Concetti avanzati di trattamento dell'acqua di raffreddamento (Parte 3)

Questa puntata fornisce una panoramica dei problemi più comuni legati al fouling microbiologico, con una discussione anche sul fouling macrobiologico.

Nota dell'editore: questa è la terza puntata di una serie in più parti di Brad Buecker, presidente di Buecker & Associates, LLC.

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Leggi la Parte 2 qui.

Le parti 1 e 2 di questa serie hanno esaminato le questioni relative alle incrostazioni e alla corrosione nei sistemi di raffreddamento a ricircolo aperti, ovvero quei sistemi con torri di raffreddamento, e hanno anche fornito una panoramica dei moderni metodi chimici per il controllo delle incrostazioni e della corrosione. Un problema che spesso sminuisce queste preoccupazioni è l’incrostazione microbiologica. Senza un adeguato controllo, i microbi possono rapidamente stabilire colonie in molti punti all’interno dei sistemi di raffreddamento. Queste colonie possono degradare il trasferimento di calore, limitare il flusso del fluido e indurre la corrosione dei depositi insufficienti. Sono noti casi in cui pesanti incrostazioni microbiologiche e accumulo di limo e altri detriti hanno causato il collasso parziale delle torri di raffreddamento. Questa puntata fornisce una panoramica dei problemi più comuni legati al fouling microbiologico, con una discussione anche sul fouling macrobiologico. Le parti 4 e 5 esamineranno i metodi di controllo microbico attuali e in evoluzione.

Nel nostro ambiente esiste un numero enorme di microbi e i limiti di spazio impediscono una discussione approfondita sulle varietà qui presenti. Per i sistemi di raffreddamento dell’acqua, i tre tipi generali di microrganismi che possono essere problematici sono batteri, alghe e funghi. I batteri possono formare colonie in molti luoghi, i funghi attaccano il legno delle torri di raffreddamento e le alghe possono crescere in modo prolifico nelle aree soleggiate come i ponti delle torri di raffreddamento. Microrganismi avanzati tra cui amebe e protozoi possono comparire in colonie batteriche stabilite. Questi organismi più complessi possono a loro volta ospitare batteri della Legionella.

Batteri

I batteri sono generalmente classificati in tre tipi: aerobici, anaerobici e facoltativi. I batteri aerobici richiedono ossigeno per il metabolismo, mentre i batteri anaerobici estraggono ossigeno da molecole contenenti ossigeno come solfato e nitrato. I batteri facoltativi utilizzano l'ossigeno se è presente, ma possono estrarre ossigeno da altre fonti quando l'ossigeno è assente.

Gli organismi comuni includono:

I batteri che fluttuano liberamente nell'acqua sono noti come organismi planctonici, la cui concentrazione può essere facilmente misurata. Tuttavia, se gli organismi si depositano sulle superfici formando colonie sessili, i problemi possono insorgere molto rapidamente. Alcuni batteri trasudano una pellicola di polisaccaridi (melma) che protegge gli organismi e consente lo sviluppo di colonie complesse che possono includere molti degli organismi sopra elencati. La melma a sua volta catturerà il limo per formare depositi pesanti che spesso assomigliano al fango.

Come è evidente, il fango in questo scambiatore deve avere un flusso e un trasferimento di energia molto limitati.

I depositi microbici possono anche provocare una grave corrosione. Per cominciare, i depositi consentono la formazione di celle di ossigeno differenziali, dove il metallo sotto il deposito diventa anodico per pulire le superfici. Potrebbero verificarsi corrosione e vaiolatura localizzate. Oltre a questa difficoltà, alcuni organismi producono composti dannosi come parte dei loro processi metabolici. I batteri solfato-riduttori sono un ottimo esempio, il cui sottoprodotto metabolico è il solfuro. I solfuri attaccheranno molti metalli tra cui ferro e rame.

Questo attacco viene comunemente definito corrosione indotta microbiologicamente (MIC). L'autore ha osservato una volta una situazione in cui un condensatore di superficie del vapore da 15.000 tubi (acciaio inossidabile 316L) ha sviluppato migliaia di perdite stenopeiche durante un'interruzione di manutenzione durata un mese. L'acqua veniva lasciata ferma nei tubi, il che consentiva ai microbi di depositarsi e produrre sottoprodotti dannosi che danneggiavano la maggior parte dei tubi. La successiva sostituzione dei tubi del condensatore era piuttosto costosa.

Un altro luogo che può subire forti depositi e incrostazioni è il riempimento della torre di raffreddamento.

Ancora una volta, i depositi limitano il flusso del fluido e inibiscono il trasferimento di calore. La deposizione può anche aggiungere un peso enorme al riempimento, come illustrato.