Raporty IChTJ. Seria B nr 2/2020




WYTYCZNE DO BUDOWY RADIACYJNEJ INSTALACJI OBRÓBKI WÓD BALASTOWYCH PRZY UŻYCIU WIĄZKI ELEKTRONÓW

(Guidelines for the construction of radiation installation for ballast water treatment using electron beam)

Zbigniew Zimek

Plik do pobrania (PDF 2.3 MB)

Termin „wody balastowe” odnosi się do wody wraz z zawiesiną pobranej przez statek w celu kontroli parametrów jego pływalności, takich jak przegłębienie, przechył, zanurzenie, stateczność czy naprężenia. Jak już wcześniej ustalono, wody balastowe pobrane na początku podróży statku zawierają różne morskie organizmy, takie jak plankton, bakterie czy skorupiaki, w tym szkodliwe organizmy wodne i patogeny. Obecne prawo międzynarodowe reguluje postępowanie z wodami balastowymi, które polega na ich utylizacji z zastosowaniem metod mechanicznych, fizycznych, chemicznych i biologicznych, pojedynczo bądź w kombinacjach, w celu usunięcia, unieszkodliwienia lub uniknięcia poboru bądź zrzutu szkodliwych organizmów wodnych i patogenów zawartych w wodach balastowych i osadach. Jeszcze jedną perspektywiczną metodą odkażania wód balastowych możne być metoda z wykorzystaniem promieniowania jonizującego, a szczególnie wiązki przyspieszonych elektronów. Badania utylizacji ścieków i osadów komunalnych mają swoje źródło w prowadzonych od początku lat siedemdziesiątych szeroko zakrojonych pracach dotyczących dezynfekcji z użyciem wiązki elektronów, które potwierdziły skuteczność metody radiacyjnej.
W raporcie przedstawiono założenia do budowy modułu higienizacji radiacyjnej wód balastowych które obejmują: przegląd dotychczasowych doświadczeń w zastosowaniu techniki radiacyjnej do higienizacji ścieków, opis procesu technologicznego obróbki radiacyjnej wód balastowych, określenie wydajności procesu radiacyjnej obróbki wód balastowych, dyskusję na temat wyboru akceleratora i technologii napromieniania osadów, ustalenie wytycznych do budowy instalacji akceleratora i osłon biologicznych oraz omówienie zagadnień ochrony radiologicznej. Zaprezentowano też kluczowe elementy urządzeń instalacji radiacyjnej przeznaczonej do prowadzenia obróbki radiacyjnej wód balastowych oraz wyspecyfikowano istotne elementy akceleratora.
Przeprowadzona ocena wydajności metody radiacyjnej w zastosowaniu do procesu higienizacji wód balastowych wykazała, że oprócz eliminacji uciążliwych zagrożeń ekologicznych możliwe jest osiągnięcie dużej wydajności instalacji. Do wad metody radiacyjnej należą: sto-sunkowo wysokie koszty inwestycyjne i dodatkowe wymagania dotyczące kwalifikacji obsługi. Jednak ze względu na wzrost wymagań w zakresie ochrony środowiska metoda radiacyjna może okazać się konkurencyjna w stosunku do innych obecnie stosowanych rozwiązań.


The term ‘ballast water’ refers to the water together with the suspension taken up by the ship to control buoyancy parameters such as trim, heel, draft, stability or stress of the ship. As established in the past, ballast water collected at the beginning of a ship's journey contains various marine organisms such as plankton, bacteria or crustaceans including harmful aquatic organisms and pathogens. Currently existing international law regulates the handling of ballast water through its utilization using mechanical, physical, chemical and biological methods individually or in combination to remove, neutralize or avoid the collection or discharge of harmful aquatic organisms and pathogens in contained ballast water and sediments. The use of ionizing radiation, and especially the beam of accelerated electrons, can be considered as another perspective method for ballast water decontamination. Research on the utilization of sewage and municipal sewage sludge have their source in extensive work on disinfection using an electron beam, conducted since the beginning of the 1970s, which confirmed the effectiveness of the radiation method.
The report presents guidelines for the construction of a radiation ballast module for ballast water, which includes: review of previous experience in the use of radiation technique for wastewater decontamination, a description of the technological process of radiation treatment of ballast water, determination of the process efficiency of ballast water radiation treatment, discussion on the choice of accelerator and technology of sludge irradiation, definition of guidelines for the accelerator and biological shields installation, and discussion of radiation protection issues. The report presents key elements of radiation system devices intended for ballast water radiation treatment and important accelerator elements were specified.
The assessment of the efficiency of the radiation method applied to the ballast water decontamination process has shown that in addition to eliminating arduous ecological hazards, it is possible to achieve high installation efficiency. The disadvantages of the radiation method are relatively high investment costs and special requirements for service qualifications. However, due to the increasing requirements in the field of environmental protection, the radiation method may prove competitive compared to other currently used solutions.