Nell'acqua di raffreddamento a circolazione aperta, nelle piscine di trattamento delle acque reflue e nei sistemi di riciclaggio delle acque reflue di processo, grandi quantità di batteri, funghi, alghe e metaboliti microbici si accumulano facilmente sulla superficie esterna dei tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316. I microrganismi si attaccano per formare una densa melma biologica, che copre aree locali della parete del tubo e crea microambienti anossici occlusi. I batteri che riducono i solfati, i batteri ferrosi e i batteri che producono acidi dominano le attività metaboliche all'interno del biofilm, generando idrogeno solforato, acidi organici e precipitati corrosivi che distruggono la pellicola passiva ricca di cromo sull'acciaio inossidabile. Questo tipo di corrosione microbiologicamente influenzata (MIC) si verifica spesso sotto sottili depositi biologici, mostrando caratteristiche tipiche di vaiolatura nascosta e rapida penetrazione locale. Molte aziende rimuovono regolarmente solo le incrostazioni inorganiche, ma ignorano il controllo delle incrostazioni biologiche, con conseguenti frequenti perdite indotte da MIC-dei tubi di riscaldamento anche quando gli indicatori convenzionali della qualità dell'acqua come cloruro e pH soddisfano i limiti standard. Pertanto, la prevenzione integrata delle incrostazioni biologiche e la gestione dell’inibizione microbica sono essenziali per bloccare la corrosione localizzata dei tubi di riscaldamento determinata da fattori microbiologici.
La corrosione influenzata microbiologicamente procede attraverso l'accoppiamento del metabolismo biologico e della corrosione elettrochimica. Dopo che i microrganismi aderiscono alla superficie del tubo riscaldante, le sostanze polimeriche extracellulari vengono secrete per formare biofilm appiccicosi che isolano la regione coperta dall'ossigeno disciolto nel liquido sfuso. All'interno del biofilm anossico, i batteri solfato{2}}riduttori convertono gli ioni solfato in idrogeno solforato, che reagisce con il ferro disciolto dalla matrice di acciaio inossidabile per formare depositi di solfuro di ferro. Questi sedimenti di solfuro hanno un'elevata conduttività elettrica e agiscono come siti catodici, accelerando la dissoluzione anodica continua del substrato di acciaio inossidabile circostante. Nel frattempo, i batteri del ferro ossidano gli ioni ferrosi solubili in precipitati di idrossido ferrico, ispessendo ulteriormente lo strato sedimentario e aggravando la corrosione delle celle a concentrazione di ossigeno. I microrganismi che producono acidi-espellono piccole-molecole di acidi organici, abbassando localmente il valore del pH e dissolvendo direttamente la pellicola passiva, riducendo notevolmente il periodo di incubazione della corrosione per vaiolatura. Rispetto alla comune corrosione indotta da cloruro-, la MIC presenta una velocità di crescita dei pozzi più rapida e un maggiore occultamento, che spesso porta alla perforazione improvvisa del tubo senza un evidente assottigliamento complessivo delle pareti.
Questo studio propone quattro strategie di controllo sistematico per sopprimere la corrosione influenzata microbiologicamente sui tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316.
Innanzitutto, implementare un dosaggio regolare e alternato di biocidi ossidanti e non ossidanti-per interrompere la riproduzione microbica. I biocidi ossidanti a base di cloro- vengono applicati per uccidere i microrganismi planctonici e rimuovere i biofilm sciolti, mentre i biocidi non ossidanti a base di isotiazolinone o sale di ammonio quaternario vengono utilizzati per inibire l'attività dei batteri attaccati incorporati nella melma densa. L’uso alternato di due tipi di biocidi ogni 7-15 giorni può prevenire efficacemente la resistenza microbica ai farmaci. Controllare rigorosamente la concentrazione di dosaggio del biocida per evitare eccessivi danni da ossidazione alla pellicola passiva in acciaio inossidabile e monitorare il contenuto residuo di biocida nell'acqua circolante per mantenere un'efficace concentrazione battericida.
In secondo luogo, combina disperdenti ad alta-efficienza con la filtrazione del flusso laterale-online per prevenire la deposizione di fanghi biologici. Disperdenti privi di poliacrilati e fosfonati organici- vengono aggiunti al mezzo circolante per disperdere colloidi microbici, metaboliti sospesi e minuscole particelle inorganiche, inibendo l'agglomerazione e l'adesione dei biofilm sulle superfici dei tubi riscaldanti. Dotare i sistemi di circolazione di filtri controlavaggio automatici per rimuovere continuamente i fiocchi microbici e gli inquinanti organici, riducendo la fonte di nutrienti necessaria per la proliferazione microbica. Evitare zone morte a basso flusso nella disposizione dei fasci tubieri riscaldanti; ottimizzare la velocità del flusso per pulire la superficie del tubo e prevenire l'adesione iniziale dei microbi.
In terzo luogo, eseguire regolarmente la pulizia biologica e la riparazione della passivazione superficiale per eliminare il biofilm maturo. Quando la caduta di pressione dello scambiatore di calore aumenta in modo evidente o la conta microbica supera la soglia, adottare una pulizia biologica alcalina per degradare la bio-melma ostinata. Dopo la pulizia biologica, implementare un risciacquo multi-fase seguito da un trattamento di passivazione locale per riparare la pellicola passiva danneggiata dai metaboliti microbici. Per i tubi riscaldanti con incrostazioni biologiche a lungo termine-, aumentare la frequenza della pulizia a ultrasuoni offline per rimuovere completamente i sedimenti microbici residui nascosti nei cordoni di saldatura e nelle fessure, tagliando la base di attacco per la formazione di biofilm secondario.
In quarto luogo, istituire un monitoraggio dinamico della qualità dell’acqua e un meccanismo di allarme precoce microbico. Rilevare regolarmente la conta batterica totale, la concentrazione di solfato, la domanda chimica di ossigeno e l'ossigeno disciolto nel mezzo per giudicare il livello di rischio di MIC. Quando la materia organica e il contenuto di solfati superano il valore di avviso, aumentare la frequenza dei biocidi e rafforzare il trattamento di filtrazione. Condurre periodicamente test elettrochimici in loco-sulle superfici dei tubi riscaldanti; un forte calo della resistenza alla polarizzazione di solito indica corrosione biologica nascosta sotto i depositi. Ottimizza l'intervallo di temperatura operativa per evitare una temperatura dell'acqua stabile a lungo termine- tra 25 gradi e 40 gradi, l'intervallo di temperatura più adatto per una rapida riproduzione microbica.
I dati delle applicazioni sul campo mostrano che i tubi riscaldanti con controllo completo dei biocidi e delle incrostazioni biologiche possono funzionare per più di 26 mesi senza guasti microbiologici. Al contrario, i tubi riscaldanti senza controllo microbico subiscono una grave perforazione della MIC entro 5-10 mesi di funzionamento. In conclusione, il dosaggio alternato di biocidi, il controllo dei fanghi assistito da disperdenti-, la pulizia regolare del biofilm e il monitoraggio microbico-in tempo reale possono formare un sistema di difesa del processo completo-contro la corrosione influenzata microbiologicamente. Queste misure di gestione integrata eliminano l'incentivo biologico della corrosione localizzata nascosta, proteggendo efficacemente l'integrità strutturale dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 nelle acque reflue e negli ambienti industriali con acqua a circolazione aperta.
