Karma bir balast suyu arıtım sistemi ve elektrokimyasal teknoloji

The transportation of exotic species in ballast tanks is one of the most important environmental problems of the ship industry at the global levels. The technologies that will be adapted to both existing and new built ships should be developed immediately to minimize problems caused by the ballast water and sediment. There are a number of techniques taken into consideration to eliminate the organisms in ballast water. However, it is generally agreed that a single treatment method would not be sufficient to prevent the translocation these organisms. Consequently various projects which focus on the hybrid systems were initiated. These systems generally include one primary treatment and one or more secondary treatment techniques. Primary treatment is achieved by mechanical treatment such as filters. Secondary treatment may consist several physical and chemical options. Chlorine disinfection is one of the most applied techniques. The main subjects of concern about employing chlorine disinfection for ballast water organisms is the safety risk during handling and onboard storage of chlorine gas or HOCl solutions. On the other hand, electrochemically generation of disinfectants, especially oxidants as HOCl, is an emerging technique. Electrochemical generation of active chlorine on board would eliminate those unfavorable features of chlorine disinfection. This work has been prepared from the doctoral thesis which is titled as "Electrochemical Cell Application for Ballast Water Treatment" and submitted to Institute of Science and Technology of Istanbul Technical University. This study has been conducted within the project "BaWaPla - Sustainable Ballast Water Management Plant", funded by the European Union under contract number 031529, which is started at 15/11/2006 and finalized at 15/05/2010. A new hybrid ballast water treatment system has been developed within the project. This self-controlled system consists of filter systems, UV and electrochemical technologies. The electrochemical component of BaWaPla produces active substances onboard through electrolysis of seawater and eliminates the require-ment to carry or store hazardous and corrosive chemicals. A laboratory system has been prepared by Project partner LVPG GmbH, Germany and provided to Istanbul Technical University. This system is used for test assumptions and proposals for the best and optimal cell design. Employing electrolysis techniques to produce disinfectants, saline water/seawater is introduced into an electrochemical cell in the heart of the test system. Electrochemical reaction within the cell results in the production of highly effective "Hypochlorous acid rich" disinfectant. Disinfectant fluid can be affected by the design of the fluid path within the electrochemical cell, the selection of material used to produce the permeable membrane that separates the fluid paths or to direct solution past the anode and cathode (electrodes) as well as the electrical current applied to the electrodes. The choice of materials used for coating the relevant electrodes must also be considered. In this study five different electrochemical cells are assessed for BaWaPla system. The cells are supplied from FumaTech GmbH, Germany. The cells are referred as "standard cell, FTEC 100, FTEC 500, EC 100 Nr. 201, EC 100Nr. 240". The changing parameters of the cell designs are the geometry of electrodes, the dimensions of electrodes and the materials used for electrodes and their coatings. The results show that, the enlargement of electrode surface results in more chlorine figures in di-sinfectant. On the other hand, suitable electrode and coating material are essential for "reverse polarity" operation to avoid scaling of Ca2+ and Mg2+ on electrodes and clogging the membrane. Taken into consideration of these results of laboratory works, FumaTech GmbH produced new cells for BaWaPla. These cells have the electrode dimensions as FTEC 500 and the material used for electrodes and their coatings is the same as EC 100 Nr. 201. The cells have capacity of 500 L/h disinfectant production and they have the ability to be run reverse polarity so that a self cleaning process takes place. Six of these cells are employed within the land based pilot BaWaPla system at Blyth-England on August 2009. The pilot system achieved IMO (International Maritime Organi-zation) standards and it is ready for IMO approval. Keywords: Ballast water treatment, electrochemical cell, chlorine generation.Balast tanklarında taşınan yabancı türler dünya gemi inşa endüstrisinin küresel boyuttaki en önemli çevresel problemlerinden birisidir. Bu problemin çözümüne yönelik olarak son 10-15 yılda birçok çalışma tamamlanmıştır. Bununla birlikte bu çalışmalar, kullanılan yönteme ve balast suyunda yer alan organizmalara bağlı olarak farklı sonuçlar vermektedir. Bu nedenle günümüzde gemi üzerinde balast suyu arıtımı konusunda yapılan çalışmaların çoğu birden fazla yöntemin bir arada kullanıldığı karma sistemler üzerinde yoğunlaşmaktadır. Klor gerek içme suyu dezenfeksiyonunda kullanılan en eski ve en genel yöntem olması, gerekse büyük hacimlerdeki sularda istenmeyen organizmaları gidermede de kullanılabilmesi nedeniyle balast suyu dezenfeksiyonu için önemli bir alternatif oluşturmaktadır. Ancak başta klor olmak üzere, dezenfektanların gemi üzerinde depolanması ve kullanılması gemi ve mürettebat güvenliği açısından riskler içermektedir. Diğer taraftan Cl2 gazı HOCl olmak üzere çeşitli dezenfektanların elektrokimyasal olarak üretimi gün geçtikçe önem kazanmakta ve balast suyu arıtımı için de alternatif haline gelmektedir. Bu çalışma Avrupa Birliği 6. Çerçeve Programı tarafından desteklenen 031529 kontrat numaralı araştırma projesi BaWaPla (Sustainable Ballast Water Management Plant) sonunda hayata geçirilen filtre, UV ve elektrokimyasal teknolojilerin bir arada kullanıldığı karma sistem için elektrokimyasal hücrelerin geliştirilme ve optimizasyon aşamasındaki laboratuvar çalışmalarının bir kısmını içermektedir. 3.5 yıllık Proje süresinin iki yıllık dönemde birbirinden farklı şekilde tasarlanmış 5 elektroliz hücresi farklı çalışma koşullarında test edilmiştir. Laboratuvar çalışmalarının sonuçları dikkate alınarak yeni bir hücre tasarımı gerçekleştirilmiş ve işletim parametreleri belirlenmiştir. Geliştirilen hücreler, Ağustos ve Eylül 2009’da Blyth-İngiltere’de kurulan büyük ölçekli pilot sistemde de kullanılarak test edilmiştir. Gerçekleştirilen testlerde IMO (International Maritime Organization-Uluslararası Denizcilik Örgütü) tarafından imzaya açılan “Gemilerin Balast Suları ve Sedimanının Kontrolü ve Yönetimi” sözleşmesinde yer alan deşarj standartları sağlamıştır. BaWaPla sistemi, IMO onayına hazır durumdadır. Anahtar Kelimeler: Balast suyu arıtımı, elektrokimyasal hücre, klor üretimi