Biologische vervuiling in ketel- en koelwater

Biofilmen ontstaan door biologische verontreiniging van het supletiewater waarbij temperaturen van om en bij de 25°C tot 40°C een belangrijke rol spelen. De toevoer van nieuwe voedingstoffen bewerkstellligen dit proces.

De biofilm

De populatie van micro-organismen verschilt met de ouderdom van de biofilm. Oudere leefgemeenschappen zijn zeer divers en vertonen per soort slechts een gering aantal individuen. Dit in tegenstelling tot een jonge biofilm waar slechts een aantal soorten terug te vinden zijn. De belangrijkste biofilmvormers zijn:

• Pseudomonas auruginosa
• Escherichia coli
• Aeromons auruginosa
• Flavobacterium breve

Deze kunnen zich reeds na een kwartier aan een substraat hechten. De snelheid van biofilmvorming is afhankelijk van het substraat. Zo zal de aanhechting aan glas of plexiglas trager verlopen in vergelijking met pvc of metaal. Industriële watersystemen zijn zeer gevoelig aan biologische verontreiniging en worden er dan ook voordurend mee geconfronteerd.
De aard en de graad van vervuiling wordt bepaald door drie factoren:

1. De kwaliteit van het water
2. Type koelwater
3. Bedrijfsomstandigheden zoals temperatuur, stroomsnelheid enz.

Open circulatiesystemen lijden aan continue verontreiniging van buitenaf. De indikking van het water leidt tot een verhoogde concentratie aan nutriënten die de groei van de biologische verontreiniging in de hand werkt. Evenzeer vormen gesloten circulatiesystemen een ideaal habitat waarin anaërobe bacteriën zich kunnen handhaven en dit vooral in dode hoeken waar de stroomsnelheid gering is. Zelfs bij doorstroomsystemen met zeewater kunnen wieren, mosselen en andere zeedieren een probleem vormen voor de industrie.

Problemen van biologische vervuiling

Het voornaamste probleem bij biologische vervuiling is de slijmvorming en verstopping. Bacteriën en algen (waar lichtpenetratie mogelijk is) produceren grote hoeveelheden slijm die filters en distributiesystemen kunnen verstoppen. De afzettingen en slijmvorming zorgen voor een aanzienlijke daling van het warmtewisselingsrendement.

Anderzijds zorgen ijzeroxiderende bacteriën dat het tweewaardige ijzer in oplossing omgezet wordt in het driewaardig ijzeratoom zodat volumineuze neerslagen ontstaan.

Een ander niet te vergeten factor is dat bepaalde bacteriën de metaalcorrosie in de hand kunnen werken door bijvoorbeeld het metaal rechtstreeks aan te tasten, de corrosie-inhibitor als voedingstof te gebruiken of een invloed uit te oefenen op het niveau van de deelreacties van de anode/ kathode: De opname en omzetting van inhibitoren bestaande uit nitriet, zullen de corrosiereactie versnellen door de aanwezigheid van amonium-ionen die bijvoorbeeld de corrosie van koper sterk bevorderen. Als voorbeeld denken we aan Nitrobacter en Nitrocystis.

Daarbij kunnen de volumineuze neerslagen van ijzeroxide aanleiding geven tot spleetcorrosie. Hier zorgt de slijmvorming ervoor dat differentiële aëratiecellen ontstaan. Deze ontstaan doordat de zuurstoftoevoer in de slijmlaag afgesloten wordt waardoor er een anaëroob milieu ontstaat en corrosie optreedt .

Zwaveloxiderende bacteriën kunnen zich handhaven tot een pH = 1 en zijn in staat zwavelverbindingen om te zetten naar zwavelzuur en de vrijgekomen energie te gebruiken voor koolstofassimilatie. Daarnaast wordt de vorming van FeS in de hand gewerkt. Het FeS is katodisch ten opzichte van de ijzeren constructiematerialen die de corrosie nog sterker in de hand werkt. De vorming van ijzerhydroxide treedt op die door de ijzerbacteriën wordt opgezet naar het onoplosbare driewaardige ijzerion.
De aërobe bacteriën nemen zuurstof op en assimileren CO2 die de pH in de hand kunnen werken waardoor calciumcarbonaat kan neerslaan.