Начало формы КАНАЕВ А.Т., КАЙЫРМАНОВА Г.К., КАРАТАЕВА

КАНАЕВ А.Т., КАЙЫРМАНОВА Г.К., КАРАТАЕВА М.Б.,
СЕРИКБАЕВА Ш.А., ТАУАСАРОВА М.К.
ИЗУЧЕНИЕ МИКРОБОЦЕНОЗОВ ВОДОВОДА ГОРЯЧЕЙ ВОДЫ г. АЛМАТЫ
(Казахский Национальный Университет им. аль-Фараби)
Исследованы пробы горячей воды. Были выявлены накопительные культуры,
участвующие в процессах коррозии и влияющие на скорость коррозии внутренней
поверхности трубопроводов тепловой сети г.Алматы.
В последние годы микробиологические повреждения промышленных материалов
вызывают интерес у микробиологов, биотехнологов и др. К микробиологическим
повреждениям относят любые нежелательные изменения в свойствах материалов, которые
вызываются прижизненной деятельностью микроорганизмов. Проблема
микробиологических повреждений является актуальной, но в нашей республике ей до сих
пор не уделено достаточного внимания. Серьезность этой проблемы требует разработки
новых физико-химических методов диагностики коррозионных повреждений. Сведения о
роли микробиологического фактора в повреждениях промышленных материалов
накапливаются, обобщаются и подсчитываются убытки, наносимые экономике.
Развитие микроорганизмов на поверхности судов, гидросооружений, трубопроводов и
других металлоконструкций приводит к коррозии и биообрастанию, тем самым, оказывая
разрушительное действие. Так слой микроорганизмов, покрывающих изнутри нефтепровод
от Аляски на северо-американском континенте, ежедневно приносит нефтяной компании в
1 миллион долларов [1].
Большое внимание привлекает вопрос участия микроорганизмов в процессах
внутренней коррозии трубопроводов муниципальных тепловых сетей. Магистральные
трубопроводы, как правило, изготовлены из низколегированной углеродистой стали типа
стали-3 (98,98% Fe). Проблема борьбы с наружной коррозией трубопроводов связана с
повреждениями обшивки и в значительной степени решена, в то время как внутренняя
коррозия в отдельных районах составляет до 80% от общей. В крупных городах в
результате внутренней коррозии магистралей тепловых сетей ежегодно из строя выходят
несколько километров трубопроводов.
По данным G.Booth [2] более 50% повреждений металлических сооружений
трубопроводов обусловлено деятельностью сульфатредуцирующих бактерий.
Сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) являются основными возбудителями микробной
коррозии. Они ответственны за восстановление сульфатов до сероводорода. Голландские
исследователи Кюр и Ван дер Флюгт [2] первыми обратили внимание на тот факт, что
среда, в которой идет активная анаэробная коррозия железа и стали, содержит
значительные количества СРБ. Использование сульфата в качестве конечного акцептора
электронов с образованием сероводорода, так называемая диссимиляторная
сульфатредукция, присуща высокоспециализированной группе микроорганизмов облигатно-анаэробным сульфатредуцирующим бактериям.
Вызываемая микроорганизмами коррозия может сократить время эксплуатации
материалов, используемых для упаковки ядерных отходов в подземных захоронениях. Этот
вывод сделан американскими учеными на основании экспериментов с микроорганизмами,
полученными из образцов горных пород захоронения и материала контейнера [3].
Цель данного исследования - выявление штаммов микроорганизмов, участвующих в
процессе внутренней коррозии трубопроводов муниципальных тепловых сетей г.Алматы.
Исследовались пробы горячей воды, отобранные из пробоотборников на насосных
станциях тепловых сетей (насосная станция №2 (Виноградова-Байзакова) и ЦТРП
(Центрально-тепло-распределительный пункт, Толе би - Мате Залки) г.Алматы.
Посредством ЭВ-74 на месте отбора определялись рН и ОВП проб горячей воды.
Изучалось общее количество микроорганизмов по методу Коха [4]. Осуществлялись посевы
на следующие питательные среды: для определения аэробных микроорганизмов на мясопептонный агар; для количественного учета микроскопических дрожжей и грибов на среду-
сусло-агар и среду-Чапека-7; для выявления бактерий групп кишечной палочки
использовали среду ЭНДО; для определения концентрации железоокисляющих бактерийсреда Сильвермана и Люндгрена; для накопления микробов первой и второй фазы
нитрификации использовалась среда Виноградского; для определения концентрации
сульфатвосстанавливающих бактерий - специальная минеральная среда; среда Бейеринка
- для накопления микробов, ведущие процесс денитрификации; для выявления водород
окисляющих бактерий - среда Руланда; наличие углеводородокисляющих бактерий
определяли на среде Ворошиловой-Диановой [5].
Для определения скорости коррозии использовались образцы стали, изготовленные из
углеродистой стали типа стали-3. Изучение коррозии образцов стали-3 проводили в
вариантах с накопительными культурами и средами, указанными выше и в варианте без
культур в качалочных условиях 220 об/мин в течение 45 суток.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ
В литературе имеются данные, отражающие распространение коррозионно - опасных
бактерий, окисляющих соединения железа в водоводах с умеренной температурой и
реакцией воды, близкой к нейтральной [6]. На примере изучения тепловой сети закрытого
типа, снабженной пресной водой, было выявлено, что в магистралях широко
распространены термофильные коррозионно-опасные бактерии циклов железа и серы,
среди них - микроаэробные железоокисляющие бактерии, тионовые и анаэробные железои сульфатвосстанавливающие.
Исследование проб горячей воды выявило аэробные железоокисляющие бактерии,
нитри-фицирующие бактерии рода Nitrosomonas, анаэробные сульфатвосстанавливающие
и денитрифицирующие бактерии, ведущие процесс денитрификации в присутствии серы. В
основном, все накопительные культуры этих микроорганизмов оказались термофильными.
Это можно объяснить тем, что температура горячей воды в трубопроводах от 500С до
1250С. Численность микроорганизмов практически во всех исследованных пробах горячей
воды колебалась от 0 до 5*105 кл/мл воды. Общее микробное число (ОМЧ) составляет
2*104 кл/мл при температуре 37оС, тогда как при температуре 60оС их количество
достигает 6,5*103 кл/мл. Наблюдается относительная обсемененность воды дрожжами как
при температуре 37оС (5,1*104кл/мл), так и при 60оС (3,6*104 кл/мл). Нужно отметить, что
рост этих культур на соответствующих питательных средах очень медленный.
Накопительные культуры этих микроорганизмов были использованы в лабораторных
опытах для изучения коррозии пластин стали-3. Лабораторные опыты показали, что
бактериальной активности принадле-жит важнейшая роль в развитии коррозионных
процессов на пластинах стали-3. При использовании стальных пластинок размером
1,5/2,5см, массой 6,550 г в процессе коррозии убыль массы пластины составляла от 210 мг
до 365 мг за 45 суток в варианте - среда с накопительными культурами, а варианте без
культур коррозия пластины намного замедлена, и массовая потеря составляла до 145мг.
Скорость коррозии в средах известного состава отличается. Жизнедеятельность бактерий
усиливает коррозию в первом варианте, но в то же время к 45 суткам коррозия пластин-3 в
обоих вариантах заметно приостановилась. Это явление можно объяснить тем, что на
поверхности пластины образовался рыхлый слой из окисей и гидроокисей железа, который
временно предохраняет от дальнейшего развития коррозии.
Известно, что в коррозионных отложениях внутренней поверхности трубопроводов
обратной магистрали распространены термофильные сульфатредуцируюшие бактерии,
окисляющие органические вещества и водород [7]. Рентгено-фазовый анализ выявил
присутствие в отложениях минералов железа (Fe2+ и Fe3+) и отсутствие соединений,
содержащих серу, хотя элементная сера в отложениях была найдена. Рассматривая
комплекс процессов, протекающих в коррозионных отложениях, а именно, образование
сероводорода микроорганизмами, участие его в абиогенных реакциях с оксидами железа и
образование элементной серы, был сделан вывод о том, что появление вторичного
сероводорода в водопроводной воде в условиях быстрого подъема температуры до 1001200С при ремонте труб связано с гидролитическим разложением серы (S 0).
По характеру водовода, исследованные точки, были разделены на следующие группы:
горячая вода из трубопроводов в тепловой сети ЦТРП и НС-2. Как видно из таблицы
химический состав воды ЦТРП и НС-2 практически одинаков.
Таблица. Химический состав горячей воды.
Свойства
ЦТРП
НС-2
Жесткость воды (мг*экв/л)
4,1
4,0
Щелочность (гидратная /общая)
0,15/2,2
0,1/2,4
ИОМС (мг/л)
0,51
0,52
Нефтепродукты (мг/л)
0,15
0,15
Железо (мг/л)
0,04
0,04
рН
8,4
8,4
(В состав ИОМС входит до 90% аминофосфоновых кислот и до 10% фосфолированных
полиаминов, ПДК в сетевой воде - 4 мг/л).
Таким образом, различные микроорганизмы оказывают значительное влияние на
коррозию внутренней поверхности трубопроводов тепловой сетей. Разрушительное
действие денитрифици-рующих, сульфатвосстанавливающих и железоокисляющих
бактерий практически одинаковое. Поэтому надо учитывать микробиологический фактор
при закладке тепловых трубопроводов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Абдрашитова С.А., Айткельдиева С.А. Микробная трансформация неорганических ионов
в природных экосистемах. Алматы, 2002. 185с.
2. Booth G. Sulfur bacteria in relation to corrosion // J. Appl. Bacteriol. 1964. V.27. P.147-181.
3. Сапожникова Г.А., Могульницкий Г.М., Камаева С.Е., Елисеенкова С.А. Роль
микроорганиз-мов в коррозии стали-3 и стали-16ГА в почве вегетативных сосудов /
Изоляция трубопроводов. М.: Химия, 1982. С.131-138.
4. Егоров Н.С. Методы водной микробиологии. М.: Изд-во МГУ. 1976. 235с.
5. Родина А.А. Рекомендации по методам производства анализов на сооружениях
биохимической очистки промышленных сточных вод. М., 1970. 112с.
6. Звягинцев Д.Г., Асеева И.В., Бабьева И.П., Мирчинк Т.Г. Методы почвенной
микробиологии и биохимии. М.: Из-во МГУ. 1980. 224с.
7. Резников С.В. Методы определения железа. М., Изд-во МГУ, 1970. 170с.
***
Ia?aeaaa Алматы ?аласынын жылы сумен ?амтамасыз ететiн ?убырлардын биологиялы?
жолмен тотыгу процесiне ?атысатын микроорганизмдердiн ?урамы ?арастырылады.
***
This article is looking out the existense of microorganisms in the process of biodamage of steel
in hot water pipelines.