Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.30
no.8
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pp.798-807
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2008
Due to economic impairment derived from metal corrosion of pumping station installed around coastal area, it was needed for related cause-effect to be investigated for understanding practical corrosion behavior and providing proper control. This research was thus carried out to determine whether the microbe can influence on metal corrosion along with its control in the laboratory. For this study, groundwater was sampled from the underground pump station(i.e. I Gas Station) where corrosion was observed. Microbial diversity on the samples were then obtained by 16S rDNA methods. From this, microbial populations showing corrosion behaviors against metals were reported as Leptothrix sp.(Iron oxidizing) and Desulfovibrio sp.(Sulfur reducing) Iron oxidizing bacteria were dominantly participating in the corrosion of iron, while sulfate reducing bacteria were more preferably producing precipitate of iron. In case of galvanized steel and stainless steel, iron oxidizing bacteria not only enhanced the corrosion, but also generated its scale of precipitate. Sulfate reducing bacteria had zinc steel corroded greater extent than that of iron oxidizing bacteria. In the inactivation test, chlorine or UV exposure could efficiently control bacterial growth. However as the inactivation intensity being increased beyond a threshold level, corrosion rate was unlikely escalated due to augmented chemical effect. It is decided that microbial corrosion could be differently taken place depending upon type of microbes or materials, although they were highly correlated. It could be efficiently retarded by given disinfection practices.
In this study, samples were collected from various ancient wooden shipwrecks, including the Shinan shipwreck and Jindo shipwreck that used iron nails, the Yeongheungdo shipwreck carrying iron artifacts, as well as the Sibidongpado shipwreck and Wando shipwreck where degradation products were not observed, all of which were salvaged by the National Research Institute of Maritime Heritage. The aim was to analyze the characteristics of degradation products generated by iron (Fe) within the salvaged wooden shipwreck materials and establish fundamental data on degradation products in waterlogged archaeological wood. The analysis revealed that sulfur (S) is generally accumulated in wood obtained from marine environments. It was observed that the content of inorganic substances such as iron and sulfur was significantly higher in the Shinan shipwreck, Jindo shipwreck, and Yeongheungdo shipwreck compared to Sibidongpado shipwreck and Wando shipwreck, which used wooden nails. This indicates that the presence of iron affects the accumulation of degradation products and suggests that iron is a factor in the corrosion of wood. Furthermore, crystallin compounds were observed within the cell walls, and higher concentrations of iron and sulfur were found in the resin ducts, rays, and radial tissues. This suggests that during desalination and consolidation treatments, warm water or polyethylene glycol (PEG) may move degradation factors into resincanals, rays, radial tissues, etc.
Acid mine drainage (AMD) producing mine tailings can be beneficially recycled to generate electricity by applying fuel cell technology. Pyrite-containing mine tailings and indigenous bacteria from abandoned mine areas were used to construct fuel cells to investigate the effect of pyrite contents and the presence of iron-oxidizing bacteria. The results showed an enhanced electrical performance with a higher content of pyrite in mine tailings. The inoculation of the indigenous bacteria also enhanced the current density by about three times, and the power density by about 10 times. Overall, this study shows that the combined use of the ecological function of indigenous bacteria from mine areas and mine-tailings in fuel cells does not only contribute to reducing harmful effects of mine tailings but also generate electricity.
The research evaluates the possibility of generating electricity using pyrite containing mine tailings, which are the major cause of acid mine drainage (AMD), by applying iron oxidizing bacteria (in this case, Acidithiobacillus ferrooxidans) and chemical fuel cell technology. The changes in the aqueous $Fe^{2+}$ concentration, which can represent an ionized form of pyrite, with an initial concentration of 9,000 mg/L were investigated during the 20 d growth period. Both the $Fe^{2+}$ and total iron (i.e., total $Fe^{2+}$)concentrations with or without A. ferrooxidans were observed. The $Fe^{2+}$ concentration decreased to about 6,000 mg/L, in the abiotic condition, while it decreased to about 400 mg/L in the biotic condition. The results showed that the increased $Fe^{2+}$ oxidation in the presence of A. ferrooxidans (i.e., catalytic ability of A. ferrooxidans) can be applied to electricity generation using pyrite containing mine tailings. In the co-presence of A. ferrooxidans and pyrite containing mine tailings, $Fe^{2+}$ oxidation and hence electron production increases, which, in turn, improves current density. This study can be applied to utilize ecological functions of indigenous bacteria in mine areas to enhance electricity generation efficiency.
In order to investigate the distribution of an iron-oxidizing bacterium, Ferrobacillus ferrooxidans in Korea, the authors had carried out the chemical and microbiological analysis of mine water. The results obtained were as follows : 1. Ferrobacillus ferrooxidans concerned to leaching was isolated from 10 copper mine water out of 46 sites in Korea. 2. As the results of bacterial oxidation, the contents of sulfuric acid, ferric sulphate and copper in the bacteria-bearing solutions were higher than those in bacteria-free solutions.
With the gradual expansion of copper demands, the utilization of enormous tonnages of waste copper mineral containig up to 0.5% copper becomes available. In order to investigate the possibilities on the application of bacterial leaching method to waste dumps or abandoned mines, the authors had carried out microbial leaching of copper minerals by F.ferrooxidans isolated from the Dalsung copper mine water. The results obtained were as follows : 1. The copper extraction rate from the Dalsung chalcopyrite has been a little accerelated by using flasks in place of percolators. 2. The percentage of copper extracted from the Dalsung chalcopyrite sample was 100% in 30 days in the presence of iron-oxidizing bacteria F.ferrooxidans while 9.27% in the absence of bacteria. 3. F.ferroxidans was capable of producing sufficient quantities of ferric sulfate and sulfuric acid from ferrous iron to bring about the dissolution of 100% of copper from the Dalsung chalcopyrite.
It is well known that manganese is hard to oxidize under neutral pH condition in the atmosphere while iron can be easily oxidized to insoluble iron oxide. The purpose of this study is to identify removal mechanism of manganese in the D water treatment plant where is treating bank filtered water in aeration and rapid sand filtration. Average concentration of iron and manganese in bank filtered water were 5.9 mg/L and 3.6 mg/L in 2008, respectively. However, their concentration in rapid sand filtrate were only 0.11 mg/L and 0.03 mg/L, respectively. Most of the sand was coated with black colored manganese oxide except surface layer. According to EDX analysis of sand which was collected in different depth of sand filter, the content of i ron in the upper part sand was relatively higher than that in the lower part. while manganese content increased with a depth. The presence of iron and manganese oxidizing bacteria have been identified in sand of rapid sand filtration. It is supposed that these bacteria contributed some to remove iron and manganese in rapid sand filter. In conclusion, manganese has been simultaneously removed by physicochemical reaction and biological reaction. However, it is considered that the former reaction is dominant than the latter. That is, Mn(II) ion is rapidly adsorbed on ${\gamma}$-FeOOH which is intermediate iron oxidant and then adsorbed Mn(II) ion is oxidized to insoluble manganese oxide. In addition, manganese oxidation is accelerated by autocatalytic reaction of manganese oxide. The iron and manganese oxides deposited on the surface of the sand and then are aged with coating sand surface.
Journal of Korean Society of Environmental Engineers
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v.32
no.2
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pp.121-130
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2010
Metals and sulfate can be considerably dissolved at low pH condition in the acid mine drainage(AMD) and it would make an environmental problems. There are only few of acid mine drainage treatment systems in Korea which are operating, but these still have an effect on the surrounding stream. In this study, quantification of indicator microorganisms was conducted to judge the environmental impact of AMD on microflora by quantitative real-time PCR in the drainage samples of four mines and the water samples of each surrounding stream. Two species of iron reducing bacteria(Rhodoferax ferrireducens T118 and Acidiphilium cryptum JF-5) were selected for indicator bacteria based on 16S rRNA cloning analysis, and sulfate reducing bacteria(Desulfosporosinus orientus), iron and sulfur oxidizing bacteria(Acidothiobacillus ferrooxidans) and iron oxidizing bacteria(Leptosprillum ferrooxidans) were included into indicator since these were found in the previous studies on the mining area. Thereafter, the comparative analysis of four mines were established by the microbiological variation index and it was determined that the biological environment effect of AMD is highest in Samtan mine which doesn t contain treatment system by the value.
Bacterial diversity based on the denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) analysis of PCR-amplified 16S rRNA gene sequences was determined for soil samples from two abandoned mine sites and the corresponding enrichment cultures using soil sample as key inoculum. Sequencing analysis of DGGE bands obtained from both the soil samples matched mostly with sequences of uncultured and newly described organisms, or organisms recently associated with the acid mine drainage environment. However, the enrichment of soil samples in ferrous sulfate and elemental sulfur media yielded sequences that were consistent with well-known iron- and sulfur-oxidizing acidophilic bacteria. Analysis of enrichment cultures of soil samples from Dalsung mine revealed abundant ${\gamma}$-$Proteobacteria$, whereas that of Gubong mine sample displayed acidophilic groups of ${\gamma}$-$Proteobacteria$, ${\alpha}$-$Proteobacteria$, $Actinobacteria$ and $Firmicutes$. Chemical elemental analysis of the mine samples indicated that the Dalsung site contained more iron and sulfate along with other toxic components as compared with those of the Gubong site. Biogeochemistry was believed to be the primary control on the acidophilic bacterial group in the enrichment samples.
Microorganisms specifically groups of bacteria exhibiting physiological activities of production of acids are a major cause of concern because of their ability to induce corrosion in oil field pipelines and metal systems involved in water handling. Water Injection Stations as a means of secondary recovery from existing oil producing reservoirs, are often employed in most upstream oil and gas industries to ensure replenishment of voidage, maintenance of reservoir pressure and optimization of crude emulsion throughput. In the present study, scanning electron microscopy of macroscopic orange coloured slime formations sampled from leaking valves on the flow-lines of a Water Injection Stations of Oil India Limited revealed the presence of filamentous bacterial mats in association with diatoms. The species composition of the acidic slime formations from the sampled locations reveal the possible role of acid producing iron oxidizing bacteria (IOB) like Acidithiobacillus ferrooxidans in association with Gomphonema sp. in creating conditions for bio-corrosion.
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