I tubi riscaldanti in acciaio inossidabile 316 ampiamente utilizzati nella circolazione delle acque reflue, nel trattamento delle acque reflue e nei sistemi chiusi di circolazione dell'acqua sono costantemente immersi in ambienti acquosi ricchi di nutrienti- con abbondanti microrganismi tra cui batteri solfato{2}}riduttori, batteri ferrosi e batteri eterotrofi. Questi microrganismi aderiscono alla superficie del tubo formando densi biofilm, innescando la corrosione microbiologicamente influenzata (MIC). Diversamente dalla corrosione chimica o elettrochimica convenzionale, la MIC ha origine dalle attività metaboliche dei microrganismi. I batteri consumano ossigeno disciolto e producono metaboliti acidi e sostanze solforate all'interno del biofilm, formando un microambiente localmente acido,-carente di ossigeno, sotto lo strato biologico appiccicoso. Ciò distrugge gravemente la pellicola passiva continua-ricca di cromo sull'acciaio inossidabile, provocando una rapida corrosione per vaiolatura localizzata che si sviluppa verso l'interno fino alla penetrazione del tubo. Molte aziende di trattamento delle acque reflue si concentrano solo sul controllo della temperatura e sulla filtrazione della circolazione, ignorando il regolare controllo microbico, con conseguenti frequenti perdite nascoste di perforazione dei tubi di riscaldamento sotto spessi sedimenti di biofilm. Pertanto, sono necessarie strategie fisiche, chimiche e di ottimizzazione del processo complete per limitare la formazione di biofilm e inibire la corrosione microbica. Il meccanismo essenziale della corrosione influenzata microbiologicamente risiede nel microambiente eterogeneo indotto dalla copertura del biofilm. Dopo che i microrganismi si attaccano e si riproducono sulla superficie del tubo riscaldante, secernono polimeri extracellulari per formare biofilm densi che isolano la superficie metallica dall'acqua circolante. I batteri solfato{14}}riduttori si moltiplicano rapidamente in condizioni anaerobiche all'interno del biofilm, riducendo gli ioni solfato in idrogeno solforato. L'idrogeno solforato reagisce con l'acciaio inossidabile per formare depositi di solfuro instabili, che distruggono la pellicola passiva e formano numerose cellule di corrosione micro-galvanica tra l'area coperta e la superficie metallica pulita. Nel frattempo, i batteri del ferro ossidano gli ioni ferrosi solubili nei sedimenti di ossido ferrico, ispessendo ulteriormente il biofilm e aggravando la corrosione interstiziale locale. Giunti di saldatura, aree di lucidatura ruvida e posizioni in cui si depositano solidi sospesi sono i più suscettibili all'adesione del biofilm e all'innesco di MIC. Questa ricerca propone quattro tecnologie di prevenzione sistematica della corrosione microbica: pulizia fisica regolare, dosaggio graduale di biocidi, regolazione della qualità dell'acqua circolante e modifica anti-biofouling della superficie. Innanzitutto, viene implementata la pulizia periodica con getto d'acqua ad alta-pressione combinata con la disincrostazione a ultrasuoni online per rimuovere i biofilm e i fanghi accumulati superfici dei tubi riscaldanti. Per i sistemi ad acqua a circolazione chiusa, i cicli di pulizia sono impostati ogni tre mesi; per gli ambienti fognari ad alta-concentrazione, il ciclo viene ridotto a 1,5 mesi. La pulizia meccanica rimuove il supporto di attacco necessario per la riproduzione microbica, prevenendo sostanzialmente l’accumulo di biofilm spesso in posizioni locali. La pulizia manuale con spazzola è integrata per i cordoni di saldatura e le aree con angoli morti dove il lavaggio ad alta pressione non può raggiungere per eliminare i sedimenti microbici residui. In secondo luogo, viene adottato il dosaggio scientifico di biocidi composti per inibire la riproduzione microbica. L'aggiunta alternata di biocidi ossidanti come il biossido di cloro e di biocidi non ossidanti come l'isotiazolinone evita la resistenza ai farmaci causata dall'uso a lungo termine di un singolo battericida. La concentrazione residua di biocida nell'acqua circolante è rigorosamente controllata entro l'intervallo di sicurezza per sopprimere l'attività dei batteri solfatoriduttori e dei batteri del ferro senza causare ulteriore corrosione chimica al substrato di acciaio inossidabile. Viene effettuato un rilevamento regolare del campionamento microbico per regolare dinamicamente il dosaggio e il ciclo di dosaggio in base ai cambiamenti della concentrazione batterica. In terzo luogo, gli indicatori fisico-chimici dell'acqua circolante sono rigorosamente regolati per eliminare le fonti di nutrienti microbici. I solidi sospesi, la domanda chimica di ossigeno, l'azoto ammoniacale e i fosfati vengono regolarmente monitorati e i processi di filtrazione e precipitazione front-sono ottimizzati per ridurre la materia organica e i sali nutritivi nelle acque reflue. Un'adeguata regolazione del valore del pH dell'acqua circolante su un intervallo alcalino debole può inibire l'attività metabolica della maggior parte dei microrganismi corrosivi anaerobici e contemporaneamente stabilizzare la pellicola passiva ricca di cromo-dell'acciaio inossidabile 316, realizzando una doppia protezione anti-corrosione. In quarto luogo, il trattamento di modifica della superficie anti-biofouling viene effettuato per i tubi di riscaldamento utilizzati in ambienti con grave corrosione microbica. Sulla parete esterna viene applicato un rivestimento super-lucidato a specchio o idrorepellente antibatterico-per ridurre la forza di adesione tra i microrganismi e la superficie metallica, inibendo notevolmente l'attaccamento iniziale dei batteri e la formazione di biofilm. Rispetto alle normali superfici lucidate, le superfici modificate possono effettivamente estendere il periodo di induzione della corrosione microbica di oltre il doppio. La verifica del monitoraggio sul campo mostra che i tubi riscaldanti che adottano una pulizia regolare più un dosaggio alternato di biocida funzionano continuamente per più di 24 mesi senza evidente corrosione microbica per vaiolatura. Al contrario, i tubi riscaldanti non trattati ricoperti di biofilm subiscono perdite di penetrazione locale entro 6-9 mesi. In conclusione, la rimozione meccanica del biofilm, la sterilizzazione mirata con biocidi, il controllo dei nutrienti della qualità dell'acqua e la modifica della superficie anti-adesione possono bloccare efficacemente l'intero processo di corrosione influenzata microbiologicamente. Queste misure di controllo complete eliminano il rischio di corrosione nascosto, unico nel suo genere, nei sistemi di circolazione delle acque reflue, prolungano la durata dei tubi di riscaldamento in acciaio inossidabile 316 e garantiscono il funzionamento stabile e sicuro degli impianti industriali di trattamento delle acque reflue e di circolazione dell'acqua.
