 协同效应
  • 低维护
  • 安全,简便的操作
  • 坚固可靠
  • 可扩展到任何尺寸

对联合处理技术的研究表明,超声波与其他压载水消毒方法(如臭氧,氯化,紫外线照射,温度或高压)结合使用时非常协同。 由于安装简便,空间要求低,超声波设备非常适合升级和改进现有的压载水中和系统。

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