Badania modelowe migracji wybranych pierwiastków z żeliwa i stali do wody na skutek korozji przewodów wodociągowych

Świetlik, J.; Raczyk-Stanisławiak, U.; Laskowski, T.; Nawrocki, J.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Badania modelowe migracji wybranych pierwiastków z żeliwa i stali do wody na skutek korozji przewodów wodociągowych

Autorzy

Świetlik J. , Raczyk-Stanisławiak U. , Laskowski T. , Nawrocki J.

Treść / Zawartość

Pełne teksty:

Pobierz

Identyfikatory

Warianty tytułu

Model investigations into the migration of some elements from cast iron and steel into water due to pipe corrosion

Języki publikacji

Abstrakty

Badano przebieg procesu korozji opiłków materiałów żeliwnych i stalowych w statycznym układzie modelowym, w celu jednoczesnej oceny zmian jakości wody wodociągowej oraz składu powstających produktów korozji. Wykazano, że powstałe produkty korozji charakteryzowały się składem fazowym porównywalnym z rzeczywistymi osadami korozyjnymi pobranymi z sieci wodociągowych, a ich ilość stanowiła 30÷70% rzeczywistych produktów korozji pobranych z takiej samej powierzchni przewodów. Ponadto stwierdzono sukcesywne uwalnianie do wody siarczków, fosforu i manganu obecnych w żeliwie i stali, co dowodzi, że materiał przewodów jest istotnym źródłem tych pierwiastków w wodzie wodociągowej. W przypadku fosforu w ostatniej fazie badań zanotowano jego całkowity zanik w wodzie, co wskazuje na rozwój mikroorganizmów w układzie badawczym. Z kolei naturalne substancje organiczne ulegały stopniowej adsorpcji na tworzących się produktach korozji, co w konsekwencji może prowadzić do rozwoju biofilmu. Również cynk, krzem, wapń i magnez obecne w wodzie były adsorbowane na powierzchni i/lub wbudowywane w strukturę osadów korozyjnych. Uzyskane wyniki wskazują, że badania prowadzone na opiłkach żeliwnych i stalowych mogą z powodzeniem symulować procesy zachodzące w sieci wodociągowej, a duża powierzchnia właściwa użytego materiału powoduje przyspieszenie i intensyfikację procesu korozji.

The corrosion of cast iron and steel filings was investigated in a static model system in order to simultaneously assess water quality variations and the composition of the corrosion products. The phase composition of the experimental corrosion products was found to be comparable with that of the actual corrosion deposits in the water-pipe network. The quantity of the corrosion products ranged between 30% and 70% of the actual corrosion products collected from a relevant surface area of a pipeline in service. Furthermore, a successive migration of sulfides, phosphorus and manganese from cast iron and steel into the water was observed, which implies that the pipe material is a major source of origin for these elements in the tap water. At the final stage of the study, no phosphorus was detected in the water, which suggests microorganism growth in the model. Natural organic matter was gradually adsorbed onto the corrosion products being formed, which may give rise to biofilm formation. Zinc, silicon, calcium and magnesium were adsorbed onto the surface, and/or built into the structure, of the corrosion deposits. The results obtained indicate that experiments involving cast iron and steel filings may successfully simulate the processes occurring in the water-pipe network, and that the high specific surface area of the material used accelerates and enhances the corrosion process.

Słowa kluczowe

korozja sieć wodociągowa żeliwo stal migracja pierwiastków siarczki fosfor

corrosion water-pipe network cast iron steel migration of elements sulfides phosphorus

Wydawca

Polskie Zrzeszenie Inżynierów i Techników Sanitarnych, Oddział Dolnośląski

Czasopismo

Ochrona Środowiska

Rocznik

2011

Tom

Vol. 33, nr 3

Strony

71--76

Opis fizyczny

Bibliogr. 28 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Świetlik J.

autor

Raczyk-Stanisławiak U.

autor

Laskowski T.

autor

Nawrocki J.

Uniwersytet im. Adama Mickiewicza, Wydział Chemii, Zakład Technologii Uzdatniania Wody, ul. M. Drzymały 24, 60-613 Poznań, joanna.swietlik@amu.edu.pl

Bibliografia

1. L.S. McNEILL, M. EDWARDS: Iron pipe corrosion in distribution systems. Journal American Water Works Association 2001, Vol. 93, No. 7, pp. 88–100.
2. P. SARIN, V.L. SNOEYINK, D.A. LYTLE, W.M. KRIVEN: Iron corrosion scales: Model for scale growth, iron release and colored water formation. Journal of Environmental Engineering 2004, Vol. 130, No. 4, pp. 364–373.
3. Y. ZANG, M. EDWARDS: Anticipating effects of water corrosion and red water. Journal of Water Supply: Research and Technology – AQUA 2007, Vol. 56, No. 1, pp. 55–67.
4. A. KOTOWSKI: Analiza hydrauliczna zjawisk wywołujących zmniejszenie przepływności rurociągów Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 1, ss. 27–32.
5. M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ: Czynniki współdecydujące o potencjale powstawania i rozwoju biofilmu w systemach dystrybucji wody. Ochrona Środowiska 2010, vol. 32, nr 3, ss. 7–13.
6. A.L. KOWAL, M. ŚWIDERSKA-BRÓŻ: Oczyszczanie wody. Podstawy teoretyczne i technologiczne, procesy i urządzenia. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 2007.
7. I.B. BEECH, C.C. GAYLARDE: Recent advances in the study of biocorrosion. An overview. Revista de Microbiologia 1999, Vol. 30, No. 3, pp. 177–190.
8. C. AGATEMOR, P.O. OKOLO: Studies of corrosion tendency of drinking water in the distribution system at the University of Benin. Environmentalist 2008, Vol. 28, No. 4, pp 379–384.
9. J. LIN, M. ELLAWAY, R. ADRIEN: Study of corrosion material accumulated on the inner wall of steel water pipe. Corrosion Science 2001, Vol. 43, No. 11, pp. 2065–2081.
10. D. STAROSVETSKY, R. ARMON, J. YAHALOM, J. STAROSVETSKY: Pitting corrosion of carbon steel caused by iron bacteria. International Biodeterioration and Biodegradation 2001, Vol. 47, No. 2, pp 79–87.
11. F. TENG, Y.T. GUAN, W.P. ZHU: Effect of biofilm on cast iron pipe corrosion in drinking water distribution system: Corrosion scales characterization and microbial community structure investigation. Corrosion Science 2008, Vol. 50, No. 10, pp. 2816–2823.
12. P. SARIN, A. CLEMENT, V.L. SNOEYINK, W.M. KRIVEN: Iron release from corroded, unlined cast iron pipe. Journal American Water Works Association 2003, Vol. 95, No. 11, pp. 85–96.
13. Internal Corrosion of Water Distribution Systems. Second edition. AWWA Foundation, DVGW-Technologiezentrum Wasser, Denver Co. 1996.
14. P. SARIN, V.L. SNOEYINK, J. BEBEE, K.K. JIM, M.A. BE-CKETT, W.M. KRIVEN, J.A. CLEMENT: Iron release from corroded iron pipes in drinking water distribution systems: Effect of dissolved oxygen. Water Research 2004, Vol. 38, No. 5, pp. 1259–1269.
15. I. FRATEUR, C. DESLOUIS, L. KIENE, Y. LEVI, B. TRIBOLLET: Free chlorine consumption induced by cast iron corrosion in drinking water distribution systems. Water Research 1999, Vol. 33, No. 8, pp. 1781–1790.
16. A. SANDER, B. BERGHULT, E. AHLBERG, A. ELFSTRÖM BROO, E. LIND JOHANSSON, T. HEDBERG: Iron corrosion in drinking water distribution systems – Surface complexation aspects. Corrosion Science 1997, Vol. 39, No. 1, pp. 77–93.
17. S.A. IMRAN, J.D. DIETZ, G. MUTOTI, J.S. TAYLOR, A.A. RANDALL, C.D. COOPER: Red water release in drinking water distribution systems. Journal American Water Works Association 2005, Vol. 97, No. 9, pp. 93–100.
18. A. ELFSTRÖM BROO, B. BERGHULT, T. HEDBERG: Drinking water distribution – The effect of natural organic matter (NOM) on the corrosion of iron and copper. Water Science and Technology 1999, Vol. 40, No. 9, pp. 17–24.
19. T.L. GERKE, J.B. MAYNARD, M.R. SCHOCK, D.L. LYTLE: Physiochemical characterization of five iron tubercles from a single drinking water distribution system: Possible new insights on their formation and growth. Corrosion Science 2008, Vol. 50, No. 7, pp. 2030–2039.
20. S.C. MORTON, M. EDWARDS: Reduced phosphorus compounds in the environment. Critical Reviews in Environmental Science and Technology 2005, Vol. 35, pp. 333–364.
21. S.C. MORTON, Y. ZHANG, M.A. EDWARDS: Implication of nutrient release from iron metal for microbial regrowth in water distribution systems. Water Research 2005, Vol. 39, pp. 2883–2892.
22. C.-Y. PENG, G.V. KORSHIN, R.L. VALENTINE, A.S. HILL, M.J. FRIEDMAN, S.H. REIBER: Characterization of ele-mental and structural composition of corrosion scales and deposits formed in drinking water distribution systems. Water Research 2010, Vol. 44, pp. 4570–4580.
23. E. VESCHETTI, L. ACHENE, E. FERRETTI, L. LUCENTINI, G. CITTI, M. OTTAVIANI: Migration of trace metals in Italian drinking waters from distribution networks. Toxicological and Environmental Chemistry 2010, Vol. 92, No. 3, pp. 521–535.
24. T.L. GERKE, K.G. SCHECKEL, J.B. MAYNARD: Speciation and distribution of vanadium in drinking water iron pipe corrosion by-products. Science of the Total Environment 2010, Vol. 408, pp. 5845–5853.
25. J. NAWROCKI, U. RACZYK-STANISŁAWIAK, J. ŚWIETLIK, A. OLEJNIK, M. SROKA: Corrosion in a distribution system. Steady water and its composition. Water Research 2010, Vol. 44, No. 6, pp. 1863–1862.
26. J. ŚWIETLIK, U. RACZYK-STANISŁAWIAK, J. NA-WROCKI: The influence of disinfection on aquatic biodegradable organic carbon formation. Water Research 2009, Vol. 43, pp. 463–473.
27. J. NAWROCKI [red.]: Uzdatnianie wody. Procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne. Wyd. UAM Poznań, PWN, Warszawa 2010.
28. J.-M.R. GÉNIN, C. RUBY, A. GÉHIN, P. REFAIT: Synthesis of green rusts by oxidation of Fe(OH)2, their products of oxidation and reduction of ferric oxyhydroxides; Eh–pH Pourbaix diagrams. Comptes Rendus Geosciences 2006, Vol. 338, No. 6, pp. 433–446.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BPOB-0040-0014