给水管道的微生物腐蚀

论文摘要

在给水管道中,腐蚀是影响给水管道寿命,降低饮用水安全的一个重要隐患。其中,微生物的腐蚀是导致给水管道腐蚀的重要影响因素,在导致给水管道腐蚀的微生物中,又以自养需氧型铁细菌(IRB)和异样厌氧型硫酸盐还原菌(SRB)为引起腐蚀的最普遍菌种。因此,研究这两种细菌对给水管道的腐蚀对减小给水管道腐蚀,提高饮用水水质有着十分积极的作用。本文利用从哈尔滨水厂附近的输水管网自来水管道中取得腐蚀产物,对其中的铁细菌以及硫酸盐还原菌进行了检测,给水管道腐蚀产物中存在着大量的铁细菌以及少量硫酸盐还原菌,结果表明,服役10年的未加涂衬的给水铸铁管已经发生了严重腐蚀,铁细菌和硫酸盐还原菌在除铁外的其他营养物质极为匮乏的条件下可以生存。对硫酸盐还原菌及铁细菌菌种进行了分离纯化后,对自来水管道的铸铁管材进行了静态腐蚀试验,对在静水中此两种微生物的生长情况进行研究,利用最大可能计数法(MPN法)研究了两种微生物在一个腐蚀试验周期里的生长情况,并利用电化学腐蚀和失重法研究了在这些腐蚀周期内此两种微生物对铸铁管材的给水管道腐蚀的影响。结果表明,两种细菌同时存在,并达到一定数量后情况下形成的生物膜有减缓腐蚀发生,对金属管材保护的作用,而单独菌种存在情况下则会加速腐蚀的发生。在此基础上,为保证水质,减小腐蚀程度,本文研究了在给水管道中余氯对铁细菌和硫酸盐还原菌的去除效果,实验表明,余氯浓度达到0.2mg/L,对于铁细菌接触时间达到100min时,细菌的去除率可以达到90%以上,对于硫酸盐还原菌,接触时间30min去除率即可达到90%。但在初始细菌浓度很高的情况下,对铁细菌,只有初始浓度达到1.00mg/L,对硫酸盐还原菌,余氯浓度要高于0.20mg/L,才能被认为有效去除。在给水管道中,虽然水相中存在的细菌数量不多,但附着在管道内壁及其腐蚀产物中的细菌含量很多,去除这种数量级的细菌,就需要提高余氯的浓度并保证相应的足够长的接触时间。由于管道中的细菌量可以达到10~8cfu/ml,在余氯为0.5mg/L以下时,铁细菌和硫酸盐还原菌的生长不能得到良好的控制,因此,在管道的清洗以及修复中,保持较高的余氯浓度是有必要的。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义
• 1.1.1 给水管道腐蚀与饮用水安全
• 1.1.2 给水管道的腐蚀种类
• 1.2 给水管道的电化学腐蚀
• 1.2.1 给水管道的电化学腐蚀机理
• 1.3 给水管道的微生物腐蚀
• 1.3.1 微生物腐蚀机理
• 1.3.2 给水管道中引起腐蚀的微生物
• 1.3.3 影响给水管道微生物腐蚀的因素
• 1.4 研究给水管道微生物腐蚀的方法
• 1.4.1 静态试验
• 1.4.2 动态试验
• 1.4.3 腐蚀速率
• 1.5 给水管道防止微生物腐蚀的方法以及管道冲洗
• 1.5.1 给水管道防止微生物腐蚀方法
• 1.5.2 管道冲洗和修复
• 1.6 微生物的灭活
• 1.7 本课题主要研究内容
• 第2章 实验方法
• 2.1 腐蚀试验准备
• 2.1.1 腐蚀实验试片材料及制备
• 2.1.2 管道内细菌取样
• 2.2 微生物实验方法
• 2.2.1 常用设备
• 2.2.2 基本仪器
• 2.2.3 微生物实验基本方法
• 2.2.4 腐蚀试验基本方法
• 2.2.5 腐蚀速率的测定
• 第3章 给水管道微生物提取及分离纯化
• 3.1 给水管道微生物提取
• 3.2 液体稀释法细菌数量统计
• 3.2.1 铁细菌数量统计
• 3.2.2 硫酸盐还原菌数量统计
• 3.3 细菌的分离纯化
• 3.3.1 铁细菌的分离纯化
• 3.3.2 硫酸盐还原菌的分离纯化
• 3.4 结论
• 第4章 微生物对给水管道管材腐蚀的静态试验
• 4.1 静态试片分析步骤
• 4.2 静态试片法结果分析与讨论
• 4.3 本章小结
• 第5章 氯对硫酸盐还原菌的灭活试验
• 5.1 余氯衰减与微生物量测定过程
• 5.2 氯对两种细菌灭活的结果与分析
• 5.2.1 氯对铁细菌的杀灭试验
• 5.2.2 氯对硫酸盐还原菌的杀灭试验
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢