Влияние обрастаний на качество воды и материал труб

Развивающиеся в водопроводной сети организмы большей частью относятся к аэробам. Они потребляют из воды растворенный кислород и выделяют двуокись углерода. Повышение в воде концентрации углекислоты приводит к подкислению среды, а кислые воды становятся агрессивными по отношению к бетону и металлам.

Обрастания на поверхности труб и стенок каналов часто образуют весьма плотный налет, который задерживает продукты жизнедеятельности организмов, в том числе углекислоту, у поверхности покрытий. По-видимому, одна из причин биокоррозии—повышенная концентрация СО₂ в обрастаниях. Это предположение косвенно подтверждается тем, что под растительными обрастаниями бетон обычно сохраняется, а под животными—разрушается. Как известно, растения в основном потребляют углекислоту, а животные ее выделяют.

При массовом отмирании биологических обрастаний (вследствие изменения условий существования или сезонности) биомасса разлагается с образованием сероводорода. В этом случае вода может приобретать запах сероводорода и содержать окрашенные в черный цвет включения сернистого железа. Другой путь образования сероводорода состоит в том, что в анаэробных условиях, которые создаются в плотных густых обрастаниях, сульфатвосстанавливающие бактерии окисляют органические вещества кислородом сульфатов. При этом сера восстанавливается до сероводорода. Есть основания считать, что под влиянием сероводорода создается возможность электрохимической коррозии железа, чугуна и стали (Л. И. Рубенчик, 1947, 1951).

Железобактерии, развивающиеся на внутренних поверхностях труб, извлекают из воды растворенное закисное железо и окисляют его с образованием малорастворимого гидрата окиси железа. При обильном развитии железобактерий вода приобретает ржаво-красную окраску, металлический привкус и запах. Вид железобактерий, преобладающих в трубах, в большей степени зависит от содержания в воде органических веществ. По данным Колквитца (1909), в Страсбурге при перманганатной окисляемости водопроводной воды 5—7 мг/л в трубах развивалась галлионелла, в берлинском водопроводе при окисляемости порядка 17 мг/л в обрастаниях преобладал лептотрикс. В водах, сильно загрязненных безазотистыми органическими веществами, в массе развивается кладотрикс.

Роль железобактерий в биокоррозии металлов окончательно не выяснена. Так как они окисляют растворенное железо, то долгое время их считали непричастными к коррозии металлов. В то же время есть сведения о том, что под обрастаниями железобактерий на металлических конструкциях образовывались каверны глубиной до 7 мм и диаметром до 15 мм.

Для заделки стыков металлических труб в качестве заменителей свинца иногда применяются сплавы, содержащие высокий процент элементарной серы. Тионовые бактерии, получающие энергию в результате химического окисления серы и тиосульфатов до сульфатов, служат причиной коррозии металлов, соприкасающихся с сернистыми сплавами, так как в результате их жизнедеятельности рН среды понижается до 1,0 и даже ниже. Исследования показали, что в умеренно дренированной почве трубы со стыками, заделанными сернистыми сплавами, начали протекать уже через год. При этом сера в сплавах в значительной степени растворилась. Для предотвращения этого были предложены бактерицидные добавки, защищающие сернистые сплавы от тионовых бактерий.

Биохимическому разрушению могут подвергаться и специальные покрытия, применяемые для защиты металла от коррозионного действия воды. Воздействию микроорганизмов подвержены битумы, содержащие серу, а также каучук, резина и другие материалы. В питьевых водопроводах хорошие результаты получены в случае применения асфальтовых покрытий. В течение 30 лет не были обнаружены признаки биохимического окисления.

При развитии в трубах обрастаний из моллюсков, ракообразных и других организмов, строящих известковые раковины, иногда наблюдается отложение карбонатов на стенках труб. Процесс биогенного отложения кальция бактериями описал Б. Л. Исаченко (1948). Внутри кристаллов кальция им были обнаружены микроорганизмы.

Таким образом, в результате развития обрастаний ухудшается качество воды, засоряются сетки, решетки, трубы, каналы подачи воды и другие водозаборные сооружения. Обрастания уменьшают внутренний диаметр и повышают шероховатость труб и, следовательно, снижают их пропускную способность. В производственных аппаратах биообрастания ухудшают условия теплопередачи. Развитие обрастаний часто ведет к биокоррозии материалов труб и ухудшению качества воды. Все это вызывает необходимость разработки мер, направленных на предотвращение биообрастаний в системе водоснабжения.