خوردگی میکروبی

خوردگی میکروبی

اسلاید 1: به نام صاحب هستيخوردگي ميکروبيرحمانقلي سليماني دوگاههدیماه 1389 1

اسلاید 2: ميكروب ها: زيرك تر، مدبرتر و پر انرژي تر از شيميست ها، مهندسان و هر كس ديگرند.2

اسلاید 3: خوردگي:هنر علم خوردگی این است که بااعمال روشها و تکنیک های مدرن این تمایل به برگشت فلز به اکسید شدن را کند و به تاًخیر اندازد.3

اسلاید 4: تعریف خوردگي : خوردگي عكس متالورژي استخراج است. از بين رفتن یا پوسيدن يك ماده در اثر واكنش با محيط اطرافش را خوردگی می گویند.محیط های خورنده: عملاً تمامي محيط‎ها خورنده هستند واختلاف در ميزان خوردگي آنهاست. قسمت اعظم خوردگي در صنايع ناشي از مايعات مي‎باشد كه به خوردگي تر نيز معروف مي‎باشد.بطور كلي مواد معدني خورنده تر از مواد آلي هستند.4

اسلاید 5: انواع خوردگي: خوردگي يكنواخت يا سرتاسري (General Corrosion)خوردگي گالوانيك يا دو فلزي (Galvanic or tow Metal Corrosion)خوردگي شياري (Crevice Corrosion)خوردگي حفره اي (Pitting Corrosion)خوردگي بين دانه اي(Intergranular Corrosion)جدايش انتخابي (Selective Corrosion)خوردگي سايشي (Erosion Corrosion)خوردگي توام با تنش (Stress Corrosion)5

اسلاید 6: 6

اسلاید 7: نمودار خوردگی حفره ای7

اسلاید 8: خوردگي ميكروبي MICاصولاً می توان چنین گفت که در هر سیستمی که با آب سروکار داشته باشد، احتمال بسیار زیادی برای وقوع خوردگی میکروبی دارد. این نوع خوردگی تقریباًدر همه جا وجود دارد.(خوردگی حاصل از میکروارگانیسم هایی نظیر باکتریها و قارچها که با چشم غیر مسلح قابل مشاهده نیستند.)8

اسلاید 9: محيط هاي طبيعي :1- خاك: در هر جريب خاك (معادل 43560 فوت مكعب) ممكن است تا 5 تن باكتري وجود داشته باشد بنابراين تاسيساتي مانند لوله هاي انتقال آب،سوخت و گاز كه روي خاك يا درون آن قرار داشته باشند در معرض خطر بالقوه خوردگي ميكروبي قرار دارند.2- آب: رسوبات موجود در آب رودخانه ها و درياها محيط هاي مناسب براي رشد و تكثير ميكروارگانيزمها مي توانند در سازه هاي دريايي از قبيل پايه هاي دكل هاي حفاري، بدنه كشتي ها و قسمت هاي فلزي يا غير فلزي كه در تماس با آب هستند ايجاد مشكلات جدي نمايند.9

اسلاید 10: محيط هاي صنعتي: در اينگونه محيط ها، خطر آلودگي ميكروبي منجر به خوردگي، در واقع از منابع طبيعي مانند آب و خاك نفوذ مي كند.تعدادي از مثال هاي صنعتی كه در معرض خوردگي ميكروبي قرار دارند عبارتند از:صنايع نفت و گاز پتروشيمينيروگاههاي (فسيلي ، اتمي)صنايع چوب و كاغذ سازيصنايع هواپيما سازيصنايع دريايي و كشتي سازيسازه هاي درياييصنايع غذاييابنيه و آثار تاريخي10

اسلاید 11: ميكروارگانيزمهااز نظر متابولیسم انرژیموجودات هوازي كه در آنها انرژي مورد نياز در اثر اكسيد اسيون مواد آلي بدست مي‎آيد و پذيرنده نهايي الكترون حاصل از تجزيه مواد آلي، اكسيژن است.موجودات بي هوازي كه براي ادامه حيات به اكسيژن نياز ندارند و حتي تعدادي از آنها نمي توانند اكسيژن را تحمل كنند، موجودات بيهوازي منحصراً از ميكروارگانيزمها هستند و در طبيعت در محيط‎هاي فاقد اكسيژن و يا داراي اكسيژن بسيار كم را اشغال مي‎كنند.11

اسلاید 12: انواع ميكروارگانيزمها:باكتريهاي احيا كننده سولفات(SRB)باكتري‌هاي اكسيدكننده آهن (Iron Oxidizing Bacteria)باكتري‌هاي شوره‌گذار (Nitrification Bacteria)باكتري‌هاي شوره بردار (Denitrifying Bacteria) باكتري هاي توليد كننده لجن (Slime Forming Bacteria)باكتري هاي گوگردي (Sulfur Bacteria ) باكتري هاي توليد كننده اسيدهاي آلي باكتري هاي توليد كننده متانباكتريهاي لژيونلانوموفيلا (Legionellaneumophila) قارچ ها(Fungi)جلبکها(Algea) 12

اسلاید 13: شکل های مختلف باکتریها13

اسلاید 14: انواع مختلف باکتریهاCoccus--Sphere shaped organisms. Magnification not given.Vibrio--Rod (comma) shaped bacteria with single curve (X 15,000 mag.).14

اسلاید 15: ساختمان تشریحی باکتری15

اسلاید 16: مكانيسم خوردگي الكتروشيميايي نمودار تشكيل هيدروكسيد فرووهيدروكسيد فريك (زنگ آهن) حاصل از فرآيند خوردگي را نشان مي‎دهد.16

اسلاید 17: خوردگي بيولوژيکي، از بين رفتن يا انهدام يک فلز بوسيله فرايندهاي خوردگي است که بطور مستقيم يا غير مستقيم نتيجه فعاليت موجودات جاندار مي باشد.اين موجودات شامل موجودات ميکروسکوپي مثل باکتريها، قارچها و انواع ماکروسکوپي مثل جانوران دريايي است.فعاليت بيولوژيکي در محيط هايي مانند خاک، آب، دريا و ... بر خوردگي تاثير مي گذارند. اين تاثير به طرق زير مي تواند باشد:تاثير مستقيم بر واکنش هاي آندي و کاتديتاثير بر پوسته محافظ سطحي (تخريب لايه محافظ)بوجود آوردن محيط هاي خورنده (توليد اسيد موضعي)توليد رسوبات17

اسلاید 18: دو فرايند اصلي در ارتباط به خوردگي ميکروبي فلزات قابل تصور است:تماس ميکروارگانيسم با سطح فلز واکنش هاي خوردگي را شروع يا تسهيل مي کند.محصولات متالوليکي ترشح شده ممکن است از لحاظ شيميايي فعال بوده و باعث خوردگي شوند.در فرايند تماس ميکروارگانيسم با سطح فلز، مکانيسم اصلي خوردگي آهن توسط باکتريهاي احيا کننده سولفات دپولاريزاسيون کاتدي است.18

اسلاید 19: 19

اسلاید 20: مقايسه خوردگي ميكروبي با خوردگي الكتروشيميايي اگر خوردگي كه توسط باكتريهاي احياء كننده سولفات ايجاد مي‎گردد با خوردگي ناشي از پديده الكتروشيميايي مقايسه كنيم. مشاهده مي‎گردد كه هيدرژن حاصل از فعل و انفعال الكتروشيمي با اكسيژن موجود تركيب و باعث تشديد خوردگي مي‎گردد. در صورتيكه در خوردگي ميكروبي هيدرژن حاصل از حمله باكتريها جذب خود باكتري شده و انرژي لازم براي رشد و نمو باكتري را تامين مي‎كند. در پديده الكتروشيمي اگر در محيط اكسيژن وجود نداشته باشد هيدرژن حاصل در اطراف كاتد جمع شده و آنرا پلاريزه مي‎نمايد و خوردگي متوقف مي‎گردد و تا زمانيكه عمل دپلاريزاسيون انجام نگرفته فعل و انفعال متوقف خواهد شد. ولي در مورد باكتري احياء كننده سولفات،‌ عمل دپلاريزاسيون توسط باكتري و در شرايط فقدان هوا صورت مي‎گيرد. 20

اسلاید 21: محصول خوردگي به طريق الكتروشيمي هيدرات آهن است ولي در مورد باكتري احيا كننده سولفات (SRB) مجموعي از يك قسمت سولفور آهن و سه قسمت هيدروكسيد فرو مي‎باشد كه بصورت خوردگي‎هاي نقطه اي يا حفره اي ظاهر مي‎گردد.باكتري دي‌سولفوويبريو فقط در محيط عاري از اكسيژن رشد و فعاليت مي‎نمايد، لذا خوردگي ميكروبي با مكانيزم متفاوتي روي سطح فلز رخ مي‎دهد.

اسلاید 22: ميکروارگانيسم هاي موثر در MICباکتريهاي بي هوازي احيا کننده سولفات: ايجاد خوردگي موضعي يا Pitting باکتريهاي اکسيد کننده گوگرد و سولفيد: توليد کننده اسيد سولفوريک بيش از 5 درصد وزني باکتريهاي اکسيد کننده آهن و منگنز: خوردگي موضعي، گرفتگي لوله هاباکتريهاي توليد کننده لجن: ايجاد فولينگ و تشديد خوردگيباکتريهاي توليد کننده متان: انجام دپولاريزاسيون کاتدي با مصرف هيدروژنباکتريهاي توليد کننده اسيدهاي آلي: ايجاد خوردگي در لوله انتقال گازقارچ هاي توليد کننده اسيد: ايجاد خوردگي در استيل و آلومينيوم با توليد اسيدهاي آليباکتريهاي شوره گذار: ايجاد خوردگي در آهن و فلزات با توليد اسيد نيتريک22

اسلاید 23: باکتریهای احیاء کننده سولفات (SRB)مهمترین باکتری موثر در خوردگی بوده و مسئول بیش از نیمی از خوردگی های میکروبی است. این باکتریها بیش از 2 میلیارد سال است که در کره زمین زندگی می کنند.SRB مانند باکتریهای تثبیت کننده ازت دارای اهمیت فراوان در چرخه گوگردی می باشند.این باکتریها با احیاء سولفات و مصرف هیدروژن کاتدی باعث خوردگی فلزات می شود.23

اسلاید 24: باکتریهای احیاء کننده سولفات (SRB)24

اسلاید 25: باکتریهای احیا کننده سولفاتباکتریهای احیا کننده سولفات داخل بایوفیلم تشکیل شده برروی سطح کربن استیل (مبدل حرارتی) با استفاده از میکروسکوپ الکترونی25

اسلاید 26: شرايط مناسب جهت رشد باکتريهاي احياکننده سولفاتPHاملاحgrدرجه حرارتCفشارKpa11-5270104تا 5-10000026

اسلاید 27: نقش باكتري هاي احياء كننده سولفات در طبيعت تجزيه مواد آلي و تبديل آنها به مواد معدني مورد نياز توليد کننده‎ها گیاهانچرخه عناصر گوگرد که بدون حضور این باکتری میسر نیست.سولفید تشکیل شده توسط باکتریهای SRB یکی از مواد خام برای تهیه اسید سولفوریک است.نقش باكتري هاي احيا كننده سولفات (SRB) در صنعتخوردگي خطوط لوله، دستگاهها، وسايل و ماشين آلات مسدود شدن چاههاي تزريق، ترش شدن نفت و گازفلزاتي چون آهن، فولاد، چدن، روي، آلومينيوم و مس مي‎توانند بوسيله اين باكتريها مورد حمله قرار گيرند.27

اسلاید 28: مشكلات ناشي از SRB در صنعت : ايجاد حفره (Pitting) بر روي سطوح فلزيهيدروژن سولفوره سمي و خورندهترش شدن نفت در ميادين نفتي و پالايشگاه‌ها بدليل مصرف تركيبات سولفوره موجود در نفت تجزيه مواد افزودنيمصرف اسيدسولفوريك و اختلال در تنظيم PH سيستم‌هاي خنك كنندهمسدود شدن منافذ و كاهش نفوذپذيري مخازن بوسيله FeS حاصل از فعاليت اين باكتري‌ها خوردگي درمخازن28

اسلاید 29: محل‌هايي كه احتمال وجود باكتري‌هاي احياءكننده سولفات در آنها بيشتر مي‌باشد: در نقاطي از مسير لوله كه سيال حالت سكون داشته باشد. در زير رسوبات انباشته شده در مسير لوله‌ها، مخازن نفت، مخازن آب و نقاط خروجي آن. در زيرلجن و گل و لاي موجود در عمق حفره‌ها. در فيلتر مخصوصاً انواع شني. در فصل مشترك آب و مواد نفتي در دستگاه‌هاي مبدل حرارتي، تصفيه كننده‌ها ومخازن نفت . در قسمت بيروني لوله‌هاي دفن شده در زير زمين.29

اسلاید 30: مقابله با فعاليت باكتريهاي احيا كننده سولفات (SRB) در صنعتالف- پيشگيريب- مقابله فيزيكي با باكتريها استفاده از هواتمیز کردن فیزیکیحذف نقاط مرده و ساکن از سیستمج- استفاده از مواد شيميايي شامل:اسید زنی چاههای تزریقیاستفاده از میکروب کش هاحفاظت سطح فلز با استفاده از پوششها، حفاظت کاتدی وبازدارنده ها30

اسلاید 31: باكتري‌هاي اكسيدكننده آهن(Iron Oxidizing Bacteria)باكتري‌هاي اكسيدكننده آهن معمولاً در آبهاي شيرين يافت مي‌شوند. اين باكتري‌ها هوازي بوده ولي ممكن است در محيط‌هاي حاوي كمتر از 0/5 ميلي‌گرم در ليتر اكسيژن رشد كنند و توليد لجن زيادي نمايند. اين باكتري‌ها در استخرهاي روباز، چاه‌هاي تغذيه، فيلترها، لوله‌ها و ابزارآلات يافت مي‌شوند. اين باكتري‌ها آهن دوظرفيتي را به آهن سه ظرفيتي اكسيد و به صورت پوشش يا فيلمي در اطراف ديواره‌هاي سلولي خود را سبب مي‌كنند.

اسلاید 32: این باکتریها در فرآیند شیمیایی خود آهن دو ظرفیتی را بصورت هیدروکسید فرو یا فریک در اطراف دیواره سلولی خود راسب می کند. این باکتریها غالباً باعث ایجاد تاول هایی روی سطح فولاد شده که منجر به خوردگی شیاری می شوند. یکی از گونه های باکتریهای اکسید کننده آهن بنام گالیونلا با ایجاد رسوبات حجیم باعث گرفتگی خطوط لوله می شوند. با تشکیل پیل های غلظتی ایجاد خوردگی می کنند.

اسلاید 33: انواع باكتري‌هاي اكسيدكننده آهن: الف- سايدروكاپسا: باكتري اكسيدكننده آهن كه به صورت كپسول كوچك هستند. ب- گاليونلا: باكتري اكسيدكننده آهن كه به صورت ساقه‌دار است و با ايجاد رسوبات حجيم باعث گرفتگي خطوط لوله مي‌شود. ج- اسفروتيلوس: باكتري غلاف‌دار اكسيد‌كننده آهن كه به صورت رشته‌اي هستند. د- كرينوتريكس : باكتري آهن هم ناميده مي‌شوند كه يونهاي آهن II را به آهن III تبديل كرده و بصورت اكسيد آبدار رسوب مي‌نمايند و لجن حجيم قهوه‌اي رنگي توليد مي‌كنند. اين باكتريها ممكن است حفره و برآمدگي در لوله‌هاي آهني توليد كنند. آنها در دهانه لوله‌هاي ورودي به مقدار جزيي يافت مي‌شوند اما در آب خنك‌كننده كه محيطي با اكسيژن زياد است، بندرت يافت مي‌شوند. 33

اسلاید 34: هـ- تيوباسيلوس فرواكسيدان: اين باكتري‌ها مي‌توانند انرژي مورد نياز خود را علاوه براكسيدكردن آهن فرو به فريك از گوگرد و تركيبات گوگردي احياءشده به دست آورند .[10] دماي مناسب جهت رشد اين باكتري‌ها(35-30) درجه سانتي‌گراد است.

اسلاید 35: انواع باکتریهای اکسیدکننده آهن35

اسلاید 36: محل هايي كه باكتري‌هاي اكسيدكننده آهن فعال مي‌باشند و ايجاد مشكل مي‌نمايند: الف– استخرهاي روبازب- فيلترد- لوله‌هاج- آب هاي آشاميدني36

اسلاید 37: الف- تبديل آمونياك به نيتريت ب- تبديل نيتريت به نيتراتنیتروزموناسنیتروباکتر(Nitrification Bacteria) باكتري‌هاي شوره‌گذار باكتري هاي شوره گذار در اغلب محيط‌هاي هوازي وجود دارند. به طور گسترده‌اي در خاك، آب، آب لب شور، آب دريا و سيستم‌هاي فاضلاب يافت مي‌شوند. 37اولين مرحله از فرايند اكسيداسيون، تبديل آمونياك به اسيد ضعيف HNO2، اسيد نيترو، است. اين اكسايش نيتروفيكاسيون ناميده مي‌شود كه توسط Nitrosomonas صورت مي‌گيرد.HNO2

اسلاید 38: باکتریهای اکسید کننده نیتریتنیتروباکتر38

اسلاید 39: باکتری اکسید کننده آمونیاک(نیتروزموناس)39

اسلاید 40: مشكلات ناشي از وجود باكتري هاي نيتريفيكاسيون در صنعتخوردگی آهن و دیگر آلیاژهاتخریب بازدارنده (پایه نیتریت به نیترات)رشد جلبک و باکتری(تثبیت ازت)خوردگی بتن(تولید اسید نیتریک)40

اسلاید 41: دنيتريفيكاسيون: فرآیندی شیمیایی یا بیولوژیکی است كه در آن اكسيدهاي نيترو‍‍‍ژن (نيترات و نيتريت) را به اكسيد ازت و گاز ازت احيا مي نمايد. (Denitrifying Bacteria) باكتري‌هاي شوره بردار 41

اسلاید 42: مشكلات ناشي از وجود باكتري هاي دنيتريفيكاسيون در صنعتتخریب بازدارنده پایه نیترات و نیتریت و تبدیل آن به آمونیاک یا نیتروژنتولید مواد غذایی برای دیگر باکتریها بوسیله احیاء نیترات به نیتروژنایجاد بایو فیلم بوسیله رشد باکتریها در سیستم های خنک کن42

اسلاید 43: فراهم سازی شرایط مناسب جهت رشد باکتری های SRBو دیگر میکروارگانیسم ها مشكلات ناشي از وجود باكتري هاي لجن ساز در صنعتانسداد تدريجي فيلترهاتشكيل پيل‌هاي غلظتيتشدید خوردگی میکروبیتخریب زیست کش ها(Slime Forming Bacteria) باكتري هاي توليد كننده لجن 43

اسلاید 44: باكتري هاي گوگردي (Sulfur Bacteria ) الف- باکتریهای هوازی اکسید کننده گوگرد تیوباسیلوس تیو اکسیدان قادرند گوگرد یا نرکیبات گوگردی را به اسید سولفوریک و یون سولفات، اکسید نمایند. 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4 بهترین محیط برای زندگی آنها محیطهایی با pH کم می‌باشدو می‌توانند بطور موضعی اسید سولفوریک با غلظت 5% تولید نمایند. اين باكتري‌ها در ميادين نفتي، سيستم لوله‌كشي فاضلاب حاوي مواد گوگردي باعث خوردگي سريع لوله‌هاي سيماني مي‌شوند. 44

اسلاید 45: اين باكتري‌ها همراه با باكتري‌هاي احياءكننده سولفات مي‌توانند با تغيير شرايط خاك به طور دوره‌اي عمل نمايند، بدين معنا كه در فصل بارندگي و بي‌هوازي شدن، خاك باكتري‌هاي احياء كننده سولفات و در فصل خشك و هوادهي، خاك باكتري‌هاي اكسيدكننده گوگرد، رشد سريع دارند. اين تغييرات دوره اي باعث وارد آمدن خسارات وسيعي به خطوط لوله‌هاي زيرزميني مي‌گردد.[2] ب- باكتري‌هاي بي‌هوازي گوگردي (ارغواني و سبز): در طبيعت در آبهاي راكد حاوي SH2 زيست مي‌كنند. اين باكتري‌ها موجب خوردگي در سيستم‌هاي خنك كننده مي‌گردند. [9]

اسلاید 46: انواع باكتري هاي گوگردي46

اسلاید 47: قارچ ها (Fungi)قارچها فاقد كلروفيل بوده و حدود 80 هزار گونه قارچ وجود دارد.با تخمير مواد آلي در حضور اكسيژن اسيدهاي آلي توليد مي كنند.مشكلات ناشي از وجود قارچها:تخريب و فساد چوبخوردگي تاًسيسات صنعتي(توليد اسيدهاي آلي)ايجاد محلهاي بي هوازي و كمك به رشد SRB47

اسلاید 48: انواع مختلف قارچ ها 48

اسلاید 49: جلبكها) (Algae تفاوت جلبک با قارچ :انجام فتوسنتز49

اسلاید 50: مشکلات ناشی از وجود جلبک ها و مقابله با آنهاگرفتگی و انسداد (منافذ چوب ها، صافی ها و لوله های آب خنک کننده)تولید مواد غذایی و ایجاد شرایط مناسب برای رشد دیگر میکروارگانیسم هاتولید بو و رنگ نا مطلوب (در آب و هوا)با تولید اکسیژن واکنش دپلاریزاسیون را تسریع می کند.حذف هوا، آب و نور خورشید مانع از رشد آنها می شود.50

اسلاید 51: مشکلات ناشي از حضور باکتريهاي مولد خوردگي در صنعتايجاد حفره در اثر رسوبات (SRB)توليد هيدروژن سولفوره که خورنده و سمي است (SRB)مصرف اسيد سولفوريک اضافه شده بمنظور تنظيم pH در سيستم هاي خنک کننده(SRB)ايجاد آلودگي ميکروبي در مخازن فراورده هاي نفتي (سوخت هوايي، نفت سفيد، گازوييل) (SRB)توليد لجن زرد- نارنجي (باکتري آهن)گرفتگي فيلتر (باکتري آهن، باکتري توليد کننده لجن)توليد رسوب اکسيد آهن در سطوح داخلي لوله ها و دستگاه ها(باکتري آهن)توليد بوي نامطبوع و رنگ قرمز در آبهاي آشاميدني و آبهاي صنعتي( باکتري آهن)توليد اسيد نيتريک که سبب تشديد خوردگي مي شود (باکتري شوره گذار)تخريب بازدارنده خوردگي با پايه نيتريت (باکتري شوره گذار)تثبيت ازت در آب برج خنک کننده و رشد جلبک و باکتري (باکتري شوره گذار)خوردگي بتن در اثر توليد اسيد نيتريک (باکتري شوره گذار)51

اسلاید 52: مراحل رشد و تكثير ميكروارگانيسم هافاز واماندگي(Lag Phase )رشد تواني باكتري(Exponential Phase )فاز ثابت (Stationary Phase) مرگ باكتري(Decline Phase )52

اسلاید 53: بررسي هاي انجام شده در سيستم هاي باز نشان مي دهد: در يک فاصله زماني مساوي تغليظ رسوبات معدني 5 الي 6 برابر است. در حاليکه تغليظ ميکروارگانيسم ها 5 الي 6 ميليون برابر است. بنابراين ميزان افزايش جمعيت ميکروبي يک ميليون برابر بيشتر از تغليظ املاح معدني در زمان مساوي تحت شرايط يکسان مي باشد (در اين حالت ميکروارگانيسم ها در فاز رشد لگاريتمي مي باشند.)53

اسلاید 54: بايوفيلم تشكيل شده در اثر فعاليت ميكروبي بر روي لوله‌هاي مبدل حرارتي واحد آمونياك54

اسلاید 55: بايو فيلم، محصولات خوردگي ميكروبي و رسوبات بر روي لوله‌هاي مبدل حرارتي واحد آمونياك55

اسلاید 56: رسوبات سخت موجود بر روي لوله‌هاي مبدل حرارتي 2103A واحد آمونياك56

اسلاید 57: لوله های سوراخ شده مبدل حرارتی واحد متانول ناشی از فعالیت باکتریهایSRB57

اسلاید 58: لوله های مبدل حرارتی واحد آمونیاک عاری از بایوفیلم در رسوبات ناشی از فعالیت میکروارگانیسم ها(تمیز)58

اسلاید 59: تعريف بايوفيلمدر محيط هاي آبي اکثر موجودات تمايل دارند که به يکديگر بچسبند و بر روي سطح فلزات رشد کنند. اين تجمع موجودات زنده و رشد و تکثير آنها بر روي سطوح فلزي باعث تشکيل يک لايه بيولوژيکي چسبنده مي شود که به بايوفيلم معروف است.ضخامت بايوفيلم بسته به نوع موجودات زنده و شرايط محيطي متغيير است.فاکتورهاي موثر در تجمع بايوفيلم:- ضخامت بايوفيلم- چگالي سطحي و حجمي- زبري59

اسلاید 60: خصوصيات بايوفيلمبايوفيلم از سلولهاي ميکروبي همراه با EPS آنها تشکيل شده است.حاوي مقادير زيادي آب است (95 درصد وزني)متخلخل و جاذب (قابليت جذب مقادير زيادي از مواد جامد را داراست)وجود مواد آلي و غيرآلي در شبکه بايوفيلمماهيت شيميايي شبکه بايوفيلم غالبا ساختار کربوهيدراتي دارد که تحت تاثير گونه هاي باکتريايي تغيير مي کند.60

اسلاید 61: اثرات ناشي از ايجاد بايوفيلمتشکيل بايوفيلم به صورت منقطع در سطح فلز خوردگي ميکروبي را افزايش مي دهد(پيل غلظتي)اثر متابوليت هاي ميکروبي برروي سطح جامد (H2S)تغيير ماهيت سيال گذرنده از شبکه پليمري بايوفيلم حبس و نگهداري يون هاي فلزات در شبکه پليمري بايوفيلمافزايش مقاومت در برابر ميکروب کش هاناپايدار نمودن فيلم بازدارنده خوردگي61

اسلاید 62: مواد غذاييکدورت حجم لجنميزان چسبندگي لجناکسيژن محلولنور خورشيدسرعت جريان آب62

اسلاید 63: مراحل تشکیل بایوفیلم63

اسلاید 64: 64

اسلاید 65: 65

اسلاید 66: اثرات زيان آور ناشي از تشکيل بايوفيلم شامل موارد زير مي باشند:خوردگي بيولوژيکي (بايوفيلم يکي از عوامل مهم و موثر در تسريع خوردگي بيولوژيکي در سطح فلز مي باشد.جمع شدن بايوفيلم سبب کاهش ضريب انتقال حرارت در مبدلهاي حرارتي و کندانسور مي شود.سبب گرفتگي خلل و فرج مخازن نفتي در مراحل ازدياد برداشت مي شود.تشکيل بايوفيلم با ضخامت 1000 ميکرون در ديواره کشتي ها، سرعت کشتي را به ميزان 20 درصد کاهش مي دهد که اين امر موجب افزايش مصرف سوخت مي گردد.تشکيل بايوفيلم با ضخامت 1000 ميکرون در لوله هاي به قطر 12/5 ميليمتر سبب کاهش سرعت جريان به ميزان 50 درصد مي گردد.افزايش بايوفيلم سبب افزايش ضريب اصطکاک گرديده و درنتيجه افت فشار افزايش يافته بنابراين پمپي با قدرت بيشتر مورد نياز مي باشد.خسارات اقتصادي ناشي از تشکيل بايوفيلم سرسام آور مي باشد.66

اسلاید 67: آزمایشات متداول کنترل آلودگی ميكروبي : شمارش كل ميكروب‌هاي سيستم (TBC) به روش Pour Plate به شماره 9215Bباكتري‌هاي اكسيدكننده آهن به شماره 9240Dباكتري‌هاي بي‌هوازي (SRB) به روش API-RP38باكتري هاي نيتريفيكاسيون و كشت جلبك ها به طريقه MPN67

اسلاید 68: رشد باکتریهای SRB در محیط کشتAPI-RP38 68

اسلاید 69: 69

اسلاید 70: 70

اسلاید 71: 71

اسلاید 72: نقاط ويژه مظنون به MIC عبارتند از:نواحي که جريان سيال کمتر از ft/sec5 (m/sec5/1) باشد.جريان راکد (dead leg) نواحي که در آنجا مواد آلي آشغال، لجن وجود دارد كه ميتوانند پناهگاه و مواد غذايي براي ميکروارگانيسم ها شوند.72نواحي که جريان سيال کمتر از ft/sec5 (m/sec5/1) باشد.جريان راکد (dead leg) نواحي که در آنجا مواد آلي آشغال، لجن وجود دارد كه ميتوانند پناهگاه و مواد غذايي براي ميکروارگانيسم ها شوند.

اسلاید 73: بمنظور کنترل جمعيت ميکروبي و در نتيجه جلوگيري از خسارات ناشي از ميکروارگانيسم ها در صنعت روش هاي مختلفي متداول است. اين روش ها بسته به شرايط، محيطی موجود، مواد بکار رفته در سیستم مورد نظر و ميزان آلودگي بايستي انتخاب شود:1- تميز کردن سيستم به طريقه فيزيکي2- استريل نمودن سيستم، استفاده از ميکروب کش ها3- حفاظت کاتدي4- استفاده از پوشش ها73

اسلاید 74: جهت کنترل جمعيت ميکروبي با استفاده از زيست کش بايد عوامل زير مورد توجه قرار گيرد:انتخاب زيست کش مناسباعمال زيست کش با توجه به شرايط محيط (مداوم، مرحله اي، شوک)انتخاب محل مناسب تزريق زيست کشتعيين غلظت موثر زيست کشتداوم تزريق زيست کشتنظيم و کنترل پارامترهاي آب74

اسلاید 75: در انتخاب صحيح يک ميکروب کش بايد نکات ذيل را در نظر داشت:شناسايي انواع ميکروارگانيسم هاي موجود در سيستمآگاهي از تاريخچه عملياتي سيستمنوع فرايندمواد شيميايي بکار رفته در سيتسم به منظور حذف رسوبات و کنترل خوردگيخصوصيات شيميايي و فيزيکي آب مورد مصرف در سيستممحدوديت هاي زيست محيطي75

اسلاید 76: تقسيم بندي زيست كش هاي مورد مصرف در صنايع زيست‌كش‌هاي اكسيد كننده (Oxidizing Biocides) کلریناسيد هيپوبرمو ازن دی اکسید کلرینآب اکسیژنهزیست کش های غیراکسید کننده(Nonoxidizing Biocide)76

اسلاید 77: كلرين در آب به اسيد هيپوكلر و اسيد كلريدريك هيدروليز مي‌گردد.Cl2+H2O HOCl + HClاسيد هيپوكلرو طبق فعل و انفعال زير به يون هيپوكلريت و يون هيدروژن يونيزه مي‌گردد.HOCl OCl- + H+وجود يون‌هيپوكلريت و اسيد‌هيپوكلرو باعث استريل كردن آب مي‌گردد. شرايط تعادلي بستگي به pH و درجه حرارت محيط دارد. اصلي‌ترين عامل اكسيد‌كننده در آب، اسيد‌هيپوكلرو و در مقياس خيلي كمتر يون‌هيپوكلريت مي‌باشد. به طوري كه نسبت تاثير اسيد هيپوكلرو 80 برابر يون هيپوكلريت است .وجود يون‌هيپوكلريت و اسيد‌هيپوكلرو باعث استريل كردن آب مي‌گردد. شرايط تعادلي بستگي به pH و درجه حرارت محيط دارد. اصلي‌ترين عامل اكسيد‌كننده در آب، اسيد‌هيپوكلرو و در مقياس خيلي كمتر يون‌هيپوكلريت مي‌باشد. به طوري كه نسبت تاثير اسيد هيپوكلرو 80 برابر يون هيپوكلريت است .

اسلاید 78: همچنين برخي از مواد آلي سريع با كلر تركيب مي‌گردند. اسيد هيپوكلرو با آمونياك‌، نمك‌هاي آمونيوم و آمين تشكيل تركيبات كلرآمين مي‌دهد كه باعث كاهش قدرت ميكروب‌كشي كلر و مصرف زياد كلر مي‌گردد. فعل و انفعال كلر با آمونياك به شرح زير است:Cl2 +H2O HOCl + HClHOCl + NH3 NH2Cl + H2O منوكلرآمينHOCl + NH2Cl NHCl2 + H2O دي كلرآمين HOCl + NHCl2 NCl3 + H2O تري كلرآمين

اسلاید 79: 79

اسلاید 80:

اسلاید 81:

اسلاید 82: بايوسايدهاي غيراكسيدكننده ترکیبات کوارترناری نمکهای آمونیوم( Quaternary Ammonium compounds) ترکیبات آلی گوگرد( Organo-Sulfer Compounds ) متیلن بیس تیو سیانات Methylen Bisthiocyanate (MBTC)) ترکیبات آلی برم( Organo-Bromine Compounds ) ترکیبات آلی قلع( Organo-tin Compound ) آمین ها( Amines) ايزوتيازولون( Isothiazolones )این زیست کش در محدوده وسیعی از میکروارگانیسم ها را کنترل می کند.82

اسلاید 83:

اسلاید 84: فرمنتور حاوی کوپنهای حاوی SS و Cu در معرض باکتری SRB(شروع آزمایش)فرمنتور حاوی کوپنهای حاوی SS و Cu در معرض باکتری SRBبعد ازیک ماه)84

اسلاید 85: عدم کنترل رشد ميکروارگانيسمها در برجهاي خنک کننده مشکلات بسياري را ايجاد مي نمايد.اين مشکلات را به چهار دسته زير مي توان تقسيم نمود:ايجاد لجن بيولوژيکي يا بيوفيلمتشکيل رسوبات و گرفتگي تجهيزاتفساد و تخريب چوب هاخوردگي ناشي از فعاليت هاي ميکروبيولوژي85

اسلاید 86: 86

اسلاید 87: 87

اسلاید 88: 88

اسلاید 89: اهميت ميکروارگانيسم ها در طبيعتحيات انسان در کره زمين وابسته به وجود ميکروارگانيسم ها است.1- توليد بيولوژيکي اکسيژن2- تثبيت بيولوژيکي ازت3- احياء بيولوژيکي سولفاتموجودات زنده از نظر تغذيه به سه گروده تقسيم مي شوند:1- توليد کننده (جلبک، گياهان)2- مصرف کننده ( پروتوزئرها، حيوانات)3- تجزيه کننده (باکتريها، قارچ ها)نقش باکتريها و قارچ ها در طبيعت تجزيه مواد آلي (لاشه حيوانات و گياهان، فضولات حيوانات) و تبديل آنها به مواد معدني مورد نياز گياهان است.بدون وجود ميکروب ها جهان انباشته از مواد آلي و تهي از مواد معدني مورد نياز گياهان خواهد شد که اين به معناي مرگ گياهان و ساير موجودات توليد کننده مي باشد و در نتيجه حيات در روي کره زمين از بين خواهد رفت.چرخش عناصر کربن، ازت، فسفر، اکسيژن، گوگرد و ... در طبيعت بدون حضور ميکروارگانيسم ها غيرممکن است.89

اسلاید 90: احياي بيولوژيکي سولفاتهمانند تثبيت بيولوژيکي ازت و توليد بيولوژيکي اکسيژن از پديد هاي الزامي براي آغاز حيات بشر و ادامه آن است که بوسيله SRB انجام مي شود.90

اسلاید 91: فعاليت ميکروارگانيسم ها در صنايع نفت1- فعاليت هاي اوليه در بوجود آوردن نفت2- فعاليت هاي مضرخوردگي فلزات و بتنمسدود نمودن لوله ها و خلل و فرج موجود در ذخاير نفتيتخريب فراورده هاي نفتي3- فعاليت هاي سودمنداکتشاف نفتازدياد برداشت (بهره وري ثانويه)تقليل آلودگي هاي نفتيگوگردزدايي نفتبيوسنتز مواد مختلف از فراورده هاي نفتي91