Bekæmpelse af svovlsyrekorrosion på spildevandsanlæg

At skrive i vandforskning, Østrigske forskere fra TU Graz og University of Graz diskuterer nye materialer, der forhindrer skader fra mikrobiel induceret betonkorrosion.

Spildevandssystemer er en integreret del af infrastrukturen i ethvert samfund. I en ideel verden, de fungerer problemfrit og er langtidsholdbare. Men biogene transformationsprocesser i spildevands- og vandbehandlingssystemer er en "naturlig fjende" af konventionelle planter, ofte forårsager skader på beton- og metalelementer, som er dyre at reparere. Som resultat, det er ikke ualmindeligt, at spildevandssystemer har en levetid på under ti år, før de skal renoveres eller enkelte komponenter skal udskiftes. Giftige gasser frigivet under biogene processer, såsom svovlbrinte, også udgøre en betydelig sundhedsrisiko, forårsager en række symptomer fra irritation til respirationssvigt og død.

Skrivning i journalen Vandforskning , en tværfaglig gruppe af forskere fra TU Graz og University of Graz har skitseret strategier, der sigter mod at forhindre, hvad der kaldes mikrobiel induceret betonkorrosion (MICC).

Mikrobiel induceret betonkorrosion:at vende det blinde øje til er ikke svaret

Cyrill Grengg fra Institute of Applied Geosciences ved TU Graz forklarede:"MICC korroderer ofte de konventionelle betontyper, der bruges i spildevandsrensningsanlæg med en hastighed på en centimeter eller mere om året. Følgelig, betonelementerne kan ødelægges i løbet af få år, forårsager betydelig skade på spildevandssystemer." Ifølge forskerne, der er ofte mangel på bevidsthed om disse processer og den deraf følgende trussel mod spildevandsinfrastruktur og menneskers sundhed. "At lukke brønddækslerne og se den anden vej er ikke svaret, " tilføjede Grengg. Alene i Tyskland, den økonomiske virkning af reparationer af spildevandssystemer anslås til omkring 450 mio. EUR om året. Selvom der i øjeblikket ikke er tilgængelige data for Østrig, omkostningerne kan ekstrapoleres og også anvendes på andre europæiske lande.

Mikrobiel induceret syrekorrosion (MICC) i spildevandsbehandlingsanlæg er resultatet af en sekvens af biogene sulfatreduktionsreaktioner, efterfulgt af reoxidation. I første omgang, sulfat i trykrørledninger eller stillestående spildevand reduceres af bakterier under anaerobe – eller iltfrie – forhold, danner svovlbrinte. Denne skarpe, meget giftig gas slipper ud i kloakluften og diffunderer ind i kloakrør og mandehuller. Der sker reoxidation af autotrofe bakterier på betonvægge, der ikke engang kommer i kontakt med spildevand. Disse mikroorganismer producerer svovlsyre, som reagerer med betonkonstruktionselementer. Som Günther Koraimann fra Institut for Molekylær Biovidenskab ved Universitetet i Graz, som har studeret disse processer i detaljer, forklarer:"Dette fører til kraftig dannelse af en biofilm på overfladen af ​​betonen, en reduktion af pH-værdien til under to, med andre ord meget surt, og omfattende dannelse af nye mineraler, hovedsageligt i form af gips. Kombinationen af ​​disse processer resulterer i den hurtige ødelæggelse af betonen."

Helhedsløsning

De Graz-baserede videnskabsmænd arbejdede på en holistisk løsning ved hjælp af en tværfaglig forskningstilgang. Dybdegående forskning i de mikrostrukturelle og mikrobiologiske processer blev efterfulgt af udviklingen af ​​nye MICC-resistente materialer i tæt samarbejde med Institut for Byggeri og Byggematerialer ved TU Darmstadt. I denne sammenhæng, geopolymerbeton viste sig at være særligt velegnet til at modstå syrekorrosion. Når man udvikler dette byggemateriale, modstand mod syre var en yderst ønskelig egenskab, som var stærkt antibakteriostatiske overflader, som forskerholdet gjorde betydelige fremskridt på – mikroorganismer, der udløser den indledende oxidationsproces, er ikke i stand til at sætte sig på sådanne overflader i første omgang. På tur, dette forhindrer dannelsen af ​​svovlsyre. Florian Mittermayr fra Institut for Teknologi og Afprøvning af Byggematerialer ved TU Graz kommenterede:"Vi opnåede nogle meget lovende resultater med materialer, der har en langt længere levetid end konventionelle betontyper. Brug af disse langtidsholdbare materialer ville give operatørerne mulighed for at renovere beskadigede spildevandssystemer, betydeligt forlænge deres levetid og reducere den økonomiske byrde for lokale myndigheder og spildevandsforeninger." Forskerne offentliggjorde deres seneste resultater om MICC-forebyggelse i det aktuelle nummer af tidsskriftet Vandforskning 134 (2018) 341—352:"Fremskridt i betonmaterialer til kloaksystemer påvirket af mikrobiel induceret betonkorrosion:En gennemgang."

Den østrigske provins Steiermark ydede økonomisk støtte til forskningen, og er dedikeret til at øge bevidstheden om dette globale problem blandt de lokale myndigheder i Steiermark og regionale spildevandsforeninger.