Screening af stoffer til inhibering af sulfidoxidationen af Acidithiobacillus thiooxidans for beskyttelse mod mikrobiel induceret betonkorrosion i spildevandssystemer
Oversat titel
Screening of compounds for inhibition of sulfide oxidation by Acidithiobacillus thiooxidans for protection against microbially induced concrete corrosion in wastewater systems
Forfattere
Frahm, Line Gade ; Hinke, Sune Popp
Semester
4. semester
Uddannelse
Udgivelsesår
2025
Afleveret
2025-06-04
Antal sider
43
Abstract
Mikrobielt induceret betonkorrosion i spildevandssystemer skyldes i høj grad svovlsyre dannet ved biologisk oxidation af svovlbrinte af bakterier som Acidithiobacillus thiooxidans i biofilm på røroverflader. Dette speciale undersøger på laboratorieniveau, om udvalgte stoffer kan hæmme A. thiooxidans’ sulfidoxidation ved meget lav pH (omkring 2) for at reducere korrosionsrisikoen. Forsøgene blev udført i en lukket bioreaktor og med mikroplade-respirometri, og omfattede cementrelaterede tilsætningsstoffer (nitrit og aluminium) samt biocider godkendt til industriel brug i Danmark (PCMC, benzoesyre, IPBC, DDAC, propiconazol og DCOIT). Resultaterne viste, at 5 mg NO2-N L-1 og 50 mg benzoesyre L-1 hæmmede A. thiooxidans, idet raterne for svovlbrinteoxidation blev reduceret i forhold til referenceforsøg. En dosis-respons for nitrit indikerede desuden mere end 90% hæmning af iltoptag ved 0,6 mg NO2-N L-1 efter 30 minutters eksponering. Aluminium havde ingen effekt ved den testede koncentration, og PCMC, IPBC, DDAC, propiconazol og DCOIT gav ikke en tydelig hæmning, sandsynligvis på grund af lav mikrobiel aktivitet efter tilvænning til lav pH. Samlet peger resultaterne på en lovende korttidseffekt af nitrit og benzoesyre og et muligt potentiale som betontilsætninger til at begrænse mikrobielt induceret betonkorrosion.
Microbially induced concrete corrosion in wastewater systems is largely driven by sulfuric acid produced when bacteria such as Acidithiobacillus thiooxidans oxidize hydrogen sulfide in biofilms on pipe surfaces. This thesis investigates, at laboratory scale, whether selected substances can inhibit A. thiooxidans sulfide oxidation at very low pH (around 2) to reduce corrosion risk. Experiments were performed in a closed bioreactor and using microplate respirometry, testing cement-related additives (nitrite and aluminum) and industrially approved biocides in Denmark (PCMC, benzoic acid, IPBC, DDAC, propiconazole, and DCOIT). Results showed that 5 mg NO2-N L-1 and 50 mg benzoic acid L-1 inhibited A. thiooxidans, with reduced hydrogen sulfide oxidation rates compared with reference runs. A nitrite dose–response further indicated more than 90% inhibition of oxygen uptake at 0.6 mg NO2-N L-1 after 30 minutes of exposure. Aluminum showed no effect at the tested concentration, and PCMC, IPBC, DDAC, propiconazole, and DCOIT did not demonstrate clear inhibition, likely due to reduced microbial activity after acclimation to low pH. Overall, the findings point to a promising short-term inhibitory effect of nitrite and benzoic acid and a potential use as concrete additives to mitigate microbially induced concrete corrosion.
[Dette resumé er genereret ved hjælp af AI]