2017 Fiscal Year Annual Research Report
Mitigation of scaling problem in drainage pipes for landfill basin
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15K06562
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| Research Institution | Fukushima National College of Technology |
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Principal Investigator |
車田 研一 福島工業高等専門学校, 化学・バイオ工学科, 教授 (80273473)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 核発生 / 管内壁 / バクテリア / バイオフィルム / カルサイト / 剥離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
水の汚濁の程度が高い場合にはスケールの発生と成長は速く，これを遅らせることができれば装置系のランニングコストの低減への効果は絶大である。処分土層からの浸出水の濁度が高いため，流下する固形物（SS）の附着・堆積の継続的な発生がスケール形成の主要因である可能性を考えていたが，SSの化学成分はスケールのそれとは一致しない。硬質スケールの形成は完全に微生物の代謝活動に因り発生する二酸化炭素が浸出水中に溶解したカルシウムイオンと化合してできる炭酸カルシウムに起因する。これは通常MICPとよばれる自然発生過程である。
採取されたスケールは例外なく管の内壁の曲面をかたどった湾曲薄片から成り，これはスケールの核発生が樹脂製の排水管の内壁面上でおこることを示唆する。排水管の閉塞は，この炭酸カルシウム薄片の成長により直接発生するのではない。内壁面上で形成された薄片は厚さが1.5から2mmに到る時点で管内流のため管壁から剥がれ流下する。多くの薄片は管出口から排出されるが，一部は管内の固形物の堆積がおこりやすい箇所に蓄積する。点接触にちかいような位置関係であっても薄片の固着は強固である。この割断面をSEM観察すると無数の長孔（1~2μm）が遍在する。これらの長孔の大きさは浸出水中に生息しているバクテリアのそれと一致しスケールを構成する炭酸カルシウムはバクテリア細胞表面で発生することがわかる。スケール表面のSEM観察をおこなうと，バクテリア細胞が形成するバイオフィルムが全体を被覆しており，細胞もバイオフィルムに埋もれるかたちで生息している。この表面を水で洗浄するとバイオフィルムが除去され，細胞表面にカルサイトの核発生がおきている。MICP過程の再現実験をおこなうと樹脂の表面には相対的に微生物が附着しやすいことがわかった。このことが樹脂表面でのスケールの核発生のおこりやすさにつながっている。
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