DE60015180T2

DE60015180T2 - Verfahren zur überwachung von unerwünschten organismen in wasserführenden systemen

Info

Publication number: DE60015180T2
Application number: DE60015180T
Authority: DE
Inventors: Anders Jelmert
Original assignee: Forinnova AS
Current assignee: Oceansaver AS
Priority date: 1999-11-15
Filing date: 2000-11-15
Publication date: 2005-10-20
Anticipated expiration: 2020-11-16
Also published as: EP1237822B1; EP1237822A1; NO314625B1; US7169310B2; NO995582D0; JP3868812B2; KR20020063892A; ATE280133T1; US20050247645A1; AU777707B2; JP2003514648A; NO995582L; WO2001036339A1; ES2231284T3; DE60015180D1; KR100706359B1; US6921488B1; AU1560901A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Behandlung von Wassersystemen, die potentiell unerwünschte Organismen enthalten, und insbesondere ein Verfahren zur Behandlung solcher Wassersysteme, um unerwünschte Organismen zu töten.
Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrifft die Behandlung von Schiffsballastwasser, um potentiell unerwünschte Organismen in dem Wasser zu töten, um zu verhindern, dass diese von einem Küstenbereich zu einem anderen transportiert werden.
Wie vorstehend angegeben, betrifft die Erfindung Wassersysteme. im allgemeinen, aber da Schiffsballastwasser international als Vektor für die Verlagerung von invasiven Meeresorganismen in Umgebungen, in die diese nicht gehören, anerkannt ist, betrifft die nachstehende Beschreibung hauptsächlich die Behandlung solcher Ballastwassersysteme.
Eine Anzahl von Untersuchungen, die darauf abzielten, Wege zum Verringern des Risikos für die Einführung von Meeresschädlingen über Ballastwasser zu finden, wurden durchgeführt, aber bisher wurden ökologisch annehmbare oder ökonomisch brauchbare Lösungen nicht erhalten.
Wenn ein Schiff in einem fremden Hafen Fracht ablädt, werden die resultierenden leeren Frachträume des Schiffs häufig mit dem lokalen Wasser als Ballast gefüllt, um das Schiff zu stabilisieren. Wenn es an einem anderen Hafen ankommt, um eine Ersatzfracht aufzunehmen, entlädt das Schiff typischerweise das vorherige lokale Ballastwasser, das nun zu einem fremden Ballastwasser wurde, in die Küstengewässer in oder nahe dem zweiten Hafen, wodurch nicht einheimische Organismen wie z.B. Krebstiere, Polychaete-Würmer, tubellarische Plattwürmer, Cnidarians und Weichtiere eingeführt werden. Selbst Fische wurden angetroffen (Carlton, T.C., u.a., Science Band 261:78–82, 1993). Von den Algengruppen herrschen Diatome vor, während Dinoflagellate gefunden wurden. Wie erwartet werden könnte, liegen auch Bakterien und Viren im Ballastwasser vor. Diese Verlagerung von Organismen kann eine schädliche (oder zumindest eine unbekannte) Wirkung auf das Ökosystem der aufnehmenden Küstengewässer haben.
Derzeit scheinen nur einige nicht-chemischen Kontrolloptionen leicht verfügbar zu sein, wie z.B. Ballastwasser-Aufnahmehandhabung, Austausch von Ballastwasser inmitten des Ozeans, wo das Ballastwasser durch Ozeanwasser ausgetauscht wird, und die Fähigkeit, die Erlaubnis von Schiffen zum Entladen zu reduzieren. Die Wirksamkeit der Handhabung der Aufnahme von Ballastwasser wird durch die Ballastanforderung von Schiffen begrenzt. Es gibt zwei Verfahren zum Ballastaustausch inmitten des Ozeans; erneute Ballastaufnahme und Ballastverdünnung (Spülen). Erneute Ballastaufnahme wird von der Schiffsindustrie für viele Schiffe als gefährlich betrachtet. Die Ballastverdünnung ist ein sichererer Vorgang, aber weniger effizient. Um eine angemessene Effizienz sicherzustellen, muss jeder Tank mit Wasser entsprechend 3–4 mal seinem eigenen Volumen gespült werden. Dies impliziert erhöhte Kosten für die Vorgänge (Kraftstoff und Arbeitskraft) zusätzlich zu einer signifikant kürzeren Lebensdauer der Ballastwasserpumpen.
Aufgrund von hohen Hafengebühren und zeitabhängigen laufenden Betriebskosten ist ein Behandlungsverfahren, das während der Ballastaufnahme, oder während sich das Schiff auf dem Weg befindet, oder während des Entladens des Ballastwassers durchgeführt werden kann, vorteilhaft.
Neben den angegebenen Ballastwasser-Handhabungsoptionen ist derzeit die einzige nicht-chemische Option für die Behandlung auf dem Weg die Wärmebehandlung unter Verwendung der Abwärme von den Schiffsmotoren, von der gezeigt wurde, dass sie gegen viele Planktonorganismen wirksam ist. Die Wirksamkeit hängt jedoch von der Umgebungsmeerestemperatur, durch die das Schiff fährt, ab. Die Kosten für die Implementierung eines solchen Verfahrens scheinen mit der derzeitigen technologischen Entwicklung unerschwinglich hoch.
Diese Option und weitere mögliche Behandlungsverfahren sind in einem Bericht von Ecoports (Oemchke, D (1999), "The treatment of ships' ballast water", Ecoports Monograph Serien Nr. 18 (Ports Corporation of Queensland, Brisbane)) beschrieben.
Die vorstehend angegebene Veröffentlichung offenbart, dass die Klärung durch Filtration oder Zyklontrennung ein Potential für die Ballastwasserbehandlung aufweisen kann. Diese Systeme sind für kleinere Organismen nicht wirksam, so dass eine sekundäre Behandlung erforderlich ist. Die Verwendung von UV-Strahlung und Hochleistungsultraschall wurde als mögliche sekundäre Behandlungsverfahren vorgeschlagen. Ferner wurde vorgeschlagen, Chemikalien wie z.B. Chlordioxid und Ozon zu verwenden, die aus der herkömmlichen Wasserbehandlungstechnologie bekannt sind.
Das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung, d.h. Wasserorganismen einem gasübersättigten Wasser auszusetzen, wurde unserer Kenntnis nach nicht als Verfahren für die Behandlung von Ballastwasser oder irgendeine andere Art von Wassersystemen verwendet oder vorgeschlagen.
Verschiedene Veröffentlichungen beschreiben Behandlungssysteme für Ballastwasser. Das US-Patent 5 192 451 offenbart ein Verfahren zum Kontrollieren des Wachstums von Zebramuscheln in Schiffsballastwasser durch Zugeben eines Polymers zum Ballastwasser. Die US-Patente 5 376 282 und 5 578 116 offenbaren die Verwendung eines Vakuums und von Rühren zum Verringern des gelösten Sauerstoffs von Wasser einer natürlichen Quelle insbesondere auf ein Niveau unterhalb jenem, das ausreicht, um die Überlebensatmung von Zebramuscheln zu unterstützen. Das US-Patent 3 676 983 offenbart eine Vorrichtung mit einer Vakuumkammer und einem Rührer zum Entfernen von Gasen aus einer Flüssigkeit. Das US-Patent 4 316 725 offenbart verschiedene Verfahren, einschließlich der Verwendung eines Vakuums, um gelösten Sauerstoff aus Wasser zu entfernen. Das US-Patent 3 251 357 offenbart das Einleiten von Verbrennungs/Gichtgasen in Wasser für die Behandlung des Wassers, um das Wachstum von z.B. Mikroorganismen zu hemmen.
Die Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zu schaffen, das die vorstehend angegebenen Probleme löst, d.h. die ungewollte Ausbreitung von biologischem Material durch Schiffsballastwasser.
Das Grundkonzept der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Zustand einer Gasübersättigung in dem Wasser herzustellen. Wir werden später in dieser Beschreibung dokumentieren, dass die Gasübersättigung auf einem ausreichenden Niveau für verschiedene und ziemlich unterschiedliche systematische Gruppen von Organismen tödlich ist, und es wird erwartet, dass ein solcher Zustand eine wesentliche Popula tion der im Wasser vorhandenen Organismen wirksam tötet.
Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann separat oder in Kombination mit anderen Behandlungssystemen wie z.B. Wärmebehandlung, Behandlung mit Chemikalien und so weiter verwendet werden.
Zusätzlich zu den vorstehend angegebenen Veröffentlichungen für die Behandlung von Ballastwassersystemen beschreiben verschiedene Veröffentlichungen Verfahren für die Zerstörung von biologischem Material und insbesondere Mikroorganismen.
Die Druckschrift DE 422074 beschreibt ein Verfahren für die Hemmung der korrosiven Aktivität von Schwefelbakterien durch Schaffen einer aeroben Umgebung.
Die Druckschrift DE 2733000 beschreibt ein Verfahren für die Zersetzung von Mikroorganismen, wobei eine wässerige Suspension mit einem komprimierten Gas beliefert wird. Die Suspension wird durch ein Zersetzungsmittel geführt, durch das der schnelle Druckabfall die Zellstruktur zerstört.
Die Druckschrift WO 98/46723 beschreibt ein Verfahren zum Spalten von Mikroorganismen, die gasförmige Stoffwechselprodukte erzeugen, und die Druckschrift US 5 816 181 beschreibt ein Behandlungssystem für Ballastwasser, bei dem das Wasser auf eine Temperatur erhitzt wird, die ausreicht, um die Mikroorganismen zu töten.
Das Konzept der Übersättigung eines Wassersystems mit einem Gas basiert auf den Feststellungen, dass ein übersättigter Zustand für die meisten Wasserorganismen schädlich ist.
Ein wesentliches Merkmal des Verfahrens der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, ein Niveau an Gasübersättigung in dem Wassersystem herzustellen, das ausreicht, um die ungewollten Organismen zu töten.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung die Einleitung von überschüssigem Gas in ein Wassersystem mit einem Druck, der höher ist als 1 atm, wobei ein ausreichendes übersättigtes Niveau für einen ausreichenden Zeitraum hergestellt wird, um fast alle der ungewollten Organismen in dem Wasser zu töten.
Die Menge an Gas, die in Wasser gelöst werden kann, die Sättigungskonzentration, ist zum Partialdruck des Gases in der Luft linear proportional, wie durch das Henry-Gesetz beschrieben.
Ein übersättigter Zustand ist in der vorliegenden Anmeldung als Konzentration von gelöstem Gas oberhalb der Gleichgewichtskonzentration von Gas bei 1 atm Druck definiert. Ein solches System befindet sich thermodynamisch nicht im Gleichgewicht und die Konzentration von Gas über die Zeit ändert sich aufgrund des Flusses über die Gas-Wasser-Grenzfläche(n).
Ein solcher Massentransport liegt vorwiegend an drei Faktoren: 1) dem Niveau an turbulentem Mischen, 2) der Menge an Oberfläche, die für den Gastransport zur Verfügung steht, und 3) der Verweilzeit von Gasblasen im Wasser.
Somit betreffen die bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung Systeme wie z.B. Schiffswasserballasttanks, die dazu konstruiert sind, die Rate des Massentransports zu senken, d.h. den übersättigten Zustand so lange wie möglich aufrechtzuerhalten. Solche Tanks können beispielsweise eine kleine Luft-Wasser-Grenzfläche aufweisen.
Wenn Fische gasübersättigtem Wasser ausgesetzt werden, können sie eine Gasblasenerkrankung erleiden. Die Gasblasenerkrankung ist potentiell tödlich und wird üblicherweise durch das Erscheinen von Blasen oder Pusteln unter der Haut erkannt. Die Environmental Protection Agency (EPO) hat diese Bedrohung für Fisch erkannt und hat Wasserqualitätsstandards für gelöste Gasniveaus auf 110% Sättigung festgelegt. Die Gasübersättigung ist auch für andere Organismen schädlich und schließlich tödlich, wie z.B. die Weichtiere Mya arenaria bei 114 % Sättigung (Bisker, R. u.a., The effect of various levels of air-supersaturated seawater on Mercenaria mercenaria (Linne), Mulinia lateralis (Say) and Mya arenaria Linne, with reference to gas-bubble disease, Journal of Shellfish Research, Band 5, Nr. 2, S. 97–102, 1985), und Argopecten irridans concentricus bei 116 (Bisker, R., u.a., The effect of air-supersaturated seawater on Argopecten irradians (Lamarck) and Crassostrea virginica (Gmelin) with reference to gas bubble trauma, Journal of Shellfish Research, Band 7, Nr. 1, S. 150, 1988), Subadults des Salzwasser-Tilapia Oreochromis spilurus bei 111,2 bis 113,4 % (Saeed, MO., u.a., Gas bubble disease in farmed fish in Saudi Arabia, Veterinary Record, Band 140, Nr. 26, S.682–684, 1997), Larven des weißen Stör Acipenser transmontanus bei 131 % (Counihan T.D. u.a., The effects of dissolved gas supersaturation on white sturgeon larvae, Transactions of the American Fisheries Society, Band 127, Nr. 2, S. 316–322, 1998) und erwachsenen Ochsenfrosch Rana catesbeiana bei 132,9 % (Colt J. u.a., Gas bubble trauma in the bullfrog Rana catesbeiana., Journal of the World Aquaculture Society, Band 18, Nr. 4, S. 229–236, 1987).
Somit betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Behandlung von Wassersystemen, wobei ein unter Druck gesetztes Gas in das Wasser eingeleitet wird, wobei ein Niveau an gelöstem Gas von mehr als 120 %, bevorzugter 140 % und am meisten bevorzugt über 160 % hergestellt wird, d.h. Übersättigungsniveaus, die für die Organismen in dem Wasser Mortalität verursachen.
Das Prinzip der Erfindung wurde in Bezug auf die Behandlung von Ballastwasser beschrieben. Das Wachstum von verschiedenen Organismen ist jedoch auch ein Problem in anderen Wassersystemen.
Kühlwassersysteme sind für die Kolonisation durch Wasserorganismen (Bewuchs) anfällig. Es ist wichtig, etwas zu unternehmen, um zu verhindern, dass Muscheln, Austern, Krebse und andere "Schädlinge", wie z.B. schleimbildende Bakterien, sich etablieren, da der Bio-Bewuchs ernste Probleme verursachen kann. Wenn der Bewuchs unkontrolliert vor sich geht, können die Kühlwasserdurchflüsse auf ein unangemessenes Niveau verringert werden, wobei den Umlaufpumpen oder Kondensatoren eine übermäßige Last auferlegt wird und die Wärmetauscher durch Schalen blockiert werden. Der Bewuchs führt letztlich zu Produktionsverlusten, einer Anlagenbeschädigung und hohen Wartungskosten. Der Bio-Bewuchs wurde normalerweise durch Zugeben von Chlor in Form von Natriumhypochlorit oder durch ein zeitweiliges Erhitzen des Kühlwassers kontrolliert.
Die Mehrheit der Bewuchsprobleme in Kühlwassern werden durch drei Spezies von Muscheln verursacht, die Meeresmuschel Mytilus edulis, die Brackwassermuschel Mytilopsis leucophaeata und die Süßwassermuschel Dreissena polymorpha.
Es wird erwartet, dass die vorliegende Erfindung auch bei der Behandlung von Kühlwassern bei z.B. der Stromerzeugung und auch in anderem Wasser, industrieller und kommunaler Verwendung von Wasser, wirksam ist.
Es ist bevorzugt, dass das Verfahren der vorliegenden Erfindung unter Verwendung der Erfindung in allen ihren vielen Ausführungsformen, wie vorstehend beschrieben, ausgeführt wird. Zusätzlich zu den vorstehend erwähnten neuen Merkmalen und Vorteilen sind weitere Aufgaben und Vorteile der vorliegenden Erfindung aus der folgenden Beschreibung der Zeichnungen und bevorzugten Ausführungsformen leicht ersichtlich.
1 zeigt eine Vorrichtung für die Behandlung von Ballastwasser.
2 zeigt eine alternative Ausführungsform einer Vorrichtung für die Behandlung von Ballastwasser.
3 zeigt in einem Querschnitt einen Ballasttank.
4 zeigt eine Vorrichtung für die Behandlung von Industriewasser wie z.B. Kühlwasser.
Beispiel 1
Messen der Wirkung der Gasübersättigung
Die hauptsächlichen bioziden Wirkungen der Behandlung werden als biologische Effekte einer auferlegten Gasübersättigung in Wasser und anschließenden Aufhebung der Übersättigung angenommen. Die Aufhebung der Übersättigung ist die passive Bewegung zurück zum Sättigungsgleichgewicht, die durch den Atmosphärendruck, die Temperatur, die Oberfläche und die Turbulenz der Wassermasse, z.B. durch Schwappen im oberen Teil des Tanks, gesteuert wird.
Das zu behandelnde Wasser wird durch eine Pumpe transportiert, die einen Druck erzeugt, der höher ist als der Umgebungsdruck an Oberflächenwasser. Auf der mit Druck beaufschlagten Seite der Pumpe liefert ein Gaskompressor komprimiertes Gas, wahlweise durch einen Diffusor, in den Wasserstrom.
Der Gasdiffusor stellt drei wichtige Funktionen sicher:

1) Erzeugen einer großen Oberfläche, die einen schnellen Massentransport von Gas in das Wasser erleichtert, wobei somit die Kontaktzeit verringert wird, die zum Erzeugen einer Übersättigung erforderlich ist.
2) Erzeugen von zahlreichen kleinen Gasblasen, die das Schwimmen von verschiedenen Schalen tragenden Organismen erleichtern, wobei die Blasen in den Schalen eingeschlossen werden können.
3) Erzeugen einer großen hydrophilen/hydrophoben Oberfläche, wobei hydrophobe Bakterien zu den Oberflächenschichten transportiert und dort angereichert werden, wo sie den Abbau von schwimmenden Organismen verstärken können.

Verschiedene Gase können für diesen Zweck verwendet werden, aber da Luft sowohl allgegenwärtig als auch kostenlos ist, wäre Luft die natürliche Wahl für die meisten Anwendungen. Für spezielle Anwendungen könnten andere Gase wie z.B. Stickstoff verwendet werden.
Ein MosselMonitor^® wurde von KEMA entwickelt und dieser ermöglicht uns, die Klappenaktivität der Muscheln genau aufzuzeichnen. Durch Anbringen von Sensoren an den Muscheln können wir das Verhalten der Muscheln unter Wasser aufzeichnen. Dieses Modellsystem wird verwendet, um den Effekt von verschiedenen Übersättigungsniveaus auf die Zebramuschel Dreissena polymorpha zu bestimmen.
Ein weiteres relevantes Testmodell wären verschiedene Lebensstadien der Salzwassergarnele Artemia sp.
Die Konzentration an gelöstem Gas wurde unter Verwendung eines Messgeräts für gesamtes gelöstes Gas, z.B. eines Comon TBOC-L-Abtastmessers, gemessen.
Beispiel 2
Die Wirkung der Luftübersättigung auf Naupilus-Larven von Artemia sp.
Materialien und Verfahren
Zysten von Artemia naupleii wurden ausgebrütet und mit 0,2 Gramm DC DHA Selco-Anreicherung pro Liter Kultur (sowohl Zysten als auch Anreicherung: INVE Aquaculture, Hogveld 91 Denermunde, Belgien) am Tag nach dem Ausbrüten angereichert. Die Kultur wurde in Meereswasser bei 34,7 ppt bei 26°C in Tanks von 250 l gezüchtet. Die Naupleii wurden geerntet, konzentriert und in einem Tank von 70 l mit Belüftung und Sauerstoffanreicherung mit einer Dichte von 1100 Naupleii pro ml gelagert. Die Temperatur im Lagertank betrug 14 °C. Zwei ml von Artemia naupleii (d.h. ungefähr 2200) wurden vom Lagertank gesammelt und in jedem von zwei Tanks aus rostfreiem Stahl, die mit 22 Liter Meereswasser gefüllt waren (34,7 ppt), verteilt. Die Tanks weisen ein Gesamtvolumen von 26 Litern auf und die Temperatur während des ganzen Versuchs wurde auf 12,5 ± 0,5 °C gehalten. Eine Einheit wurde Gasübersättigung ausgesetzt und eine Einheit diente als Kontrolle.
Die Versuchseinheit wurde mit einem Rohr (Fini Typ Big pioneer 255, Zola Predosa Bo, Italien) versorgt, das unter Druck gesetzte Luft durch einen Keramikdiffusor (Birger Christensen, Postfach 13, N-1309 Rud, Norwegen), einen Druckmesser und einen Auslass mit einem Ventil lieferte. Die Kontrolleinheit wurde mit einer Luftzufuhr und einem Auslass versorgt.
Wenn die Naupleii verteilt waren, wurden die Einheiten verschlossen und komprimierte Luft mit 3 bar wurde zum Diffusor geliefert. Als sich der Druck in der Einheit aufbaute, wurde das Auslassventil geregelt, um einen Druck von 1 atm über dem Umgebungsdruck zu ergeben. Das Auslassgas wurde durch ein Rohr in einen Wasserbecher geleitet, der die Untersuchung des Flusses unterstützte sowie die Messungen der Luftströmung durch das System erleichterte. In der Kontrolleinheit wurde der Druck auf Umgebungsdruck gehalten und die Luft wurde mit demselben Fluss wie in der Versuchseinheit zugeführt.
Die Naupleii wurden in den Einheiten für 18 h gehalten, und als der Versuch beendet wurde, wurde das Auslassventil eingestellt, um den Druck aufzuheben, um nach einer Stunde Umgebungsdruck zu ergeben.
Die Gasübersättigung wurde durch einen Weiss-Sättigungsmesser (Eco Enterprises, Seattle WN, USA) gemessen, bevor die Probennahme begann.
Für jede Stunde nach der Druckaufhebung wurden 11 Chargen Wasser von den Einheiten durch ein Sieb (80 μm Maschenweite) dreifach gesammelt und die Anzahl von Artemia naupleii wurde in einem Binokularmikroskop beobachtet. Bewegungsunfähige Naupleii oder solche mit offensichtlicher Verschlechterung wurden im Gegensatz zu sich bewegenden In dividuen als tot bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 angegeben.
Ergebnisse:
Die Stickstoffübersättigung wurde nach der Einstellung auf die Bunsen-Koeffizienten-Temperatur, Salzhaltigkeit und Sauerstoffsättigung auf 119 % berechnet.
Tabelle 1
Anzahl von Naupleii, die aus den Tanks in den 6 Stunden nach dem Aufheben des Drucks wiedergewonnen wurden. Ein bedeutete eine vollständige Probennahme der restlichen 6 Liter Meereswasser.
Die Anzahl von Naupleii, die in der Kontrolleinheit wiedergewonnen wurden, war nach dem Versuch 1109, was 56,3 % der Anfangszahl von zugegebenen Naupleii darstellt. In der Übersättigungseinheit war die Anzahl von wiedergewonnenen Naupleii 832, was 38,7 % der anfänglich zugegebenen Naupleii darstellt (Tabelle 1).
Die Anzahl von wiedergewonnenen lebenden Naupleii in den beiden Einheiten war 1109 von der Kontrolleinheit und 673 in der Übersättigungseinheit, was 51,1 bzw. 31,3 % der An fangszahlen entspricht.
Obwohl die Anfangszahlen der Naupleii in den zwei Einheiten geringfügig unterschiedlich waren, sollte es möglich sein, eine Nullhypothese ohne Unterschied zwischen den Behandlungen zu testen.
Der Unterschied der übersättigten Einheit ist von der Kontrolleinheit beim Niveau von p=0,001 gemäß dem Chi-Quadrat-Test signifikant verschieden.
Wir folgern somit, dass das Aussetzen der Luftübersättigung von bis zu 119 % für 20 Stunden die Sterblichkeit von Artemia naupleii signifikant erhöht (p=0,001 Chi-Quadrat).
Beispiel 3
Vorrichtung zur Ballastwasserbehandlung
1 zeigt einen schematischen Aufbau eines Behandlungssystems für Ballastwasser. Die in 1 gezeigte Ausführungsform wird zu existierenden Ballastwassersystemen im Schiff hinzugefügt. Das Ballastwasser wird von der Außenseite des Schiffs genommen und wird durch die eigene Ballastpumpe 10 des Schiffs gepumpt. Ein Luftkompressor 20 liefert komprimierte Luft durch einen Diffusor 30 in den Ballastwasserstrom auf der mit Druck beaufschlagten Seite der Ballastwasserpumpe. Ein Rückspülventil 40 verhindert, dass das unter Druck gesetzte Wasser in den Luftkompressor 20 gelangt. Auf dem Weg zu den Ballasttanks meldet ein Messgerät 50 für die Übersättigung an eine Steuereinheit/ein Protokoll-PLS, die/das den Luftkompressor 20 steuert. Wahlweise kann ein Übersättigungsmesser 70 in den Ballasttanks an das PLS melden. Das vorgeschlagene Behandlungssystem kann leicht in existierenden Schiffen (nachge rüstet) installiert werden.
Wenn, wie in 2 gezeigt, die Pumpe eine ausreichende Saugwirkung vor dem Zentrifugalkopf ausübt, kann alternativ Luft durch diese Saugwirkung allein durch einen Lufteinlass über der Wasseroberfläche in den Wasserstrom eingelassen werden.
Dieses System kann auch leicht zum existierenden Ballastwassersystem des Schiffs hinzugefügt werden. Ballastwasser wird durch die eigene Ballastpumpe 10' des Schiffs gepumpt. Luft wird entweder durch ein Rohr, das von einem Oberflächenniveau über dem Meer eintritt, oder vom Maschinenraum zugeführt. Vorzugsweise wird die Luft auf der Saugseite der Pumpe eingeleitet. Ein Rückspülventil 20' verhindert das Überlaufen von Wasser in den Maschinenraum oder die Rohrleitung, wenn ein höherer Druck als Umgebungsluftdruck im Wasserstrom auftreten sollte. Auf dem Weg zur Ballastpumpe meldet ein Messgerät 40' für die Übersättigung an eine Steuereinheit/ein Protokoll-PLS 50', die/das ein Luftregelventil 30' steuert. Wahlweise können die Übersättigungsmesser 60' in den Ballasttanks an das PLS melden.
Beispiel 4
Ballasttank
3 zeigt einen Querschnitt eines modernen Tankgefäßes.
Stützstrukturkomponenten sind der Deutlichkeit halber weggelassen. Die Oberfläche ist im Vergleich zum Volumen des Ballastwassers relativ klein, was folglich einen langsamen Austausch von Gas über die Luft/Wasser-Oberfläche sicherstellt.
Beispiel 5
Behandlungssystem für Kühlwassersysteme
4 zeigt eine Behandlungsvorrichtung für die Industriewasserverwendung, z.B. Kühlwasser. Das System kann eine zweckorientierte Pumpe 10" verwenden oder an die existierende Wasserpumpe angefügt sein. Ein Luftkompressor 20" liefert komprimierte Luft durch einen Diffusor 30" in den Wasserstrom auf der mit Druck beaufschlagten Seite der Wasserpumpe. Ein Rückspülventil 40' verhindert, dass unter Druck gesetztes Wasser in den Luftkompressor gelangt. Auf dem Weg zur industriellen Anwendung 70" meldet ein Messgerät 50" für Übersättigung an eine Steuereinheit/ein Protokoll-PLS 60", die/das den Luftkompressor steuert. Ein Übersättigungsmesser 80" in der industriellen Anwendung 70" kann an das PLS melden. Das Wasser kann zum Vorratsbehälter zurückgeführt werden.

Claims

Verfahren zur Behandlung eines Wassersystems, d.h. zum Verhindern des Überlebens von Organismen in dem Wasser, dadurch gekennzeichnet, dass ein unter Druck gesetztes Gas zu dem Wassersystem eingeleitet wird, wobei die Menge des gelieferten Gases höher als der Fluss des Gases durch die Luft-Wasser-Grenzoberfläche ist und so ein Zustand erzeugt wird, in dem die Menge des in dem Wassersystem gelösten Gases höher als das Sättigungsniveau des Gases in dem Wassersystem bei 1 atm Druck ist, und dass dieser Zustand über eine ausreichende Zeit zum Töten einer wesentlichen Menge der Organismen aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge gelösten Gases auf einem Niveau von mehr als 120 % bezogen auf das Sättigungsniveau bei einer 1 atm Druck liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge gelösten Gases auf einem Niveau von mehr als 140 % bezogen auf das Sättigungsniveau bei einer 1 atm Druck liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge gelösten Gases auf einem Niveau von mehr als 160 % bezogen auf das Sättigungsniveau bei einer 1 atm Druck liegt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gasübersättigte Zustand in dem Wassersystem für mehr als eine Stunde aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gasübersättigte Zustand in dem Wassersystem für mehr als 12 Stunden, vorzugsweise mehr als 24 Stunden und am meisten bevorzugt mehr als 72 Stunden aufrechterhalten wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der gasübersättigte Zustand in dem Wassersystem durch Einsetzen eines Kompressors (20) eingeleitet wird, der unter Druck gesetztes Gas in das Wasser, optional durch einen Diffusor (40), liefert.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Luft ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas Stickstoff ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wassersystem ein Ballastwassersystem eines Schiffes ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wassersystem ein Kühlwassersystem oder eine Wasserversorgung für Industrieprozesse bzw. -verfahren oder ein Kanal- oder Flusssystem ist, wodurch eine Ausbreitung unerwünschter Organismen vermieden werden sollte.