Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

The Application of Biogenically Created Sorbent for Metal Ions Elimination

Jencarova J., Luptakova A.

Inżynieria Mineralna

|

2017

|

R. 18, nr 1

77--82

EN

The aim of this work was to study the sorption ability of biogenic iron sulphides created by sulphate-reducing bacteria (SRB). They were isolated using growth media Postgate C, at 30°C, under anaerobic conditions from mineral spring Gajdovka (Košice). Biogenic sorbent precipitates were synthesized in sulphides form in reagent bottles with SRB culture and modified nutrient medium during 10 months in semicontinuous cultivation mode. The mode consisted of several phases, when fresh medium was added to the bottles in order to support the bacterial growth and precipitates creation. Abiotic controls of samples were performed in same conditions, but without bacteria. At the end of cultivation, the generated samples were separated from suspensions by centrifugation, dried, analysed (EDX, SEM, XRD) and used for sorption experiments. EDX results confirmed the presence of iron and sulphur as a major part of biogenic precipitates. Abiotic (non-biogenic) samples consisted of iron phosphate. SEM analysis revealed non-smooth particles and aggregates up to tens of micrometers. XRD showed mainly amorphous or poorly crystalline precipitates. Non-biogenic precipitates were identified as mineral vivianit. Sorption of zinc and cadmium from model solutions was realized by prepared sorbent samples in 100 ml Erlenmeyer flasks, with sorbent dose 1g/l, during 24 hours. The concentrations of metal ions were determined by AAS. Sorption process was most remarkable during initial 30 minutes. The metals cations from model solutions with low initial concentration (10 and 20 mg/l) were adsorbed well and the equilibrium was attained very quickly. Sorbent showed better affinity for cadmium than for zinc.

PL

Celem pracy było zbadanie zdolności sorpcyjnej biogennych siarczków żelaza tworzonych przez bakterie redukujące siarczany (SRB). Bakterie zostały wyizolowane ze źródła wody mineralnej Gajdovka (Košice) na pożywce Postgate C, w temperaturze 30°C, w warunkach beztlenowych. Biogenne osady sorbentu zostały zsyntetyzowane do siarczków w butelkach odczynników z pożywką SRB w ciągu 10 miesięcy w trybie uprawy półciągłej. Metoda składa się z kilku etapów, w których dodaje się świeżą pożywkę, aby wspomagać wzrost bakterii i wytrącanie osadu. Abiotyczną kontrolę próbek przeprowadzono w tych samych warunkach, lecz bez bakterii. Pod koniec hodowli, powstałe osady oddzielono od zawiesiny przez odwirowanie, następnie wysuszono i przeprowadzono analizowano (EDX, SEM, XRD) a także wykonano eksperymenty sorpcyjne. Wyniki EDX potwierdziły obecność żelaza i siarki, w większej części osadów biogennych. Abiotyczne (nie biogenne) próbki składają się z fosforanu żelaza. Analiza SEM wykazała występowanie cząsteczek o niegładkiej powierzchni i wielkości poniżej kilkudziesięciu mikrometrów. Analiza XRD wykazała głównie występowanie osadów bezpostaciowych. Nie biogenne osady zidentyfikowany jako minerał vivianit. Sorpcja cynku i kadmu z modelowych roztworów była analizowana w przygotowanych próbkach sorbenta w kolbkach Erlenmeyera o pojemności 100 ml, z dawką sorbentu 1 g/l, w ciągu 24 godzin. Stężenie jonów metalu oznaczono metodą AAS. Proces sorpcji był najszybszy podczas początkowych 30 minut. Do kationów metali z roztworów wzorcowych o niskim stężeniu początkowym (10 i 20 mg/l) równowaga była osiągana bardzo szybko. Sorbent wykazał lepsze powinowactwo do kadmu niż cynku.

2

Występowanie bakterii siarkowych a jakość wód podziemnych ujęcia Osowa

Wargin A., Marchelek M.

Przegląd Geologiczny

|

2015

|

Vol. 63, nr 10/2

1122--1124

EN

Microorganisms that live in groundwater should be considered not only from the sanitary-hygienic point of view but also in terms of adverse changes in groundwater chemistry in the aquifer layer and its negative influence on the installed devices. For these reasons, it is important to correct approach to the problem of bacterial contamination of groundwater. The paper presents selected results of physicochemical and bacteriological parameters of raw water and treated water (after building a water treatment plant). The aim of the study is evaluatoin of groundwater quality on water intake Osowa taking into account the presence of sulfur bacteria, as well as to determine the causes of the appearance of hydrogen sulfide smell in these waters.

3

The Optimization of Food Effluent Treatment Using Desulfotomaculum Ruminis in Anaerobic Conditions

Wawrzak D.

Inżynieria Mineralna

|

2015

|

R. 16, nr 2

271--276

EN

One of the most heavily laden pollutants is dairy wastewater with excessive volume of sulphates. Biological methods use sulphate-reducing bacteria Desulfotomaculum ruminis in diary wastewater treatment. Diary wastewater treatment process with the participation of SRB results in secretion of hydrogen sulfide and a decreasing COD, i.e. reducing the concentration of organic substrates. An application of the sulfate reducing bacteria in the treatment of dairy wastewater was investigated. The wastewater impurities formed in the milk and dairy product processing consist of carbohydrates – (mainly lactose), proteins, including important part of casein), and fats. The activity of catabolic growth of the sulfate reducing bacteria cultures was studied. SRB carry out dissimilatory reduction of sulphates, which uses sulphate ions (IV) and (VI) as the final acceptors of electrons and hydrogen. Laboratory studies have shown that sulfides (mostly FeS) precipitated the growth environment during dissimilatory reduction having deterrent effect on the decrease of ions SO42- to S2- In this article there are presented results of treating wastewater containing different concentration of affluent. The sulphate breathing process was carried out in laboratory conditions using the SRB culture on modified Starkey medium containing dairy wastewaters as the unique source of carbon and energy. The study examines and determines the optimum pH level for SRB which ranges between 6.84 to 8.0. There were four samples with different waste water content: 2,5%, 5%, 7,5% and 10%. Dependence of affluent content in waste water was research through measuring the reduction of sulphates to sulfites by increasing the last as well as COD changes.

PL

Jednym z największych istniejących zanieczyszczeń wód są ścieki spożywcze zawierająca ogromne ilości siarczanów. Biometody uwzględniają użycie bakterii redukującej siarczany (ang. skrót SRB) Desulfotomaculumruminis w procesach przetwórczych ścieków. Proces przetwórczy ścieków spożywczych z udziałem SRB powoduje wydzielanie siarkowodoru i spadek chemicznego zapotrzebowania na tlen, czyli redukcję stężenia substratów organicznych. Zbadano efekty po dodaniu bakterii redukującej siarczany w procesie przetwórstwa ścieków spożywczych. Zanieczyszczenia wody ściekowej powstałej z mleka i przetworzonych produktów nabiałowych składają się z węglowodorów-(głównie laktozy), protein (w dużej mierze kazein) i tłuszczy. Zbadano również aktywność wzrostu katabolitycznego kultury bakterii redukującej siarczany. SRB przeprowadza dysymilacyjną redukcję siarczanów, które wykorzystują jony siarczanów (IV) oraz (VI), jako główne akceptory elektronów i wodoru. Badania laboratoryjne wykazały, że siarczki (głównie FeS) wzrost osadów w środowisku podczas dysymilacyjnej redukcji, tym samym wstrzymując redukcję jonów z SO42- na S2-. W artykule przedstawiono wyniki przetwórstwa ścieków zawierających różnego rodzaju składniki. W warunkach laboratoryjnych przeprowadzono proces utleniania siarczanowego, przy użyciu kultur bakterii redukującej siarczany na zmodyfikowanym medium Starkey’a zawierającym ścieki spożywcze, które są wyjątkowym źródłem węgla i energii. W pracy sprawdzono i określono optymalny poziom pH dla SRB, które zamknęło się w zakresie od 6,84 do 8,0. Wzięto pod uwagę 4 próbki ze zróżnicowaną zawartością ścieków: 2,5%, 5%, 7,5% oraz 10%. Zależność zawartości istotnych składników w ściekach zbadano przez pomiar redukcji siarczanów do siarczynów i zmniejszenie chemicznego zapotrzebowania na tlen.

4

The Investigation of Sulphides Composition Created by Bioprecipitation

Jencarova J., Luptakova A., Prascakova M., Matik M.

Inżynieria Mineralna

|

2015

|

R. 16, nr 2

45--50

EN

The objective of this work was to examine the structure and characteristics of biogenic iron sulphides, created by sulphate-reducing bacteria (SRB) cultivation under various conditions. SRB are anaerobic microorganisms characterized by the ability to perform dissimilatory sulphate reduction with the simultaneous oxidation of the organic substrates. By oxidizing low molecular weight organic compounds (e.g. lactate, acetate) they obtain energy and nutrients. Bacteria reduce sulphate to hydrogen sulphide and this reacts with certain metals dissolved forming insoluble precipitates in process which is called bioprecipitation. The initial sulphide phase is very often amorphous with poor crystallinity. According to the conditions, solution composition and with longer time more stable and crystalline sulphides can be formed. The precipitates studied in this paper were synthesized in reagent bottles with SRB culture and modified growth medium at 30°C, in 2 modes, under anaerobic conditions during 10 months. The modification consisted of iron ions addition in form of sulphates and double organic substrate dose. During batch and semi-continuous modes were created 4 biogenic iron sulphides samples. They were examined by EDX, SEM and XRD. The analyses revealed how variety in bacteria cultivation (nutrient medium compound, cultivation process) reflects in crystallinity, structure, particle size and composition. EDX results confirmed the presence of iron and sulphur as a major part in all samples. XRD showed mainly amorphous or poorly crystalline precipitates (with partial mackinawite and gregite occurrence).

PL

Celem niniejszej pracy było przebadanie struktury i właściwości biogennych siarczków żelaza, pochodzących z hodowli bakterii redukującej siarczany (ang. skrót SRB), w różnych warunkach. SRB to beztlenowe mikroorganizmy charakteryzujące się zdolnością do dysymilacyjnej redukcji siarczanów z jednoczesną oksydacją organicznych substratów. Dzięki utlenianiu organicznych związków o niskiej masie cząsteczkowej (np. mleczany, octany) otrzymują energię i wartości odżywcze. Bakterie redukują siarczan do siarczku wodoru, który reaguje z niektórymi rozpuszczonymi metalami tworząc nierozpuszczalny osad w procesie zwanym biosedymentacją. W początkowej fazie siarczek jest często amorficzny i o niskiej krystaliczności. W zależności od warunków, właściwości roztworu i dłuższego czasu można formować stabilniejsze i bardziej krystaliczne siarczki. Osad badany w niniejszej pracy został syntetyzowany w butlach z odczynnikiem i z kulturą bakterii SRB i zmodyfikowanym środkiem wzrostu w temperaturze 30°C, w dwóch trybach, w warunkach beztlenowych przez okres 10 miesięcy. Modyfikacja polegała na dodaniu jonów żelaza w formie siarczanów oraz podwójnej dawce subtratów organicznych. Podczas trybów półciągłego utworzono 4 biogenne próbki siarczków. Zostały poddane badaniom w EDX, SEM oraz XRD. Analizy wykazały w jaki sposób hodowla bakterii (związek wartości odżywczych, proces hodowli) odzwierciedla się w procesie krystalizacji, strukturze, wielkości cząsteczki i właściwościach. Badanie EDX potwierdziło obecność żelaza i siarki, jako głównych związków we wszystkich próbkach. Wyniki XRD pokazały głownie amorficzne lub nisko skrystalizowane osady (częściowo z makinawitem i greigitem).

5

Biological removal of anorganic pollutants from acid mine drainage

Macingova E., Luptakova A., Prascakova M.

Inżynieria Mineralna

|

2015

|

R. 16, nr 1

13--18

EN

Acid Mine Drainage (AMD) is one of the significant environmental and financial liabilities of the mining industry. Currently active mines, as well as mines that have been out of production for years, produce acidic waters with high concentration of sulphates and heavy metals. Treatment methods used to mitigate impact of AMD on the environment are focused on neutralizing, stabilizing and removing pollutants through various physical, chemical and biological processes. This paper reports the results of anorganic pollutants removal from AMD using sulphate reducing bacteria (SRB). Hydrogen sulphide produced by SRB for recovery of Cu and Zn has been used in the course of selective sequential precipitation process (SSP). In the next stage sulphates were removed from AMD by the biological anaerobic reduction. Thus, by this method removing of metals and sulphates has been achieved in successive discrete steps. The experiments were performed at laboratory condition using water collected from the site of the AMD outflow at the shaft Pech from the enclosed and flooded Smolnik sulphidic deposit (Slovakia).

PL

Kwaśny drenaż kopalni (skr. AMD) to jedno z największych odpowiedzialności środowiskowych i finansowych jakie spoczywają na przemyśle kopalnianym. Zarówno obecnie działające kopalnie, jak i te niedziałające od lat, produkują wodę o dużym stężeniu siarczanu i metali ciężkich. Metody mające na celu złagodzenie działania AMD na środowisko skupiają się na neutralizacji, stabilizacji i eliminacji zanieczyszczeń przez liczne procesy fizyczne, chemiczne i biologiczne. Niniejsza praca przedstawia wyniki z oczyszczania nieorganicznych zanieczyszczeń przy użyciu bakterii redukującej siarczany (skr. RB). Produkowany przez nią siarkowodór, dla uzupełnienia miedzi i cynku, został użyty podczas sekwencyjnego losowego procesu wytrącania (SSP). Następnie usunięto siarczany z AMD dzięki anaerobicznej redukcji. Dzięki tej metodzie udało się usunąć metale i siarczany w następnych dyskretnych etapach. Badania zostały przeprowadzone w warunkach laboratoryjnych na wodzie uzyskanej z odpływu AMD w wale kopalnianym Pech z zamkniętego i zalanego depozytu Smolniksulphidic (Słowacja).

6

The Examination of Biogenic and Non-Biogenic Iron Precipitates Created by Hydrogen Sulphide

Jencarova J., Luptakova A., Jandacka P., Matysek D.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

R. 15, nr 2

281--286

EN

Metabolism of sulphate-reducing bacteria (SRB) generally consists of organic substrates or molecular H2 oxidation and sulphates reduction under anaerobic conditions. By oxidizing low molecular weight organic compounds (e.g. lactate, acetate) they obtain energy and nutrients. Biological-chemical process based on the ability and activity of these bacteria to reduce sulphates results in hydrogen sulphide creation which binds with metal cations in solutions to insoluble precipitate forms. In anoxic sedimentary environment with iron redundancy the amorphous iron sulphide is often the initial sulphide phase to be formed and exhibits poor crystallinity in the form of small crystal sizes and short-range crystal order. Although many studies have focused on the mineralogy and surface chemistry of the more crystalline and more thermodynamically stable sulphides such as pyrite and pyrrhotite, an understanding of the crystal habit and surface chemistry of the more poorly crystalline Fe sulphides is critical in assessing their reactivity and the potential for transformation to more stable phases. The aim of this work was to study the properties and composition of biogenic precipitated materials synthesized in reagent bottles with SRB culture under specific laboratory conditions and modified growth media. The modification consists of iron ions addition in form of sulphates and organic substrate dose. In two cultivation modes were by bacterially produced hydrogen sulphide precipitated 4 biogenic samples. The realisation of abiotic control experiments without SRB results in 4 non-biogenic samples production. All created materials were examined by EDX, SEM and XRD. The composition of samples varies according to cultivation and growth media composition. The biogenic precipitates contain greigite, mackinawite and sulphur, non-biogenic samples consist of vivianite.

PL

Metabolizm bakterii redukujących siarczany (SRB) składa się generalnie z utleniania organicznych substratów lub molekularnego H2 oraz redukcji siarczanów w warunkach beztlenowych. Poprzez utlenianie molekularnych składników organicznych (np. mleczan, octan) zyskują one energię oraz pożywki. Proces biologiczno-chemiczny oparty na zdolności i aktywności tych bakterii do redukcji siarczanów daje efekt w postaci utworzenia siarczku wodoru, który wiąże się z kationami metalu w roztworach do nierozpuszczalnych form wytrąceniowych. W sedymentacyjnym środowisku beztlenowym z redukcją żelaza, amorficzny siarczek żelaza często wstępną fazą siarczkową, która zostaje utworzona i wykazuje słabą krystaliczność o małych rozmiarach cząstek i słabym uporządkowaniu. Chociaż wiele badań było poświęconych mineralogii i chemii powierzchni bardziej ukrystalizowanych i bardziej stabilnych termodynamicznie siarczkom, takim jak piryt czy pirotyn, zrozumienie zachowań kryształu i chemii powierzchni słabiej ukrystalizowanych siarczków żelaza jest bardzo małe, zwłaszcza w kwestii oceny ich reaktywności i potencjału do transformacji w bardziej stabilne fazy. Celem tej pracy było zbadanie właściwości i składu biogenicznego wytrącanych materiałów wiązanych następnie w butelkach reakcyjnych z kulturą SRB w specyficznych warunkach laboratoryjnych i przy modyfikowanych warunkach rozwoju. Modyfikacja polegała na dodawaniu jonów żelaza w formie siarczków oraz dawki substratu organicznego. W dwóch trybach kultywacji 4 próbki biogeniczne były wytrącane dla siarczku wodoru utworzonego przy udziale bakterii. Realizacja kontroli abiotycznej eksperymentów bez udziału SRB dało efekt w postaci czterech nie-biogenicznych próbek. Cały utworzony materiał był następnie badany przy użyciu metod EDX, SEM oraz XRD. Skład próbek różnił się w zależności od kultywacji i składu ośrodka rozwoju. Wytrącenia biogeniczne zawierały greigit, makinawit oraz siarkę, nie-biogeniczne próbki zawierały wiwianit.

7

Microbiological Decomposition of Sulphates in Reduction of COD in Diary Industry Wastewater

Wawrzak D., Cablik V.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

R. 15, nr 2

269--274

EN

One of the most heavily laden pollutants is dairy wastewater with excessive volume of sulphates. Biological methods use sulphate-reducing bacteria Desulfotomaculum ruminis in dairy wastewater treatment. They carry out dissimilatory reduction of sulphates, which uses sulphate ions (IV and VI) as the final acceptors of electrons and hydrogen. Laboratory studies have shown that sulfides (mostly FeS) precipitated during dissimilatory reduction having deterrent effect on the decrease of ions SO42- to S2- when concentration of Fe is over 400 mg/dm3. Diary wastewater treatment process with the participation of SRB results in secretion of hydrogen sulfide and a decreasing COD, i.e. reducing the concentration of organic substrates.

PL

Jednym z zanieczyszczeń najbardziej obciążających środowisko naturalne są ścieki mleczarskie z nadmierną ilością siarczanów. Metody biologiczne pozwalają użyć bakterii redukujących siarczany szczepu Desulfotomaculum ruminis w oczyszczaniu ścieków mleczarskich. Baterie te dokonują dysymilacyjnej redukcji siarczanów, podczas której wykorzystują jony siarczanowe (IV i VI) jako ostateczne akceptory elektronów i wodoru. Badania laboratoryjne wykazały, że siarczki (głównie FeS) wytrącane podczas dysymilacyjnej redukcji ograniczają zmniejszenie jonów SO42- do S2-, gdy stężenie Fe wynosi ponad 400 mg/dm3. Proces oczyszczania ścieków mleczarskich z użyciem SRB powoduje wydzielania się siarkowodoru i doprowadza do zmniejszenia ChZT, czyli zmniejszenie stężenia substratów organicznych.

8

Diary Wastewater Treatment by Microbial Reduction of Sulfates by Desulfotomaculum Ruminis

Wawrzak D.

Inżynieria Mineralna

|

2014

|

R. 15, nr 2

147--152

EN

Presented results are a continuation of a research programme on use of different types of bacteria in water treatment of industrial wastewater. The general purpose of this study was to check the possibility of using SRB (Sulphate-Reducing Bacteria) for the process of dairy industry wastewater purification. This type of wastewater contain mainly carbohydrates, mainly lactose (30.9%), proteins (23.6%, including 80% of casein) and fats (41.4%) coming from milk and its products [2, 3]. The aim of this study is to investigate the possibility of applying sulphate respiration process to remove organic impurities in case of leakage of industrial wastewater. Conducted research concerns the reduction of sulphate to sulphide in the dairy industry wastewater using Desulfotomaculum ruminis strain of bacteria. Reported study evaluate the effect of reducing the bacterial content of the sulfur in the effluent, depending on the concentration of wastewater. The sulphate breathing process was carried at in laboratory conditions using the SRB on standing culture with modified Starkey medium containing dairy wastewaters as the unique source of carbon and energy. The study examines changes in the COD, level of sulphide content and the pH changes in the test samples. Compared samples contained 30%, 50% and 70% of the dairy effluent from the dairy. The results show the need to find the optimal ratio between the content of the effluent in the suspension being subjected to the SRB, as well as lead the process at the optimum time in order to maintain maximum results. The pH value increased in time. During the first three days the pH value was maintained at a similar level, while in fifth day its value suddenly increased. During the research reaction of tested wastewater samples pH ranged between 6.9-8.0.

PL

Zaprezentowane wyniki są kontynuacją program badań na temat użycia różnych typów bakterii w oczyszczaniu ścieków przemysłowych. Głównym celem badań było zbadanie możliwości użycia bakterii redukujących siarczany – SRB w procesie oczyszczania ścieków z przemysłu mlecznego. Ten typ ścieków zawiera głównie węglowodany, głównie laktozę (30,9%), białka (23,6%, w tym 80% kazeiny) oraz tłuszcze (41,4%) pochodzące z mleka i jego produktów [2, 3]. Celem badań jest znalezienie możliwości zastosowania procesu oddychania siarczanów aby usunąć organiczne nieczystości w przypadku wycieku ścieków przemysłowych. Przeprowadzone badania skupiały się na redukcji siarczanów do siarczków w ściekach z przemysłu mleczarskiego przy użyciu szczepu bakterii Desulfotomaculum ruminis. Badania przedstawione w raporcie oceniają efekt redukcji bakteryjnej zawartości siarki w wypływie w zależności od stężenia ścieków. Proces oddychania siarczanów został przeprowadzony w warunkach laboratoryjnych z użyciem SRB na stojącą kulturę bakterii ze zmodyfikowanym nośnikiem Starkeya zawierającym ścieki mleczarskie jako unikalne źródło węgla i energii. W pracy zbadano zmiany w COD, poziom zawartości siarczków i zmiany pH w badanych próbkach. Porównywane próbki zawierały 30%, 50% i 70% ścieku mleczarskiego. Wyniki wskazują na istnienie potrzeby znalezienia optymalnego stosunku między zawartością ścieku w zawiesinie będącej skierowaną do SRB, jak również sposobu przeprowadzania procesu w optymalnym czasie w celu uzyskania maksymalnych wyników. Wartość pH zwiększa się w czasie. Podczas pierwszych trzech dni wartości pH utrzymywały się na podobnym poziomie, podczas gdy piątego dnia wartość nagle wzrosła. Podczas badanej reakcji pH próbek przyjmowało wartości z zakresu 6,9-8,0.

9

Influence of electron donors and copper concentration on geochemical and mineralogical processes under conditions of biological sulphate reduction

Wolicka D., Borkowski A.

Acta Geologica Polonica

|

2014

|

Vol. 64, no. 1

129--137

EN

Sulphidogenous microorganism communities were isolated from soil polluted by crude oil. The study was focused on determining the influence of 1) copper (II) concentration on the activity of selected microorganism communities and 2) the applied electron donor on the course and evolution of mineral-forming processes under conditions favouring growth of sulphate-reducing bacteria (SRB). The influence of copper concentration on the activity of selected microorganism communities and the type of mineral phases formed was determined during experiments in which copper (II) chloride at concentrations of 0.1, 0.2, 0.5 and 0.7 g/L was added to SRB cultures. The experiments were performed in two variants: with ethanol (4 g/L) or lactate (4 g/L) as the sole carbon source. In order to determine the taxonomic composition of the selected microorganism communities, the 16S rRNA method was used. Results of this analysis confirmed the presence of Desulfovibrio, Desulfohalobium, Desulfotalea, Thermotoga, Solibacter, Gramella, Anaeromyxobacter and Myxococcus sp. in the stationary cultures. The post-culture sediments contained covelline (CuS) and digenite (Cu9S5). Based on the results, it can be stated that the type of carbon source applied during incubation plays a crucial role in determining the mineral composition of the post-culture sediments. Thus, regardless of the amount of copper ion introduced to a culture with lactate as the sole carbon source, no copper sulphide was observed in the post-culture sediments. Cultures with ethanol as the sole carbon source, on the other hand, yielded covelline or digenite in all post-culture sediments.

10

Studies on pitting corrosion of 2205 duplex stainless steel induced by sulphate reducing bacteria

Michalska J., Jaworska-Kik M., Dzierżewicz Z.

Ochrona przed Korozją

|

2013

|

nr 6

250--253

EN

Sulphate-reducing bacteria (SRB) are predominant microorganisms involved in microbiologically influenced corrosion (MIC) of stainless steels. Metabolic production of hydrogen sulphide by SRB leads to formation of sulphides ions which significantly influence the anodic and cathodic processes and ultimately enhances the corrosion of materials. This phenomenon can be especially harmful to highly alloyed steels. The paper presents the results on microbiologically influenced corrosion (MIC) induced by pure SRB strains on 2205 duplex stainless steel (DSS). In the present study, steel coupons were exposed to SRB of Desulfovibrio desulfuricans species. Biofilm formed on 2205 DSS caused the seeming ”ennoblement” of the metal surface, which resulted in an increase of corrosion potential. Electrochemical polarization studies performed on samples covered with biofilm revealed that bacteria presence in corrosive medium may increase the metal susceptibility to pitting. However, a slight decrease in pitting and repassivation potential values were observed after 30 days. The SRB-influenced attack is initiatedby selective etching at locations of lower chromium and molybdenum contents. Therefore, the austenite phase was found to be more susceptible to MIC induced by SRB.

PL

Bakterie redukujące siarczany (BRS) stanowią dominującą grupę mikroorganizmów wywołujących korozję mikrobiologiczną w stalach odpornych na korozję. Tworzenie siarkowodoru w wyniku aktywności metabolicznej BRS wyraźnie wpływa na przebieg procesów katodowych i anodowych, zwiększając ostatecznie szybkość korozji materiałów. Zjawisko to może być szczególnie niebezpieczne dla stali wysokostopowych. Artykuł przedstawia wyniki badań korozji mikrobiologicznej wywołanej przez czyste szczepy BRS w stali duplex 2205. W niniejszej pracy próbki stali poddano testom ekspozycyjnym w środowisku zawierającym BRS z gatunku Desulfovibrio desulfuricans. Biofilm BRS utworzony na stali powodował pozorne „uszlachetnienie” stali, czego skutkiem był wzrost potencjału korozyjnego. Badania elektrochemiczne na próbkach pokrytych biofilmem wykazały, że ekspozycja w środowisku BRS może prowadzić do rozwoju korozji wżerowej stali. Jednakże zmiany wartości potencjału korozji wżerowej i potencjału repasywacji były obserwowane dopiero po 30 dniach. Zniszczenia korozyjne inicjowane przez BRS miały charakter lokalny. Obserwowano selektywne trawienie obszarów o niższej zawartości chromu i molibdenu, czym wykazano, że austenit jest fazą bardziej podatną na rozwój korozji wżerowej wywołanej aktywnością metaboliczną BRS.

11

The possibilities of sulphate-reducing bacteria use in mine drainage waters remediation

Jencarova J., Luptakova A., Kupka D.

Inżynieria Mineralna

|

2013

|

R. 14, nr 2

47--51

EN

The objectives of the present work are to give some view on some biological-chemical methods used for the mine drainage water treatment. These waters are often characterized by typical high concentrations of sulphates and metals as a consequence of the mining industry of the sulphide minerals. The principles of the biological-chemical methods of the metals and sulphates elimination from mine drainage waters include sulphate reduction, bioprecipitation by the application of sulphate-reducing bacteria (SRB) and sorption by the biogenic sulphides. The culture of sulphate-reducing bacteria was isolated from the mineral spring Gajdovka (Košice, Slovakia) in Postgate medium C. Mine drainage water samples were collected in Slovak localities Banská Štiavnica and Smolník.

PL

Celem niniejszej pracy jest zasugerowanie pewnego punktu widzenia na charakterystykę metod biologiczno-chemicznych zastosowanych w drenażowych oczyszczalniach ścieków. Ścieki te charakteryzują się często wysokim stężeniem siarczanów i metali będących efektem przemysłu górniczego minerałów siarczkowych. Do zasad biologiczno-chemicznych metod usuwania metali i siarczanów ze ścieków można zaliczyć redukcję siarczanów, biologiczne wytrącanie przez zastosowanie bakterii redukującej siarczany (SRB) oraz sorpcję przez siarczki biogeniczne. Kultury bakterii redukującej siarczany zostały wydzielone ze źródła mineralnego Gajdovka (Koszyce, Słowacja). Ścieki pobrano ze słowackich okolic Banská Štiavnica i Smolník.

12

Przygotowywanie magnetycznych minerałów żelaza przy użyciu bakterii redukujących siarczany

Luptakova A., Jencarova J., Jandacka P., Luptak M., Matysek D., Dernerova-Foitova P.

Inżynieria Mineralna

|

2012

|

R. 13, nr 2

21-29

PL

Zastosowanie metabolizmu bakterii redukujących siarczany jest jedną z metod przygotowania siarczków. Jest to metoda biologiczno-chemiczna bazująca na zdolności bakterii do redukcji siarczanów do siarkowodoru, który łączy się z kationami żelaza (II) tworząc nierozpuszczalne osady - siarczki żelaza. W pewnych warunkach wzrostu bakteryjnego biogeniczne siarczki żelaza mogą posiadać cechy magnetyczne. Celem pracy jest zbadanie właściwości magnetycznych i składu biogenicznych siarczków żelaza zsyntezowanych w kulturach bakterii redukujących siarczany w warunkach laboratoryjnych.

EN

Using the sulphate-reducing bacteria metabolism is one of the methods of iron sulphides preparation. It is a biologicchemical method based on the ability of these bacteria to reduce sulphates to hydrogen sulphide, which binds with ferrous cations to form insoluble precipitates - iron sulphides. Under certain bacterial growth conditions biogenic iron sulphides can be magnetic. The target of this work was to study the magnetic properties and composition of biogenic iron sulphides synthesized in cultures of sulphatereducing bacteria under specific laboratory conditions and modified growth media.

13

Usuwanie metali ciężkich ze ścieków galwanizerskich za pomocą jonów siarczkowych wytwarzanych przez bakterie redukujące siarczany

Jaworowska-Deptuch H., Białek A., Majoch A., Ochal Z.

Przemysł Chemiczny

|

2011

|

T. 90, nr 6

1213-1216

14

Problem korozji mikrobiologicznej w instalacjach geotermalnych

Banaś J., Mazurkiewicz B., Solarski W.

Ochrona przed Korozją

|

2011

|

nr 3

76-81

PL

W toku badań korozyjnych prowadzonych w instalacjach geotermalnych stwierdzono występowanie bakterii redukujących siarczany SRB. Na podstawie badań mikrobiologicznych bakterie SRB zostały stwierdzone w średniozmineralizowanej wodzie Geotermii Podhalańskiej oraz w wodzie solankowej (11% NaCl) Geotermii Stargard. Rozwój kolonii bakteryjnych doprowadził do utworzenia biofilmu. Strukturę biofilmu i produktów korozji badano metodami FTIR, SEM, EDX, dyfrakcji rentgenowskiej i analizy elementarnej. Warunki korozji stali w polisacharydowej warstwie biofilmu są odmienne i przebiegają w stężeniach siarkowodoru wystarczających do utworzenia makinawitu FeS1-x. Zastosowanie stali chromowych ogranicza korozję i tworzenie się biofilmu. Tworzenie się tej struktury występuje do zawartości chromu w stali około 9%. Szybkość korozji stali kwasoodpornych chromowo-niklowych jest mniejsza niż 0,02 mm/rok, a warstwa biofilmu nie jest obserwowana.

EN

The corrosion investigations in geothermal plants of Poland revealed existence of sulphates reducing bacteria SRB. Microbiological tests proved the presence of SRB as well in middle mineralized water in Geotermia Podhalańska plant as in brine (11% NaCl) of Geotermia Stargard plant. Growth of bacteria colonies resulted in formation of biofilm. Structure of biofilm and corrosion products were investigated with use of FTIR, SEM, EDX and X-ray diffraction techniques as well as combustion analysis. Conditions of corrosion processes in polysacharide biofilm are distinct and proceed with hydrogen sulphide concentrations enough for formation of makinvite FeS1-x. Application of chromium steel reduces corrosion and biofilm formation. Biofilm appears at steels with chromium content up to 9%. Passivating chromium-nickel stainless steels under oxygen-free conditions corrode with corrosion rate < 0,02 mm/year and biofilm appearance is not observed.

15

The possibilities of metal concentration decrease in acid mine drainage

Balintova M., Luptakova A., Junakova N., Macingova E.

Zeszyty Naukowe Politechniki Rzeszowskiej. Budownictwo i Inżynieria Środowiska

|

2009

|

z. 54 [266]

9-17

EN

Degradation of surface water quality that is in contact with acid mine drainage belongs to the serious environmental problems in Slovak Republic. Mainly abandoned sulphide mines produce AMD with high metal concentrations and low value of the pH (about 3-4) which has negative impact on water ecosystems. Nowadays treatment of AMD incIudes passive and active systems. While passive treatment systems don't require continuous chemical inputs and that take advantage of naturally occurring chemical and biological processes to clean contaminated mine waters, active treatment system involves controlled physical, chemical and biological methods often based on pH increasing and the recovery of precipitate metaIs from AMD sludge. The paper presents results of used selected physical-chemical and biological-chemical methods of AMD treatment for aluminium, copper, iron, manganese and zinc removal from acid mine water originated in mine Smolnik in Slovak Republic.

16

Seasonal changes in the number of sulphate-reducing bacteria in the water, soil and plant of the wetlands near Olsztyn

Niewolak S., Brzozowska R., Czechowska K., Filipkowska Z., Korzeniewska E.

Archives of Environmental Protection

|

2009

|

Vol. 35, no. 1

55-63

EN

Seasonal changes in the numbers of sulphate-reducing bacteria in water, soil, the surface of sedge (Carex acutiformis Ehrb.) immersed in water and roots (dead and live) were studied. The study on one of larger wetland near Olsztyn (Masurian Lake District) was carried out in two annual cycles. Sulphate-reducing bacteria in the studied ecosystems occurred sporadically and generally in inappreciable count. Their count did not exceed 20 cells in I cm' of water; in the soil and in different parts of sedge the number of bacteria ranged from several to over dozen thousands cells in I g of dry weight. In the first year of studies these bacteria were the most numerous in June, July and during first days of December, but in the second - in April (in soil and sedge immersed in water), in August (in soil and dead and live roots), in November (in water, soil, sedge immersed in water and dead roots) and exceptionally in other months.

PL

Badano sezonowe zmiany liczebności bakterii redukujących siarczany w wodzie, glebie, zanurzonych w wodzie i wynurzonych z wody (napowietrznych) częściach turzycy błotnej (Carex acutiformis Ehrb.) oraz jej korzeniach (obumarłych i żywych). Badania przeprowadzono na jednym z większych mokradeł śródleśnych w okolicy Olsztyna (Pojezierze Mazurskie) w dwóch kolejnych latach badawczych. Bakterie redukujące siarczany występowały sporadycznie w badanych ekosystemach i z reguły w niewielkich ilościach. W wodzie ich liczba nie przekraczała 20 komórek w 1 cm1, w glebie i różnych częściach turzycy błotnej - kilku (wyjątkowo kilkunastu) tysięcy komórek w 1 g suchej masy. W pierwszym roku badań występowały one głównie w czerwcu i lipcu oraz w pierwszych dniach grudnia, w drugim zaś - w kwietniu (w glebie i zanurzonych w wodzie częściach turzycy błotnej), w sierpniu (w glebie i na korzeniach martwych i żywych) oraz w listopadzie (w wodzie, glebie, zanurzonych w wodzie częściach turzycy błotnej oraz korzeniach martwych), wyjątkowo w innych miesiącach.

17

Participation of sulphate-reducing bacteria in biodegradation of organic matter in soils contaminated with petroleum products

Wolicka D., Borkowski A.

Archiwum Ochrony Środowiska

|

2007

|

Vol. 33, no. 2

93-99

EN

Biodegradation of organic matter by sulphate-reducing bacteria (SRB) isolated from soil from military testing ground and petroleum plants were investigated. The isolated microorganisms utilized low molecular weight compounds and participation of SRB in biodegradation of these compounds was similar in marine sediments and in soil (40-55%).

PL

W pracy badano udział bakterii redukujących siarczany (BRS) w biodegradacji materii organicznej. Mikroorganizmy izolowano z gleby poligonu wojskowego oraz z terenu rafinerii. Wyizolowane zespoły mikroorganizmów były zdolne do biodegradacji związków małocząsteczkowych będących produktami biodegradacji związków polimerowych występujących w środowisku. Stwierdzono, że udział BRS w biodegradacji związków organicznych w glebie był porównywalny z udziałem w biodegradacji materii organicznej w osadach morskich (40-55%).

18

The effect of waste phosphogypsum on the denitrification and desulfurication processes

Seifert K., Moska A., Domka F.

Physicochemical Problems of Mineral Processing

|

2002

|

Vol. 36

209-216

EN

The effect of waste phosphogypsum obtained after phosphoric acid production from apatites and phosphorites, on the processes of denitrification and desulfurication taking place with the use of bacteria from the genera Bacillus and Desulfotomaculum, have been investigated. It has been shown that the phosphogypsum concentrations used in the experiments were can serve as a sulphate source for the Desulfotomaculum bacteria. The phosphogypsum is not toxic towards the bacteria. The phosphogypsum has also been found to play the role of an electron acceptor in the processes of oxidation of simple organic substrates in the processes of bioreduction of nitrates or sulphates. In the optimum conditions of desulfurication in a medium containing the phosphogypsum, organic substrate and Desulfotomaculum ruminis bacteria, the degree of conversion is close to 90%, and a decrease of TOC reaches about 50%.

PL

Badano wpływ odpadowego fosfogipsu, powstającego podczas produkcji kwasu fosforowego z apatytów i fosforytów, na procesy denitryfikacji oraz dysymilacyjnej redukcji siarczanów, zachodzące z wykorzystaniem bakterii z rodzaju Bacillus oraz Desulfotomaculum. Wykazano, że w określonym zakresie stężeń testowany fosfogips nie działa toksycznie na proces namnażania bakterii i stanowi źródło siarczanów dla bakterii Desulfotomaculum. Ponadto stwierdzono, że może on pełnić rolę akceptora elektronów w procesach utleniania prostych substratów organicznych w procesie bioredukcji azotanów lub siarczanów. W optymalnych warunkach dysymilacyjnej redukcji siarczanów, zachodzącej w podłożu zawierającym fosfogips, substrat organiczny oraz bakterie Desulfotomaculum ruminis, stopień przemiany kształtuje się na poziomie 90%, a ubytek ChZT wynosi około 50%.

19

Effect of microorganisms on the hydrogen permeation through cathodically protected steels.

Domżalicki P., Birn J., Zieliński A.

Inżynieria Materiałowa

|

2001

|

R. XXII, nr 4

281-282

EN

An increased hydrogen content in presence of sulphate reducing bacteria in cathodic polarised steels in comparison to sterile conditions was found.

PL

Stwierdzono zwiększoną zawartość wodoru dla badanych stali polaryzowanych katodowo przy obecności bakterii redukujących siarczany w porównaniu ze środowiskiem jałowym.

20

Sulphur balance in anaerobic cultures of microorganisms in medium with phosphogypsum and sodium lactate

Kowalski W., Hołub W., Wolicka D., Przytocka-Jusiak M., Błaszczyk M.

Archiwum Mineralogiczne

|

2001

|

T. 54

33-40

EN

Biotransformation of phosphogypsum in two anaerobic cultures of mesophilic and thermophilic bacteria was investigated. In the both cultures an increase of sulphide ions was found, adequate to reduction of ca 50 % of sulphates in phosphogypsum. The mineral fraction of the post-reaction precipitates was equal to 43 and 35 % of the initial mass of phosphogypsum in the meso- and thermophilic cultures, respectively. It comprised, in addition to the residue of phosphogypsum, calcite (in the mesophilic cultures) or calcite and apatite (in the thermophilic cultures). In the both post-reaction precipitates, concentrations of lanthanides increased from 0.56 % in phosphogypsum substrate to 1.28 % in the mesophilic bacteria cultures, and to 1.47 % in the thermophilic ones.