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超聲波微生物滅菌
超聲波處理系統(tǒng)已證實可有效殺滅細菌，浮游生物和較大的生物。超聲波壓載水消除是一種機械/物理處理方法，可以避免在壓載水中添加任何昂貴的活性化學物質(zhì)。這確保了環(huán)境不被污染，同時對壓載水中動植物有機體和微生物的破壞和滅活的有很高的生物效應(yīng)。
使用背景
如果船舶沒有貨物或部分裝載，則需要壓載物來保持其穩(wěn)定性和安全性。水通常用作壓載物，但是當從源頭收集時，一系列有機體會進入水中，通常是浮游生物群落組成，它們在目的地（異地）可能是一個全新的生態(tài)環(huán)境，可能會造成不必要的生物污染。為了避免這種可能的污染，我們必須使用有效的系統(tǒng)對壓載水進行消毒。
水生物的入侵性傳播已被世界環(huán)保基金 ( GEF) 認定為海洋面臨 的四大威脅之一?？蓪Νh(huán)境、經(jīng)濟和公共衛(wèi)生，造成極其嚴重的影響。為了避免引入有害軟體動物（斑馬貽貝，亞洲蛤蜊等），可采用各種壓載水滅菌處理(也稱為消毒或中和)。種常見的處理方法是對壓載水進行化學清洗。 使用的化學用品對環(huán)境有害且價格昂貴。隨著船舶壓載水管理法律法規(guī)的不斷增加，船舶上綜合了各種壓載水處理方法，如超聲波消毒等。
超聲波壓載水滅菌
超聲波壓載水處理是一種機械/物理方法，避免使用有害和昂貴的化學物品。空化力可殺死小型水生生物和微生物。一些研究已經(jīng)證明，超聲波對斑馬貽貝，線蟲，細菌和病毒具有很高的生物效應(yīng)。
超聲空化消毒
高功率超聲波在液體中產(chǎn)生空化氣泡，這導致強烈的剪切力和高應(yīng)力的產(chǎn)生。 當強烈的超聲波耦合到液體中時，聲波傳播到液體介質(zhì)中，導致高壓和低壓交替循環(huán)，速率取決于頻率。在低壓循環(huán)（稀疏階段）期間，高強度超聲波在液體中產(chǎn)生小的真空氣泡或空隙。 當氣泡達到不能再吸收能量的體積時，它們在高壓循環(huán)（壓縮階段）期間劇烈塌陷。 這種現(xiàn)象稱為空化現(xiàn)象。 在內(nèi)爆期間，局部達到非常高的溫度（約5,000K）和壓力（約2,000atm）。 空化氣泡的內(nèi)爆也導致液體射流速度高達280m/s。
這種高能量的氣泡產(chǎn)生和坍塌導致水動力剪切力和超聲波振蕩，破壞生物體的細胞壁 – 有效地殺死它們。超聲波輔助技術(shù)對環(huán)境的影響，目前還沒有已知或預期的環(huán)境問題。
超聲波的生物學效應(yīng)
一些研究證明，超聲波可以有效地影響病毒和細菌。使用超聲波裝置對100gpm（加侖每分鐘）的體積流進行消毒研究，相當于23 m3/ h，顯示脊髓灰質(zhì)炎病毒減少了7 log（<5μm），小隱孢子蟲細菌減少了6-7 log。用線蟲（Ascaris）（8-10μm）和軟體動物斑紋貽貝（70μm），獲得100%的死亡率。在600 gpm流動系統(tǒng)中，斑馬貽貝的死亡率是相同的。
大型生物體的滅活率達到100％，細菌和病毒的滅活率降低了6-7個百分點。 在實驗連續(xù)流動系統(tǒng)中暴露20秒，隱孢子蟲ocyst的滅活率為93-98.6％，10秒時減少（4log）,已在實驗室間歇反應(yīng)器中暴露。還報告了小隱孢子蟲（7log）、活蠕蟲卵（4.2log）、脊髓灰炎病毒（8log）、沙門氏菌（9log）和大腸埃希菌（9log）的失活率。
2 log 減少意味著初存在于水中的99％的生物已經(jīng)失活。 3 log 減少意味著99.9％已被滅活等。
超聲波系統(tǒng)的處理量也取決于輸出的功率，高功率/高強度超聲波裝置只需要較少的暴露時間，便可滅活，因此允許處理更高的流速。這種超聲波系統(tǒng)可用于壓載和減壓。
超聲波壓載水中和的好處
- 非化學
- 環(huán)保
- 有效率
- 協(xié)同效應(yīng)
- 低維護
- 安全，簡便的操作
- 堅固可靠
- 可擴展到任何尺寸
對聯(lián)合處理技術(shù)的研究表明，超聲波與其他壓載水消毒方法（如臭氧，氯化，紫外線照射，溫度或高壓）結(jié)合使用時非常協(xié)同。 由于安裝簡便，空間要求低，超聲波設(shè)備非常適合升級和改進現(xiàn)有的壓載水中和系統(tǒng)。
