Научная статья на тему 'Модель микробиологической коррозии бетона в системах канализации'

Модель микробиологической коррозии бетона в системах канализации Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
756
87
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КОЛЛЕКТОР / БИОЛОГИЧЕСКАЯ ПЛЕНКА / СЕРОВОДОРОД / ПОВЕРХНОСТЬ БЕТОНА / МИКРОБИОЛОГИЧЕСКАЯ КОРРОЗИЯ / COLLECTOR / BIOLOGICAL MEMBRANE / HYDROGEN SULPHIDE / CONCRETE SURFACE / MICROBIOLOGICAL CORROSION

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Чижик К.И., Белоокая Н.В.

Цель. В данной работе описаны катастрофические последствия коррозионного разрушения сооружений водоснабжения, водоотведения и водоочистки. Проблема обеспечения их долговечности на этапах проектирования, строительства и эксплуатации требует масштабных решений. Методы. Осуществлен обзор моделей коррозии стали и бетона, причиной которой стали сульфатредуцирующие и сероокислительные бактерии. Результаты. Рассмотрены различные фазы воздействия коррозии: фаза №1 комбинированное коррозионное воздействие углекислого газа и сероводорода в аноксидной среде; фаза №2 первый этап «микробиологической последовательности», где при условии достаточного количества питательных веществ, влаги и атомарного кислорода некоторые виды бактерий могут прикрепляться на бетонную поверхность и расти (например, Thiobacillus ), окисляя серу; фаза №3 второй этап «микробиологической последовательности», в котором участвует еще один вид сероокислительных бактерий, известный как ацидофильные сероокисляющие бактерии, T. Thiooxidans, колонии которых живут на своде канализационного коллектора и в процессе своей жизнедеятельности дополнительно снижают уровень рН среды. Выводы. Исследования показали, что в коррозионном процессе в бетонных коллекторах принимают участие и другие бактерии: аммонифицирующие, нитрифицирующие, а также грибы. При этом грибы разрушают пористые материалы как давлением растущих гифов, так и химическим действием продуктов жизнедеятельности.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по строительству и архитектуре , автор научной работы — Чижик К.И., Белоокая Н.В.

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

MODEL OF MICROBIOLOGICAL CORROSION OF CONCRETE IN THE SYSTEMS OF CANALIZATION

Purpose. In this work we described catastrophic causes of corrosion destruction of water supply, water disposal and water purification constructions. The problem of provision of their longevity at the stages of design, development and exploitation demands a lot of far-reaching solutions. Methods. We have performed survey of corrosion models of steel and concrete, the reason of which was sulfar reducing and sulfar oxidative bacteria. Results. We have considered different phases of corrosion impact: phase № 1 combined corrosion impact of carbon dioxide and hydrogen sulphide in anoxic environment; phase № 2 the first stage of “microbiological order”, where under the condition of sufficient number of nutritional chemicals, moisture and atomic oxygen some types of bacteria can stick to the concrete surface and grow (for example, Thiobacillus ), acerbating sulfar; phase № 3 the second stage of “microbiological order”, in which one more type of sulfar oxidative bacteria take part, known as acidophilic sulfar oxidative bacteria, T. Thiooxidans, colonies of which live at the junction of canalization collector and in the process of their life activity additionally decrease the level of рН of the environment. Conclusions. The research has shown that in corrosion process in concrete collectors other bacteria take part: ammonify, nitrifying, and also fungus. Fungus destroys porous materials both by the pressure of growing fungus and chemical activity of products of life.

Текст научной работы на тему «Модель микробиологической коррозии бетона в системах канализации»

Оригинальная статья / Original article УДК 696/697 (082)

МОДЕЛЬ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОЙ КОРРОЗИИ БЕТОНА В СИСТЕМАХ КАНАЛИЗАЦИИ

1 2 © К.И. Чижик1, Н.В. Белоокая2

1

Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет, Российская Федерация, 129337, г. Москва, Ярославское шоссе, д. 26. 2Иркутский национальный исследовательский технический университет, Российская Федерация, 664074, г. Иркутск, ул. Лермонтова, 83.

Резюме. Цель. В данной работе описаны катастрофические последствия коррозионного разрушения сооружений водоснабжения, водоотведения и водоочистки. Проблема обеспечения их долговечности на этапах проектирования, строительства и эксплуатации требует масштабных решений. Методы. Осуществлен обзор моделей коррозии стали и бетона, причиной которой стали сульфат-редуцирующие и сероокислительные бактерии. Результаты. Рассмотрены различные фазы воздействия коррозии: фаза №1 - комбинированное коррозионное воздействие углекислого газа и сероводорода в аноксидной среде; фаза №2 - первый этап «микробиологической последовательности», где при условии достаточного количества питательных веществ, влаги и атомарного кислорода некоторые виды бактерий могут прикрепляться на бетонную поверхность и расти (например, Thiobacillus), окисляя серу; фаза №3 - второй этап «микробиологической последовательности», в котором участвует еще один вид сероокислительных бактерий, известный как ацидофильные сероокисляющие бактерии, T. Thiooxidans, колонии которых живут на своде канализационного коллектора и в процессе своей жизнедеятельности дополнительно снижают уровень рН среды. Выводы. Исследования показали, что в коррозионном процессе в бетонных коллекторах принимают участие и другие бактерии: аммонифицирующие, нитрифицирующие, а также грибы. При этом грибы разрушают пористые материалы как давлением растущих гифов, так и химическим действием продуктов жизнедеятельности.

Ключевые слова: коллектор, биологическая пленка, сероводород, поверхность бетона, микробиологическая коррозия.

Формат цитирования: Чижик К.И., Белоокая Н.В. Модель микробиологической коррозии бетона в системах канализации // Известия вузов. Инвестиции. Строительство. Недвижимость. 2017. Т. 7, № 2. C. 75-83.

MODEL OF MICROBIOLOGICAL CORROSION OF CONCRETE IN THE SYSTEMS OF

CANALIZATION

© K.I. Chizhik, N.V. Belookaya

National Research Moscow State University of Civil Engineering, 26, Yaroslavskoye Shosse, Moscow, 129337, Russian Federation. Irkutsk National Research Technical University, 83, Lermontov St., Irkutsk, 664074, Russian Federation.

Abstract. Purpose. In this work we described catastrophic causes of corrosion destruction of water supply, water disposal and water purification constructions. The problem of provision of their longevity at the stages of design, development and exploitation demands a lot of far-reaching solutions. Methods. We have performed survey of corrosion models of steel and concrete, the reason of which was sulfar reducing and sulfar oxidative bacteria. Results. We have considered different phases of corrosion impact: phase № 1 - combined corrosion impact of carbon dioxide and hydrogen sulphide in anoxic environment; phase № 2 - the first stage of "microbiological order", where under the condition of sufficient number of nutritional chemicals, moisture and atomic oxygen some types of bacteria can stick to the concrete surface and grow (for example, Thiobacillus), acerbating sulfar; phase № 3 - the second stage of "microbi-

1Чижик Константин Иванович, кандидат технических наук, доцент кафедры водоснабжения и водоотведения, e-mail: irkyt-44@yandex.ru

Konstantin I. Chizhik, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Water Supply and Sanitation, e-mail: irkyt-44@yandex.ru

2Белоокая Нина Витальевна, кандидат технических наук, доцент кафедры городского строительства и хозяйства,e-mail: bnv60@rambler.ru

Nina V. Belookaya, Candidate of technical sciences, Associate Professor of the Department of Urban Construction and Economy, e-mail:bnv60@rambler.ru

ological order", in which one more type of sulfar oxidative bacteria take part, known as acidophilic sulfar oxidative bacteria, T. Thiooxidans, colonies of which live at the junction of canalization collector and in the process of their life activity additionally decrease the level of pH of the environment. Conclusions. The research has shown that in corrosion process in concrete collectors other bacteria take part: ammonify, nitrifying, and also fungus. Fungus destroys porous materials both by the pressure of growing fungus and chemical activity of products of life.

Keywords: collector, biological membrane, hydrogen sulphide, concrete surface, microbiological corrosion

For citation: Chizhik K.I., Belookaya N.V. Model of microbiological corrosion of concrete in the systems of canalization. Izvestiya vuzov. Investitsii. Stroitel'stvo. Nedvizhimost' [Proceedings of Universities. Investments. Construction. Real estate], 2017, vol. 7, no. 2, pp. 75-83. (In Russian)

Введение

В системах канализации особое значение для надежности сетей и сооружений имеет коррозия [1]. Коррозию бетона индуцируют различные группы микроорганизмов, последовательно сменяющие друг друга. Вследствие ведущей роли биологического фактора в этом процессе данную коррозию чаще называют микробиологической, а не газовой, хотя, безусловно, концентрации агрессивных газов в подсводном пространстве коллектора - первый индикатор наличия проблемы [2-4]. Рассмотрим механизм коррозии на примере разрушения канализационного коллектора.

Материал и методы исследования

Бетон особенно сильно повреждается кислотами. Так как гранулометрическая фракция бетона (свободная от карбонатов) обычно почти не растворяется в кислотах, их воздействие направлено, главным образом, на матрицу цементного камня бетона.

Кислоты растворяют почти все компоненты матрицы цементного камня (фазы CSH, Са(ОН)2) с образованием растворимых солей кальция (Са), алюминия (А1) и железа ^е), а также кремниевой кислоты. Особенно хорошо растворяется в кислотах гидроксид кальция (Са(ОН)2), возникающий при гидратации портландцемента (СЕМ I) до 15-25 %. Гидроксид кальция кристаллизируется при гидратации цемента преимущественно в зонах, которые перед этим были заняты добавляемой водой, а также на поверхности зерен добавок. Благодаря этому возникает трехмерная сетчатая структура Са(ОН)2, которая пронизывает весь бетон [5, 6].

На рис. 1 показан вид матрицы цементного камня, полученный на поляризационном микроскопе. Фазы CSH и клинкерные зерна - черные, Са(ОН)2 имеет светло-желтый цвет.

Г г Г

" I « Т V г „.

л: ■ / f ■ >*

' ,/ к Лл. 'V- 1 t

%V A i, J , I J , »

■: t. ш r,.

,. / ■

*

ш Л ... t'^'r- • t >

¡/4L.k а" у/ч kfy. vr * if

, t У ft».- ** г* 11 .... >

7' ' .t%

V,

л t ' &

Рис. 1. Снимок трехмерной сетчатой структуры гидроксида кальция, полученный на поляризационном микроскопе: черный цвет - фазы CSH, клинкерные зерна; светло-желтый - гидроксид кальция Fig. 1. Three-dimension photograph of a net structure of hydrated lime, get in the polarising microscope: black colour - phases CSH, brick grains; light yellow - hydrated lime

Если гидроксид кальция растворяется кислотой, то она быстро проникает вглубь матрицы связующего вещества вдоль этих линий, и сначала происходит глубинное повреждение бетона, не обнаруживаемое визуально. Другой причиной быстрого разруше-

ния от воздействия кислоты является механизм транспортировки Гротгуса (рис. 2) для ионов Н+ (кислотные ионы). Этот механизм действует примерно в 5 раз быстрее, чем обычная ионная диффузия.

Рис. 2. Механизм транспортировки Гротгуса для ионов H+ (кислотные ионы) Fig. 2. Transportation mechanism of Grotgus for ions H+ (acid ions)

Затем при биогенной серно-кислотной коррозии в качестве второго этапа вдоль растворенных линий Са(ОН)2 в бетоне происходит проникающая сульфатация серной кислоты, которая приводит к дальнейшему разрушению бетона.

Матрица бетона, которая повреждается от действия серной (биогенной) кислоты (Н^О4), имеет две области повреждения. Внутри первой области, если смотреть со стороны поврежденной поверхности, матрица бетона полностью разрушена за счет растворяющего воздействия (Н+) и проникающего воздействия ^042-). Этот полностью разрушенный слой можно относительно просто удалить механическим путем, если он не оторвется сам.

Невидимая для глаза и обнаруживаемая только под микроскопом вторая область разрушения расположена более глубоко. Внутри этого второго слоя кислота повредила матрицу бетона лишь за счет проникающей глубинной коррозии. Механическая прочность этого слоя в значительной мере сохраняется, так как еще не произошло более масштабного воздействия кислоты. Так как кислота соприкасается с негидратированными зернами цементного клинкера, на этих зернах начинается процесс дополнительной гидратации. А это связано с изменением объема и образованием микротрещин. К тому же при гидратации высвобождаются щелочи, которые противодействуют уменьшению значения рН за счет действия кислот. Таким образом, наличие этой зоны повреждения невозможно доказать ни путем анализа сульфатов (иссле-

дование буровой муки), ни посредством использования фенолфталеина.

На рис. 3 показан снимок поврежденного серной кислотой образца строительного раствора, с обеими областями повреждения, который был сделан с помощью растрового электронного микроскопа (электронное изображение с засветкой отраженным рассеянным светом).

Наблюдения за состоянием бетона в газовой среде коллекторов показывают, что процесс коррозии новых конструкций из бетона проходит, по крайней мере, две стадии. Сначала, примерно в течение года, на поверхности бетона отсутствуют следы повреждения. В этот период происходит нейтрализация щелочных (основных) соединений цементного камня диоксидом углерода и другими кислыми газами (первый период по Паркеру). Затем с нейтрализацией наружного слоя возникают условия для поселения и развития тионовых бактерий. Начинается разрушение бетона. Наружный нейтрализованный и разрушенный слой становится носителем бактерий.

Специальные исследования, выполненные Г.Я. Дроздом, показали, что в наружном слое содержится до 99 % всех проникших в бетон бактерий. При этом стойкость повышается с уменьшением проницаемости (размера пор) бетона. В поры диаметром менее 30 мкм проникание бактерий, размеры которых преимущественно 0,5-20 мкм, затруднено. Размер тиобацилл составляет около 1 мкм.

Рис. 3. Снимок поврежденного серной кислотой образца строительного раствора с обеими областями повреждения, сделанный с помощью растрового электронного микроскопа:

темно-серый цвет - гранулометрическая фракция; белый - негидратированные зерна

цементного клинкера

Fig. 3. Photograph of the model of a building solution, damaged by spirit of sulphur, with both areas of damage, made with the help of solution electronic microscope:

dark grey colour - particle-size fraction; white colour - unhydrated grains of cement clinker

Показано, что по мере удаления от поверхности бетона количество аэробных бактерий уменьшается быстрее, чем число анаэробных. С уменьшением водоцементно-го отношения глубина проникания микроорганизмов в тело бетона уменьшается.

Активность микроорганизмов зависит от температуры, вида субстрата, обеспеченности кислородом, величины рН. При изменении температуры от 15 до 25 °С при прочих оптимальных условиях активность бактерий увеличивается как минимум в 2 раза.

Образование серной кислоты под действием сероводородных бактерий оптимально протекает при температуре от 30 до 37 °С, но уже при температуре 18 °С может образовываться 6-процентная серная кислота.

Лабораторными исследованиями, выполненными в Гамбурге, установлено малое влияние вида цемента на скорость коррозии бетона и большое на скорость коррозии заполнителей в серной кислоте. Потеря массы образцов, изготовленных на карбонатном заполнителе, была в 4 раза меньше, чем образцов на кварцитовом заполнителе. Потеря массы при рН = 3 и 5 была сравнительно ма-

ла, тогда как при рН = 1 она была значительной. Преимущество известняка было показано испытаниями в Южной Африке. Срок службы труб из бетона с заполнителем из известняка был в 3-5 раз больше, чем труб из бетона на кварцитовом заполнителе. В разрушенном слое бетона зерна крупного заполнителя из карбонатных пород разрушались значительно медленнее, чем цементный камень бетона. Замедленное разрушение бетона на карбонатном заполнителе в растворах серной кислоты было показано и в лабораторных испытаниях, выполненных в Научно-исследовательском институте бетона и железобетона [7].

Степень агрессивного воздействия биологически активных сред на бетонные и железобетонные конструкции из бетона марки по водонепроницаемости W4 приведена в таблице.

Для коллекторов сточных вод концентрацию сероводорода принимают по опыту эксплуатации сооружений или рассчитывают при проектировании в зависимости от состава сточных вод и конструктивных характеристик коллектора.

Степень агрессивного воздействия биологически активных сред (грибы и тионовые бактерии) на бетонные и железобетонные конструкции Level of aggressive influence of biologically active areas (asparagus and thionic bacteria) on

concrete and reinforced concrete constructions

Агрессивная среда / Aggressive environment Степень агрессивного воздействия в среде / The degree of aggressive impact to the environment

сухой / dry нормальной / normal влажной / wet

Грибы / Mushrooms Неагрессивная / Nonaggressive Слабоагрессивная / Slightly aggressive Слабоагрессивная / Slightly aggressive

Тионовые бактерии при концентрации сероводорода, мг/м3 / Thionic bacteria when the concentration of hydrogen sulphide, mg/m3 до 0,01 Неагрессивная / Nonaggressive

0,01-5 Слабоагрессивная / Slightly aggressive Среднеагрессивная / Medium aggressive

свыше 5 / more than 5 Среднеагрессивная / Medium aggressive Сильноагрессивная / Highly aggressive

Химическое превращение соединений серы в сточных водах в больших количествах в основном происходит в анаэробной среде (в напорных трубопроводах, в осадках). Обнаружена прямая связь между содержанием летучих соединений серы и степенью коррозии. Содержание сульфидов в воде менее связано со скоростью коррозии. Во всех случаях рН конденсата на поверхности конструкций является хорошим показателем коррозионной опасности.

Микробиологическая коррозия (МБК) является электрохимическим типом коррозии, происходящей с помощью разного рода микро- и макроорганизмов [8, 9]. Тем не менее в данной работе речь пойдет о коррозии, вызванной только микроорганизмами. Для того чтобы осуществлялась микробиологическая коррозия, необходимо, чтобы выполнялись минимум два условия:

- уязвимость материала;

- благоприятные условия для возникновения микроорганизмов, порождающих МБК.

Этот тип коррозии одинаково пагубно влияет как на бетон и сталь, так и на другие материалы.

С другой стороны, условиями для возникновения МБК являются также (но не ограничиваются ими) низкий уровень рН среды, благоприятная температура, наличие органики в среде, необходимой для поддержания жизнедеятельности коррозионно-позитивных бактерий. В естественной среде бактерия обычно находится в колониях, «смешанных культурах», «микробиологических консорциумах». Легче объяснить механизм коррозии, обобщая группы бактерий (такие, как Desulfovibrio desulfuricans), воздействующих на систему полностью, а не описы-

вая влияние одного семейства бактерий на определенный материал системы.

В данной работе выявляется коррозионное воздействие некоторых типов бактерий (таких как сульфатредуцирующие и се-роокисляющие бактерии) на повышение кор-розионности металлов и бетона.

Микробиологическая коррозия обусловливается действием сульфатредуци-рующих бактерий. Микроорганизмы в основном участвуют в МБК, но не ограничиваются ей. МБК можно считать одной из основных причин сбоев на промышленных объектах и водоканалах различных стран. Имеются сведения о том, что США тратит около 10 млн долларов ежегодно на борьбу с микробиологической коррозией [10].

Микробиологическая коррозия является очень сложным процессом, в который вовлечено множество видов организмов (микроорганизмов, таких как бактерии, и макроорганизмов, например, некоторые виды водорослей), которые пагубно влияют на материалы, в среде которых они оказываются.

В данной работе приводится обзор моделей коррозии стали и бетона, причиной которой стали сульфатредуцирующие бактерии (СРБ) и сероокислительные бактерии (СОБ).

Результаты исследования и их обсуждение

Микробиологическая модель коррозии. В то время как существуют и другие виды бактерий, например, нитрифицирующие бактерии, которые способствуют образованию азотной кислоты в сточной воде, мы остановимся на трех видах бактерий, которые были отмечены как активно участвующие в микробиологической коррозии.

В первую очередь стоит отметить, что механизмы коррозии в металлах и неметаллах принципиально отличаются.

Сталь является менее устойчивым к МБК материалом, поэтому, когда она подвергается коррозии, объем продуктов может создавать локальные области пониженного или повышенного кислородного парциального давления. Таким образом, область с пониженным парциальным давлением кислорода

становится анодом, и те области, которые имеют относительно высокое парциальное давление, могут становиться катодами. Установленный дифференциал аэрации клетки коррозии стали инициируется и/или ускоряется. На рис. 4 показана поверхность углеродистой стали, подверженной воздействию сульфатредуцирующих бактерий и бактерий, снижающих прочность стали.

Рис. 4. Продукты коррозии и образовавшаяся биопленка на образце углеродистой стали с сульфатредуцирующими (а) и сероокислительными бактериями (b) Fig. 4. Corrosion products and developed biofilm on the model of carbon steel with sulphur

reducing (а) and sulfur-oxidizing bacteria (b)

Генерация органических и неорганических кислот как метаболических побочных продуктов. Некоторые бактерии, такие как сероокислительные бактерии, способны производить концентрированную серную кислоту (рН = 1) из обычной атомарной серы или из сероводорода.

Сероокислительные бактерии способны подвергать коррозии как сталь, так и бетон. Но в большей степени эти бактерии воздействуют на бетон.

В середине 40-х - начале 50-х гг. XX в. впервые была опубликована статья К.Д. Паркера об участии бактерий (главным образом сероокислительных) в коррозии бетона. Тем не менее следует отметить, что в начале 1940-х гг. Луис Альфорд, будучи микробиологом на Спотвудской канализационной насосной станции в Мельбурне, обнаружил некоторую группу бактерий, включая Desulfovibrio и ThюbacШus, которые способствовали распаду соединений серы и восстановлению до гидроксида серы.

В канализационных системах одна из главных проблем состоит в том, что в микробиологических процессах участвует далеко не одна группа бактерий. В этой системе бактерии работают как консорциумы. Один тип бактерий подготавливает среду для другого

типа, что можно увидеть на рис. 5. Канализационная система - микробный консорциум, где сульфатредуцирующие и сероокисли-тельные бактерии работают вместе. На рис. 5 сульфатредуцирующие бактерии восстанавливают сульфаты до сульфидов. После этого сульфиды восстанавливаются до сероводорода за счет водорода, присутствующего в среде сточной воды. Далее из сероводорода сероокислительные бактерии продуцируют концентрированную серную кислоту.

Серная кислота, которая впоследствии стекает по стенкам трубы сверху вниз, подвергает разрушению не только бетон, но и арматуру, которая входит в состав железобетона. Коррозия стальной арматуры приведет к увеличению в среде двухвалентного железа, которое в будущем послужит катодной деполяризации (рис. 6), что станет акцептором в образовании новых партий сульфидов. Таким образом, коррозия порождает более активную коррозию. Коррозионное воздействие СОБ на бетонные конструкции следует только после химической (не микробиологической) коррозионной фазы. Приемлемый сценарий МБК бетонных конструкций имеет три фазы, что схематично показано на рис. 7.

Рис. 5. Схематичное изображение возможных процессов при микробиологической коррозии бетонной поверхности канализационных труб Fig. 5. Scematic image of possible processes during microbiological corrosion of a concrete

surface of sewage pipes

Рис. 6. Возможное взаимодействие между сульфатредуцирующими и сероокислительными бактериями Fig. 6. Possible interaction of sulphur reducing and sulfur-oxidizing bacteria

t

1 ФАЗА II ФАЗА III ФАЗА

Химические факторы, снижающие рН среды до значения "9" Нейтрофильные СОВ, снижающие pH среды до значения"4" Ацидофильные СОВ, снижающие рН среды до значения "2" и ниже

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

Химическая коррозия Микробиологическая коррозия La-Ы

I I

Рис. 7. Схематическое изображение коррозионных фаз, вызванных микробиологической

коррозией бетона

Fig. 7. Scematic image of corrosion phases, caused by microbiological corrosion of concrete

Фаза № 1 - комбинированное коррозионное воздействие углекислого газа и сероводорода в аноксидной среде.

Фаза № 2 - первый этап «микробиологической последовательности», где при условии достаточного количества питательных веществ, влаги и атомарного кислорода некоторые виды бактерий могут прикрепляться на бетонную поверхность и расти (например, Thюbacillus), окисляя серу. Главным образом эти виды СОБ являются нейтро-фильными сероокисляющими бактериями (НСОБ). Данные бактерии вырабатывают некоторые кислотные вещества и преобразуют сульфиды в элементарную серу и поли-тионовую кислоту.

Фаза № 3, будучи вторым этапом «микробиологической последовательности», обычно следует после фазы № 2, где рН среды был значительно снижен; в ней участвует еще один вид СОБ, известный как ацидофильные сероокисляющие бактерии, Т. П'юох'^а^, колонии которых живут на своде канализационного коллектора и в про-

цессе своей жизнедеятельности дополнительно снижают уровень рН среды.

Выводы

Согласно К.Д. Паркеру, в коррозионном процессе принимают участие 3 вида тио-бактерий. В начале процесса при рН = 9-11 развиваются автотрофы, синтезирующие из неорганических веществ необходимые для жизни органические вещества. Далее при рН = 5-9 развиваются ТЫоЬаа1^"Х". Затем при рН < 5 развиваются ThiobacШus сюпсге-^ю^ (ThiobacШus thюoxidans), образующие серную кислоту. Дальнейшие исследования показали, что в коррозионном процессе в бетонных коллекторах принимают участие и другие бактерии: аммонифицирующие, нитрифицирующие, а также грибы. При этом грибы разрушают пористые материалы как давлением растущих гифов, так и химическим действием продуктов жизнедеятельности. В целом процесс коррозии бетона в коллекторах сточных вод достаточно сложен и обусловлен совместным воздействием воды, растворенных в ней химических соединений, действием бактерий и грибов.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Воронов Ю.В., Алексеев Е.В., Пугачев Е.А., Саломеев В.П., Алексеев С.Е., Викулина В.Б., Гогина Е.С., Залётова Н.А., Журов В.Н., Толстой М.Ю. Водоотведение: учебник. М.: Изд-во Ассоциации строительных вузов, 2017. 416 с.

2. Розенталь Н.К. Коррозия и защита бетонных и железобетонных конструкций сооружений очистки сточных вод // Бетон и железобетон. Оборудование, материалы, технология. 2011. №1. С. 96-103.

3. Васильев В.М., Панкова Г.А., Столби-хин Ю.В. Разрушение канализационных тоннелей и сооружений на них вследствие микробиологической коррозии // Водоснабжение и санитарная техника. 2013. № 9. С. 67-76.

4. Hewed E., Nehdi M., Allouche E., Nakhla G. Effect of mixture design parameters and wetting-drying cycles on resistance of concrete to sulfuric acid attack // Journal of Materials in Civil Engineering. 2007. № 19 (2). P. 155-163.

5. Wells P.A., Melchers R.E., Bond Ph. Factors involved in the long term corrosion of concrete sewers // Corrosion and Prevention 2009: The Management of Infrastructure Deterioration:

Conference Proceedings (Coffs Harbour, 15-18 November, 2009).

6. Parande A.K., Ramsamy P.L., Ethirajan S., Palanisamy N. Deterioration of reinforced concrete in sewer environments // Municipal Engineer. 2006. № 159 (1). P. 11-20.

7. Дмитриева Е.Ю. Микроорганизмы-биодеструкторы подземных канализационных сооружений // Вода и экология. Проблемы и решения. 2013. № 1. С. 20-44.

8. Wells T., Melchers R. et al. A collaborative investigation of microbial corrosion of concrete sewer pipe in Australia // Ozwater'12: Australia's National Water Conference and Exhibition (Sydney, 08-10 May, 2012). Sydney, 2012. P. 1-8.

9. Monteny J., Vincke E., Beeldens A., Ver-straete W. Chemical, microbiological, and in situ test methods for biogenic sulfuric acid corrosion of concrete // Cement and Concrete Research. 2000. № 30 (4). P. 623-634.

10. Mori T., Koga M., Hikosaka Y., Koizumi J. Microbial corrosion of concrete sewer pipes, H2S production from sediments and determination of corrosion rate // Water Science and Technology. 1991. № 23. P. 1275-1282.

REFERENCES

1. Voronov Yu.V., Alekseev E.V., Puga-chev E.A., Salomeev V.P., Alekseev S.E., Vi-kulina V.B., Gogina E.S., Zaletova N.A., Zhurov V.N., Tolstoi M.Yu. Vodootvedenie [Water drainage]. Moscow, Izd-vo Assotsiatsii stroitel'nykh vuzov Publ., 2017. 416 p.

2. Rozental' N.K. Corrosion and security of concrete and reinforced concrete constructions of purification of waste waters. Beton i zhele-zobeton. Oborudovanie, materialy, tekhnologiya [Concrete and reinforced concrete. Equipment, materials, technology], 2011, no. 1, pp. 96-103. (In Russian)

3. Vasil'ev V.M., Pankova G.A., Stolbikhin lu.V. Deterioration of sewage tunnels and inline structures as a result of microbiologic corrosion. Vodosnabzhenie i sanitarnaya tekhnika [Water Supply and Sanitary Technique], 2013, no. 9, pp. 67-76. (In Russian)

4. Hewed E., Nehdi M., Allouche E., Nakhla G. Effect of mixture design parameters and wetting-drying cycles on resistance of concrete to sulfuric acid attack. Journal of Materials in Civil Engineering, 2007, no. 19 (2), pp. 155-163.

5. Wells P.A., Melchers R.E., Bond Ph. Factors involved in the long term corrosion of concrete sewers. Corrosion and Prevention 2009: The Management of Infrastructure Deterioration: Conference Proceedings (Coffs Harbour, 15-18 November, 2009).

6. Parande A.K., Ramsamy P.L., Ethirajan S., Palanisamy N. Deterioration of reinforced concrete in sewer environments. Municipal Engineer, 2006, no. 159 (1), pp. 11-20.

Критерии авторства

Чижик К.И, Белоокая Н.В. имеют равные авторские права. Чижик К.И. несет ответственность за плагиат.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Статья поступила 16.05.2017 г.

7. Dmitrieva E.Yu. The microorganisms-acting as the agents of biodégradation in underground sewage facilities. Voda i ekologiya. Problemy i resheniya [Water and ecology. Problems and solutions], 2013, no. 1, pp. 20-44. (In Russian)

8. Wells T., Melchers R. et al. A collaborative investigation of microbial corrosion of concrete sewer pipe in Australia. Ozwater'12: Australia's National Water Conference and Exhibition (Sydney, 08-10 May, 2012). Sydney, 2012, pp. 1-8.

9. Monteny J., Vincke E., Beeldens A., Ver-straete W. Chemical, microbiological, and in situ test methods for biogenic sulfuric acid corrosion of concrete. Cement and Concrete Research, 2000, no. 30 (4), pp. 623-634.

10. Mori T., Koga M., Hikosaka Y., Koizumi J. Microbial corrosion of concrete sewer pipes, H2S production from sediments and determination of corrosion rate. Water Science and Technology, 1991, no. 23, pp. 1275-1282.

Contribution

Chizhik K.I., Belookaya N.V. have equal author's rights. Chizhik K.I. bears the responsibility for plagiarism.

Conflict of interests

The authors declare no conflict of interests regarding the publication of this article.

The article was received 16 May 2017

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.