Железобактерии в системах трубопроводов ЖКХ

Пример работы: Тюмень – промывка систем ГВС и ХВС жилого здания от черной грязи (слизи), эффективность промывки в 2012 г.

Стояки систем ГВС и ХВС выполнены из сшитого полиэтилена, данный материал обладает кислородопроницаемостью, это подтверждают результаты анализов приведенные в таблице:

Методика оценки кислородопроницаемости пластмассовых труб в отечественных нормативных документах в настоящее время отсутствует.

Для труб, применяющихся для теплых полов и отопления, существуют требования по наличию кислородного барьера, так как кислород вызывает коррозию отопительного оборудования. Поэтому «отопительные» марки труб PE-X покрывают защитным слоем этиленвинилового спирта. Если труба предназначается для санитарного и питьевого водоснабжения, то на стадии производства сырье обогащается добавками, делающими трубу абсолютно непрозрачной и не пропускающей ультрафиолетовые лучи (необходимо проконсультироваться со специалистами производителя).

Микробиологические исследования воды питьевой водопроводной представлены в таблице:

Мы считаем что внутри системы ГВС имеются источники вторичного загрязнения, так называемые железобактерии. Их рост создает желеобразную слизь от чёрного цвета до светло-жёлтого, которая может образовываться на стенках заслонок, внутри труб и оборудования по очистке воды, в туалетах и в другой водопроводной арматуре.

Железобактерии — микроорганизмы, способные отлагать окисное железо на поверхности клетки. Процесс отложения не обязательно связан с окислением Fe(II) (иногда это разрушение органического комплекса). Развиваются обычно на границе окисленной и восстановленной зон в водоёмах и затопленных почвах. Отложение железа этими железобактериями рассматривается как побочный процесс разложения перекиси, образуемой при органотрофном обмене. Thiobacillus ferrooxidans, Leptospira ferrooxidans, окисляющие железо в кислой среде, используют энергию окисления Fe (II) для автотрофной ассимиляции СО₂.

Важна и температура, они великолепно себя чувствуют при 24 градусах Цельсия, но также могут жить и при более низких, до 5 градусов, и при более высоких температурах. Как уже говорилось, железобактерии нуждаются в кислороде, получают они кислород из двуокиси кислорода, которая растворена в воде. Свое название железобактерии получили не просто так. Они одни из немногих микроорганизмов, которые способны к разрушению органических комплексов железа, благодаря чему внутри бактерий образуется окись железа. Существует немалое количество различных видов бактерий, каждый из которых отличается той или иной способностью к разрушению железа. Внутри водопровода железобактерии ведут активную жизнь, они оставляют продукты своей жизнедеятельности на внутренней поверхности труб, тем самым постепенно засоряя ее.

Основной процесс, проводимый ими, описывается следующей схемой:

4Fe²⁺ + 4H⁺ + O₂ → 4Fe³⁺ +2H₂O

В настоящее время железобактерии не рассматриваются как отдельная таксономическая единица. Это физиологическое, экологическое понятие, которое объединяет микроорганизмы, отлагающие на своих поверхностях окислы железа и (или) образующие его оформленные осадки.

Обычно, критерием выявления служат жалобы и обращения конечных абонентов по поводу ухудшения качества воды только по органолептическим показателям (ржавый цвет, посторонний привкус, запах). Конечно, выбранные критерии имеют субъективный характер. Однако в первом приближении их можно рассматривать как показатели, указывающие на наличие негативных процессов, происходящих в водопроводной сети.

Железобактерии – типичные представители микрофлоры, которые выносятся из источника водоснабжения в водопроводную сеть, после чего закрепляются на стенках трубопровода. Учитывая, что поверхность трубы не является идеально гладкой, а железобактерии в большей своей части представлены нитчатыми формами, на первой стадии происходит механическое удерживание (иммобилизация) микроорганизмов. Закрепившись на стенке трубопровода, железобактерии размножаются, формируя биопленку. Низкие концентрации органических веществ, биогенных элементов и восстановленных соединений железа компенсируются условиями протока. Окисляя закисное железо, клетки образуют гидроокись, которая откладывается на их поверхности в формируемом слизистом чехле. Когда чехол становится достаточно плотным и начинает препятствовать сообщению клеток с внешней средой, они его покидают и начинают формировать новый. Даже при незначительном количестве (менее 0,3 мг/л) железа в воде (прежде всего, двухвалентного) клетки микроорганизмов активно аккумулируют его, так как испытывают в нем физиологическую потребность для удаления токсичных продуктов метаболизма. Таким образом, на поверхности трубопровода появляются участки, покрытые обильными охристыми отложениями, образованными биогенным путем.

При резких изменениях давления и, соответственно, скоростей течения воды, а также знакопеременных потоков в водопроводной сети охристые отложения с внутренней поверхности трубы срываются, ухудшая тем самым качество воды по органолептическим показателям. Если же гидравлический режим водопроводной сети достаточно ровный, то охристые отложения минерализуются, в результате чего на внутренней поверхности трубопровода образуются плотные бугристые отложения, которые с течением времени уменьшают его поперечное сечение.

В процессе роста, кроме органических веществ, микроорганизмы ассимилируют и минеральные, основными из которых являются соединения азота и фосфора. Внешний вид охристых отложений различается в зависимости от видов, присутствующих в них железобактерий , а также наличия минеральных компонентов. В одном случае (минеральные компоненты – обильно, железобактерии – единичные клетки) охристые отложения представляют собой мелкую плотно оседающую порошкообразную взвесь. В другом – охристые отложения имеют хлопьевидную, кустиковидную структуру или представляют собой рыхлокрошковатый осадок, легко сдвигающийся при изменении потока воды. Образование охристых отложений также способствует протеканию коррозионного процесса, связанного с возникновением дифференцированно аэрируемых ячеек и кислородной деполяризацией участка металла, подвергшегося обрастанию.

Сущность механизма образования дифференцированно аэрируемых ячеек состоит в следующем. В воде, протекающей по трубопроводу, содержится определенное количество кислорода. Участки трубопровода, не подвергшиеся обрастанию железобактериями, омываются водой и хорошо вентилируются. Участки под охристыми отложениями водой не омываются и поэтому аэрируются слабее. Таким образом, на поверхности внутренней стенки трубы создаются дифференцированно аэрируемые ячейки, в которых вентилируемые участки имеют более высокий потенциал и функционируют как катод, а менее аэрируемые, подвергшиеся обрастанию, действуют как анод. В анодной зоне железо растворяется в соответствии с уравнением:

Fe = Fe²⁺ + 2e

Исследования образования биопленок на высококачественной стали, поливинилхлориде, полиэтилене и меди, проведенные Г.-К. Флемингом и Л. Грубертом при разном времени экспозиции в питьевой воде, показали, что существенные отличия в плотности заселения микроорганизмов на различных материалах сглаживаются (выравниваются) при длительном времени экспозиции. Так, по данным Л. Груберта после максимальной (восьмимесячной) эксплуатации полиэтиленового трубопровода на его поверхности образовывается такая же биопленка, как и на стальных трубах, обработанных специальными покрытиями (2).

На основании всего вышесказанного мы рекомендуем поставить на вводе водопровода установку ультрафиолетовой обработки, и периодически проводить гидропневматическую промывку систем ГВС и ХВС, периодичность определить исходя из наблюдений за работой системы.

Директор ООО «ПК «МЖК-Строй» В.А. Давлетбаев (источники информации — нормативные документы)