3.2 平 成 19 年 度 完 了 共 同 研 究 の 概 要 平 成 19 年 度 は 7テーマ14 件 の 共 同 研 究 が 完 了 しました 整 理 件 名 ( 協 定 名 ) 研 究 期 間 共 同 研 究 者 頁 87-1 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコン クリート 補 修 材 料 の 開 発 H16~19 宇 部 興 産 44 87-2 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコン クリート 補 修 材 料 の 開 発 H16~19 大 成 建 設 45 87-3 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコン クリート 補 修 材 料 の 開 発 H16~19 宇 部 興 産 大 成 建 設 88 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコン クリート 補 修 材 料 の 開 発 H16~19 日 本 ジッコウ 46 89 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコン クリート 補 修 材 料 の 開 発 H16~19 間 組 日 本 ヒューム 47 9 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコン クリート 補 修 材 料 の 開 発 H16~19 電 気 化 学 工 業 48 91 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコン クリート 補 修 材 料 の 開 発 H16~19 太 平 洋 マテリアル 49 92 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコン クリート 補 修 材 料 の 開 発 H16~19 昭 和 電 工 建 材 5 ( 提 ) 95 下 水 汚 泥 の 燃 料 化 を 目 的 とした 炭 化 技 術 の 開 発 ( 下 水 汚 泥 炭 化 物 の 固 形 燃 料 化 ) H17~19 カワサキプラントシステム ズ 非 掲 載 98 超 微 細 気 泡 (マイクロバブル)を 用 いた 新 たな 下 水 処 理 技 術 の 開 発 H17~19 川 崎 重 工 業 51-42 -
整 理 件 名 ( 協 定 名 ) 研 究 期 間 共 同 研 究 者 頁 99 超 微 細 気 泡 (マイクロバブル)を 用 いた 新 たな 下 水 処 理 技 術 の 開 発 H17~19 日 立 製 作 所 52 114 石 炭 火 力 発 電 所 に 適 した 下 水 汚 泥 炭 化 燃 料 製 造 開 発 に 係 る 共 同 研 究 H18~19 電 源 開 発 月 島 開 発 メタウォーター ジェイペック 53 ( 提 ) 117 ITを 活 用 した 効 率 的 な 下 水 道 管 理 システ ムの 開 発 H18~19 エヌ ティ ティ インフ ラネット 54 121 中 小 規 模 処 理 場 に 適 した 下 水 汚 泥 等 から のエネルギー 回 収 利 用 技 術 の 開 発 H19 明 電 舎 55 122 下 水 汚 泥 焼 却 灰 有 効 利 用 促 進 技 術 の 開 発 H19 金 沢 舗 道 56-43 -
87-1 宇 部 興 産 耐 硫 酸 性 をもつコンクリートおよびコンクリート 補 修 材 料 の 開 発 1. 目 的 普 通 モルタルの 1 倍 以 上 の 耐 硫 酸 性 をもつ 補 修 材 料 ( 耐 硫 酸 モルタル)の 開 発 2. 方 法 開 発 した 耐 硫 酸 モルタルは 腐 食 要 因 となるセメント 水 和 物 ( 水 酸 化 カルシウム)を 生 成 しないアルミナセメント アルミナセメ ントクリンカーを 使 用 することを 特 徴 とする この 耐 硫 酸 モルタ ルの 防 食 性 能 の 評 価 を 行 なうため,1% 硫 酸 浸 せき 試 験 および 下 水 処 理 施 設 等 の 腐 食 環 境 における 暴 露 試 験 を 実 施 した 3. 成 果 1% 硫 酸 浸 せき 試 験 結 果 を 図 1および 写 真 1に 示 す 防 食 性 能 の 評 価 は 耐 硫 酸 性 の 一 指 標 である 中 性 化 深 さで 行 った なお 中 性 化 深 さは 浸 せき 前 の 供 試 体 の 寸 法 と 浸 せき 後 の 供 試 体 の 健 全 部 ( 白 色 化 していない 部 分 )の 寸 法 の 差 として 求 めた 1% 硫 酸 浸 せき 試 験 において 普 通 モルタルは 暴 露 面 に 形 成 された 乳 白 色 の 脆 弱 層 が 脱 落 し 耐 硫 酸 モルタルの 暴 露 面 は 健 全 であった また 中 性 化 深 さは 普 通 モルタルで 9.8mm 耐 硫 酸 モルタルで.9mm であり 耐 硫 酸 モルタルの 防 食 性 能 は 普 通 モルタルの 1 倍 以 上 であることを 確 認 した 暴 露 試 験 は 下 水 処 理 施 設 下 水 管 路 真 岡 技 術 開 発 実 験 セン ター 試 験 受 水 槽 ( 以 下, 受 水 槽 )および 腐 食 再 現 装 置 において 実 施 した 普 通 モルタルの 中 性 化 が 最 も 大 きかった 下 水 管 路 に 2 年 間 暴 露 したモルタルの 侵 食 状 況 を 写 真 2に 示 す 1% 硫 酸 浸 せき 試 験 と 同 様 に 普 通 モルタルの 暴 露 面 は 脱 落 し 耐 硫 酸 モルタルの 暴 露 面 は 健 全 であった また 中 性 化 深 さは 普 通 モルタル 17.9mm 耐 硫 酸 モルタル.4mm であり,この 環 境 での 耐 硫 酸 モルタルの 防 食 性 能 は 普 通 モルタルの 4 倍 以 上 であった 4.まとめ 耐 硫 酸 モルタルは,1% 硫 酸 浸 せき 試 験 において 耐 硫 酸 性 が 1 倍 以 上 であり, 下 水 環 境 等 においても 高 い 防 食 性 能 を 有 する ことがわかった 今 後 は 耐 硫 酸 モルタルの 試 験 施 工 を 早 期 に 実 施 し 工 期 の 短 縮 および 施 工 費 の 低 減 効 果 を 確 認 するととも に 実 環 境 での 耐 久 性 評 価 を 行 い 実 用 化 を 目 指 す 中 性 化 深 さ(mm) 12 1 8 6 4 2 普 通 モルタル 耐 硫 酸 性 補 修 モルタル 1 2 3 4 5 浸 せき 期 間 ( 週 ) 図 1 1% 硫 酸 浸 せき 試 験 結 果 普 通 モルタル ( 中 性 化 9.8mm) 耐 硫 酸 モルタル ( 中 性 化.9mm) 写 真 1 1% 硫 酸 浸 せき 試 験 ( 浸 せき 期 間 :28 日 ) 普 通 モルタル ( 中 性 化 17.9mm) 耐 硫 酸 モルタル ( 中 性 化.4mm) 写 真 2 長 期 暴 露 試 験 での 侵 食 状 況 ( 暴 露 期 間 :2 年 ) - 44 -
87-2 大 成 建 設 耐 硫 酸 性 をもつコンクリートおよびコンクリート 補 修 材 料 の 開 発 一 般 的 なコンクリートの 1 倍 以 上 の 耐 硫 酸 性 をもつ 補 修 材 料 を 開 発 する アルミナセメントをベースに 使 用 し, 優 れた 耐 硫 酸 性 を 有 する 補 修 材 料 を 開 発 した この 材 料 の 実 環 境 における 耐 硫 酸 性 の 向 上 効 果 を 検 証 するため, 下 水 処 理 施 設 等 の 腐 食 環 境 における 曝 露 試 験 を 実 施 し た その 結 果, 開 発 した 補 修 材 料 は 曝 露 期 間 2 年 を 経 過 しても 侵 食 はほとんど 認 められず, 良 好 な 耐 硫 酸 性 を 有 することが 実 証 された 通 常 のアルミナセメントは 硬 化 過 程 で 生 じる 水 和 物 の 変 化 ( 転 化 )により 強 度 が 低 下 することが 知 られている 開 発 し た 補 修 材 料 は 使 用 材 料 と 配 合 を 調 整 することによって 上 記 の 問 題 を 解 決 したもので, 表 1に 示 すように, 長 期 にわたり 安 定 した 強 度 発 現 性 が 得 られる また 化 前 の 流 動 性 を 任 意 に 調 整 できることを 確 認 しており, 要 求 される 部 位 の 施 工 条 件 に 応 じてコテ 塗 り 材 やレベリング 材 などとして 幅 広 く 適 用 でき る 耐 硫 酸 性 を 検 証 するために, 真 岡 技 術 開 発 実 験 センターの 試 験 受 水 槽 ( 以 下, 受 水 槽 )および 腐 食 促 進 装 置 において2 年 間 の 暴 露 試 験 を 実 施 した φ5 1mm の 円 筒 供 試 体 の 両 端 面 を 樹 脂 によりシールして 暴 露 し, 所 定 期 間 経 過 後 に 試 験 体 を 取 り 出 して 表 面 の 脆 弱 部 を 取 り 除 いたのち 質 量 を 測 定 し た 図 1, 図 2に 示 すように, 開 発 した 補 修 材 料 はどちらの 環 境 においても 脆 弱 部 はほとんどなく, 暴 露 前 後 で 質 量 が 変 -6 1 2 3 曝 暴 露 期 間 ( 月 ( ) ) 図 2 腐 食 促 進 装 置 での 暴 露 試 験 の 結 果 化 していない 写 真 2は 2 年 間 暴 露 したあと 写 真 2 暴 露 試 験 後 の 試 験 体 の 劣 化 状 況 ( 暴 露 期 間 2 年 ) の 試 験 体 の 劣 化 状 況 を 示 したものである 通 常 のモルタルが 激 しく 侵 食 されているのに 対 し, 開 発 した 補 修 材 料 は 暴 露 前 の 形 状 を 堅 持 し 開 発 した 補 修 材 料 通 常 のモルタル ており, 優 れた 耐 硫 酸 性 を 有 することが 実 証 さ 受 水 槽 れた 質 量 変 化 率 (%) 質 量 変 化 率 (%) 表 1 圧 縮 強 度 (N/mm 2 ) 材 齢 3 日 材 齢 28 日 材 齢 182 日 29 85 98 2 開 発 した 補 修 材 料 -2-4 通 常 のモルタル -6 1 2 3 曝 暴 露 期 間 (( 月 ) ) 図 1 受 水 槽 での 暴 露 試 験 の 結 果 2 開 発 した 補 修 材 料 -2 通 常 のモルタル -4 4) 関 連 資 料 報 文 等 土 木 学 会 第 63 回 年 次 学 術 講 演 会 概 要 集 アルミナセメントを 用 いた 高 耐 久 モルタルの 下 水 環 境 への 曝 露 試 験 腐 食 促 進 装 置 - 45 -
87-3 宇 部 興 産 大 成 建 設 耐 硫 酸 性 をもつコンクリートおよびコンクリート 補 修 材 料 の 開 発 一 般 的 なコンクリートの 1 倍 以 上 の 耐 硫 酸 性 をもつ 材 料 を 開 発 する 開 発 した 耐 硫 酸 コンクリートは, 特 殊 化 学 混 和 剤, 石 灰 石 微 粉 末 および 石 灰 石 骨 材 を 使 用 することを 特 徴 とする このコンクリートの 耐 硫 酸 性 の 評 価 を 行 なうため, 硫 酸 浸 せき 試 験 および 下 水 処 理 施 設 等 の 腐 食 環 境 における 暴 露 試 験 を 実 施 した また, 自 己 充 てん 性 を 有 するこのコンクリートの 製 造 性 と 施 工 性 を 確 認 するため, 生 コン 工 場 での 製 造 試 験 と 模 擬 構 造 体 による 施 工 試 験 を 行 なった 硫 酸 浸 せき 試 験 結 果 を 図 -1 および 図 -2 に 示 す なお, 侵 食 深 さは 浸 せき 前 の 供 試 体 の 寸 法 と 浸 せき 後 の 供 試 体 の 健 全 部 ( 白 色 化 して いない 部 分 )の 寸 法 の 差 とし, 侵 食 速 度 は 侵 食 深 さの 経 時 変 化 を 一 次 式 で 回 帰 して 求 めた 5% 硫 酸 浸 せき 試 験 における 耐 硫 酸 コンクリ ートの 耐 硫 酸 性 は, 一 般 的 なコンクリートの 1 倍 以 上 であった 硫 酸 濃 度 を 変 えた 浸 せき 試 験 では, 耐 硫 酸 コンクリートがいずれの 濃 度 域 でも 高 い 耐 硫 酸 性 を 有 することを 確 認 した 暴 露 試 験 は, 下 水 処 理 施 設 の 汚 泥 貯 留 槽 と 着 水 井, 下 水 管 路, 真 岡 技 術 開 発 実 験 センター 試 験 受 水 槽 ( 以 下, 受 水 槽 )および 腐 食 再 現 装 置 において 実 施 した 一 般 的 なコンクリートの 侵 食 が 最 も 大 き かった 受 水 槽 に 2 年 間 暴 露 したコンクリートの 侵 食 状 況 を 写 真 -1 に 示 す 一 般 的 なコンクリートは, 暴 露 面 に 乳 白 色 の 脆 弱 層 が 形 成 さ れ,この 層 が 脱 落 した 部 分 では 粗 骨 材 が 露 出 した これに 対 し 耐 硫 酸 コンクリートは, 暴 露 面 に 健 全 なコンクリートが 残 存 していた 生 コン 工 場 での 製 造 試 験 では, 一 般 的 な 生 コン 工 場 で 製 造 が 可 能 であること, 所 定 のフレッシュ 性 状 の 保 持 性 能 が 高 いことを 確 認 し た また, 壁 面 の 新 設 工, 壁 面 の 補 修 工 および 天 井 下 面 の 補 修 工 を 想 定 した 模 擬 構 造 体 による 施 工 試 験 では, 充 分 な 自 己 充 てん 性 と 既 設 部 との 一 体 性 を 示 すことを 確 認 した 4) 関 連 資 料 報 文 等 土 木 学 会 第 61 回 年 次 学 術 講 演 会 概 要 集 骨 材 岩 種 と 水 セメント 比 がコンクリートの 耐 硫 酸 性 に 与 える 影 響 耐 硫 酸 性 に 優 れるコンクリートの 施 工 性 に 関 する 検 討 土 木 学 会 第 62 回 年 次 学 術 講 演 会 概 要 集 自 己 充 てん 型 耐 硫 酸 コンクリートのフレッシュ 性 状 と 充 てん 性 自 己 充 てん 型 耐 硫 酸 コンクリートの 施 工 性 に 関 する 実 証 試 験 第 43 回 および 第 44 回 下 水 道 研 究 発 表 会 従 来 コンクリートの 1 倍 以 上 の 耐 硫 酸 性 を 有 する 材 料 の 開 発 耐 硫 酸 性 コンクリートの 天 井 部 断 面 補 修 工 への 適 用 性 侵 食 深 さ(mm) 25 2 15 1 5 一 般 的 なコンクリート 侵 食 速 度 :44.2mm/ 年 耐 硫 酸 コンクリート 侵 食 速 度 : 3.9mm/ 年.2.4.6 浸 せき 期 間 ( 年 ) 図 -1 5% 硫 酸 浸 せき 試 験 結 果 侵 食 速 度 (mm/ 年 ) 1 8 6 4 2 一 般 的 なコンクリート 耐 硫 酸 コンクリート 2 4 6 8 1 12 硫 酸 濃 度 (%) 図 -2 硫 酸 濃 度 と 侵 食 速 度 耐 硫 酸 コンクリート ( 侵 食 速 度 :.3mm/ 年 ) 暴 露 面 断 面 一 般 的 なコンクリート ( 侵 食 速 度 :5.7mm/ 年 ) 暴 露 面 断 面 写 真 -1 受 水 槽 での 侵 食 状 況 ( 暴 露 期 間 :2 年 ) 暴 露 面 暴 露 面
88 日 本 ジッコウ 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコンクリート 補 修 材 料 の 開 発 - 珪 素 化 合 物 を 用 いた 耐 硫 酸 性 モルタルの 開 発 - 1. 目 的 JIS モルタルに 比 較 して 約 1 倍 の 耐 硫 酸 性 をもつ 断 面 修 復 用 モルタルの 開 発 2. 方 法 従 来 使 用 されている 断 面 修 復 用 モルタルはバインダーとしてセメントを 用 い その 水 和 反 応 によ り 硬 化 体 を 形 成 しているため 硫 酸 により 硬 化 体 が 破 壊 され 劣 化 する 本 提 案 技 術 では モルタルのバインダーとして 珪 素 化 合 物 を 用 いることにより 耐 硫 酸 性 を 高 める 珪 素 化 合 物 は シロキサン 反 応 により 珪 素 と 酸 素 の 結 合 主 鎖 からなる 緻 密 な 架 橋 構 造 を 形 成 してい る 珪 素 の 化 合 物 をバインダーとしたモルタルは 1 硫 酸 に 侵 されない 硬 化 体 を 形 成 し 2 緻 密 な 硬 化 体 により 硫 酸 の 浸 透 を 抑 制 することが 可 能 となり 高 い 耐 硫 酸 性 を 実 現 できる 3. 成 果 耐 硫 酸 性 の 確 認 を 促 進 試 験 として 硫 酸 溶 液 (5wt%,1wt%)への 浸 漬 により 確 認 を 行 った また 実 環 境 として エイジトロン(H2S 濃 度 : 2 3ppm)および 真 岡 実 験 センター( 平 均 H2S 濃 18 16 度 :58ppm)に 暴 露 して 確 認 を 行 った 14 12 確 認 の 結 果 硫 酸 溶 液 浸 漬 試 験 では 8~1 倍 1 8 の 耐 硫 酸 性 を 確 保 していることが 確 認 出 来 た 6 4 また 実 環 境 暴 露 試 験 では 5 倍 程 度 の 耐 硫 酸 2 性 を 確 保 していることが 確 認 でき 厳 しい 劣 化 環 2 4 6 境 下 で 2mm/ 年 程 度 の 劣 化 速 度 と 予 想 された 浸 漬 日 数 ( 日 ) 硫 酸 浸 透 深 さ(mm) 硫 酸 溶 液 浸 漬 試 験 結 果 JISモルタル(5%) 開 発 モルタル(5%) JISモルタル(1%) 耐 酸 モルタル(1%) エイジトロンJISモルタル 真 岡 JISモルタル エイジトロン 開 発 モルタル 真 岡 開 発 モルタル エイジトロンJISモルタル 真 岡 JISモルタル エイジトロン 開 発 モルタル 真 岡 開 発 モルタル 重 量 変 化 率 (%) 2.. -2. -4. -6. -8. 3ヶ 月 6ヶ 月 12ヶ 月 18ヶ 月 24ヶ 月 暴 露 期 間 硫 酸 浸 透 深 さ(mm) 15 1 5 5 1 15 2 25 3 暴 露 期 間 ( 月 ) 実 環 境 暴 露 試 験 結 果 ( 重 量 変 化 ) 実 環 境 暴 露 試 験 結 果 ( 硫 酸 浸 透 深 さ) 4.まとめ (1) 硫 酸 溶 液 浸 漬 試 験 では 目 標 とする 耐 硫 酸 性 を 確 認 することができた (2) 実 環 境 暴 露 試 験 では 厳 しい 劣 化 環 境 下 で 1 年 で 2mm 程 度 の 劣 化 深 さと 予 想 された (3) 実 環 境 での 耐 硫 酸 性 を 高 めるため モルタルの 密 度 を 高 める 必 要 があると 考 えられた (4) 今 後 試 験 施 工 を 行 い 実 環 境 下 で 長 期 の 耐 久 性 確 認 を 行 う 予 定 である - 46 -
89 日 本 ヒューム 間 組 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリート 及 びコンクリート 補 修 材 料 の 研 究 - 新 防 菌 剤 を 添 加 した 耐 硫 酸 モルタルの 開 発 - 下 水 道 施 設 の 腐 食 環 境 (C 種 またはD 種 に 相 当 する 環 境 ) 内 において 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリート 及 びコンクリート 補 修 材 料 を 適 用 するために 以 下 の 項 目 を 目 的 として 共 同 研 究 を 実 施 した 1 通 常 のコンクリートや 補 修 モルタルの 1 倍 以 上 の 耐 硫 酸 性 があること 2 通 常 のコンクリートで 施 工 された 構 造 物 の 補 修 改 築 に 対 しても 施 工 可 能 であること 3 補 修 材 料 は 既 存 コンクリートとの 一 体 性 が 確 保 されるものであること 1 耐 酸 性 硫 酸 に 対 する 抵 抗 性 の 弱 点 である 水 酸 化 カルシウムをポゾランとの 反 応 により 減 少 させ 十 分 な 強 度 を 得 るために 特 殊 な 養 生 方 法 を 採 用 した 特 殊 な 有 機 系 化 合 物 (シラン 系 )を 添 加 することにより 透 水 性 を 著 しく 小 さくし 耐 酸 性 を 確 保 した 2 防 菌 性 硫 黄 酸 化 細 菌 の 活 動 を 抑 制 し コンクリート 表 面 で 生 成 される 硫 酸 を 最 小 限 に 抑 える 新 しい 防 菌 剤 ( 有 機 金 属 系 )を 混 和 することで より 耐 久 性 を 付 与 させた 3 施 工 性 プレキャスト 部 材 を 用 いることで 安 定 な 品 質 で 耐 酸 性 能 を 付 与 することができる 新 設 の 場 合 にも 適 用 可 能 である 重 量 減 少 率 (%) 4 35 3 25 2 15 1 5 BLANK 市 販 耐 酸 C+Si C+Si+SF 1 週 2 週 3 週 4 週 普 通 供 試 体 耐 酸 + 防 菌 供 試 体 15% 重 量 減 少.5% 重 量 減 少 図 -1 5% 硫 酸 浸 漬 試 験 の 結 果 写 真 -1 暴 露 試 験 結 果 1 耐 硫 酸 性 能 は 硫 酸 浸 漬 試 験 の 結 果 耐 酸 供 試 体 は 普 通 供 試 体 と 比 較 して1 倍 以 上 の 耐 久 性 があるこ とが 確 認 された( 図 -1) 2 強 度 は 特 殊 養 生 を 実 施 することにより 28 日 おいて 6.N/mm2 で 普 通 供 試 体 35.7N/mm2 の 1.5 倍 超 であった 3 新 防 菌 剤 は 生 育 ph 域 の 違 いによる 硫 酸 を 生 成 する 硫 黄 酸 化 細 菌 鉄 酸 化 細 菌 の 種 類 によらず 増 殖 を 阻 害 することが 確 認 された 4 防 菌 性 能 は 平 均 硫 化 水 素 濃 度 約 5ppm の 環 境 下 における 長 期 暴 露 試 験 の 結 果 重 量 減 少 量 で 1 倍 以 上 の 耐 久 性 があることが 確 認 された( 写 真 -1) - 47 -
9 電 気 化 学 工 業 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよびコンクリート 補 修 材 料 の 開 発 ( 耐 酸 性 断 面 修 復 材 とアクリル 樹 脂 含 浸 改 質 材 を 用 いた 工 法 の 開 発 ) 本 共 同 研 究 では 1 下 水 道 施 設 における 断 面 修 復 と 防 食 を 兼 ね る 耐 硫 酸 性 セメント 系 材 料 及 び2 防 食 性 能 を 有 するアクリル 系 含 浸 改 質 材 を 開 発 し それらを 組 み 合 わせた 工 法 を 開 発 することに より 研 究 開 発 目 標 を 達 成 するものとする 以 下 に 具 体 的 な 目 標 を 示 す (1) 下 水 道 施 設 の 腐 食 環 境 ( 日 本 下 水 道 事 業 団 下 水 道 コンクリ ート 構 造 物 の 腐 食 抑 制 技 術 および 腐 食 技 術 指 針 / 同 マニュアル によるⅠ 類 またはⅡ 類 に 相 当 する 環 境 )において 普 通 モルタルの 1 倍 以 上 の 耐 硫 酸 性 があること (2) 従 来 の 塗 布 工 法 で 課 題 であった 表 面 樹 脂 層 と 断 面 修 復 層 との 連 続 一 体 性 の 確 保 (3) 施 工 性 の 向 上 1 特 殊 耐 酸 性 モルタルとの 併 用 効 果 による 耐 硫 酸 性 の 向 上 2 アクリル 樹 脂 含 浸 材 の 耐 酸 性 フィラーリッチ 残 留 被 膜 による 耐 硫 酸 性 の 一 層 の 向 上 3 コンクリート 構 造 物 表 層 のヘアクラックのアク リル 樹 脂 含 浸 材 の 含 浸 による 性 能 改 質 4 施 工 性 及 び 施 工 効 率 の 向 上 図 -2に5% 硫 酸 促 進 劣 化 試 験 における 各 供 試 体 の 中 性 化 深 さを 示 す 表 面 改 質 材 を 塗 布 していない JIS モル タル(JIS-)と 耐 硫 酸 モルタル(K-)の 中 性 化 速 度 を 比 べると JIS モルタルは 2 ヶ 月 程 度 で 消 失 するが, 耐 硫 酸 モルタルは 1 年 後 も 形 状 を 保 つ さらに 表 面 改 質 材 の 効 果 は 耐 硫 酸 モルタルにおいて 顕 著 で 塗 布 量 が 2g/m 2 (K-2)でも 大 きな 改 善 効 果 が 見 られた 特 に 耐 硫 酸 モ ルタルに 表 面 改 質 材 を 4g/m 2 塗 布 したもの(K-4)は 浸 漬 期 間 1 年 で 中 性 化 深 さは 約 1mm と 非 常 に 良 好 であっ た 図 -3に 図 -2をもとにした 中 性 化 深 さの 推 定 式 を 示 す JIS モルタルは 断 面 欠 損 と 中 性 化 深 さが 一 致 するので, 推 定 式 は 時 間 の 一 次 式 に, 耐 硫 酸 モルタルは 中 性 化 を 受 け ても 断 面 欠 損 はほとんど 無 いので 時 間 の 平 方 根 式 に 近 似 した ここで, 例 えば 2mm の 中 性 化 深 さを 達 成 する 日 数 について 表 1に 示 す 表 1に 示 すように, 硫 酸 濃 度 5%で 2mm を 中 性 化 するまでにかかる 日 数 は, 標 準 となる JIS モルタルに 対 して, 耐 硫 酸 モルタル 単 独 で5 倍, 耐 硫 酸 モルタル+ 表 面 改 質 材 2g/m 2 で 34 倍, 耐 硫 酸 モルタ ル+ 表 面 改 質 材 4g/m 2 で 635 倍 となった 以 上 のように, 中 性 化 が 一 定 の 深 さに 達 するまでの 時 間 を 指 標 に 取 ると, 耐 硫 酸 モルタル+ 表 面 改 質 材 は 普 通 モ 躯 体 コンクリート 耐 硫 酸 性 モルタル 耐 酸 性 フィラーリッチ 残 留 皮 膜 ヘアークラックへの 含 浸 注 入 躯 体 コンクリート 表 層 の 含 浸 改 質 耐 硫 酸 性 モルタル 表 層 の 含 浸 改 質 ルタルに 比 べて 1 倍 以 上 の 耐 久 性 を 持 つといえ, 所 期 の 目 標 を 達 成 することができた 4) 関 連 資 料 報 文 等 宮 口 ら:アクリル 系 樹 脂 の 含 浸 改 質 材 を 併 用 した 耐 硫 酸 性 モルタル 防 食 工 法 の 開 発, 第 44 回 下 水 道 研 究 発 表 会 講 演 集,pp.64-66, 日 本 下 水 道 協 会,27 中 性 化 深 さ(mm) 中 性 化 深 さ(mm) 25 2 15 1 8 7 6 5 4 3 2 1 5 JIS- K- K-2 K-4 図 -1 工 法 概 要 JIS- K- K-2 K-4 1 2 3 4 浸 漬 期 間 ( 日 ) 図 -2 5% 硫 酸 試 験 による 中 性 化 深 さ y =.8562 x 1/2 y =.1951 x y =.3378 x 1/2 y =.78 x 1/2 1 2 3 4 浸 漬 期 間 ( 日 ) 図 -3 中 性 化 推 定 式 表 1 2mm の 中 性 化 深 さに 達 する 日 数 種 類 日 数 JIS- 13 K- 546 K-2 3,55 K-4 65,746-48 -
91 太 平 洋 マテリアル( 株 ) 耐 硫 酸 性 を 持 つコンクリートおよび コンクリート 補 修 材 料 の 開 発 1 下 水 道 施 設 の 腐 食 環 境 (Ⅰ Ⅱ 類 相 当 の 環 境 )において 通 常 の 補 修 モルタルの 1 倍 以 上 の 耐 硫 酸 性 を 有 すること 2 実 施 設 の 断 面 修 復 工 事 に 使 用 でき 付 着 性 能 に 優 れること 本 提 案 技 術 は 特 殊 セメント セメント 系 骨 材 および 下 水 汚 泥 溶 融 スラグ 骨 材 を 使 用 することを 主 な 特 徴 とし 以 下 の 考 えに 基 づいて 使 用 している 1 特 殊 セメント : 硫 酸 と 反 応 性 が 高 い 水 酸 化 カルシウムを 生 成 しにくいセメントを 用 いることによ り 化 学 的 に 耐 硫 酸 性 を 向 上 させる 2セメント 系 骨 材 : 骨 材 表 面 が 水 と 反 応 するセメント 系 骨 材 を 用 いることにより 骨 材 界 面 を 緻 密 化 して 物 理 的 および 化 学 的 に 耐 硫 酸 性 を 高 める 3 下 水 汚 泥 溶 融 スラグ 骨 材 : 耐 硫 酸 性 の 向 上 および 下 水 道 分 野 の 副 産 物 の 有 効 利 用 拡 大 1 品 質 規 格 との 適 合 本 提 案 技 術 の 耐 硫 酸 性 モルタルは 表 -2に 示 す 通 り 下 水 道 施 設 のコンクリート 断 面 修 復 に 用 い る 修 復 モルタルの 品 質 規 格 を 満 足 していることが 確 認 された 表 -1 耐 硫 酸 性 モルタルの 諸 物 性 項 目 耐 硫 酸 性 断 面 修 復 用 モルタル モルタル の 品 質 規 格 圧 縮 強 度 (N/mm 2 ) 材 齢 28 日 81.9 45 以 上 曲 げ 強 度 (N/mm 2 ) 材 齢 28 日 9.3 7. 以 上 接 着 性 (N/mm 2 ) 材 齢 28 日 2.1 1.5 以 上 長 さ 変 化 率 (%) 材 齢 28 日 -.8 -.1 以 上 2 耐 硫 酸 性 a) 本 提 案 技 術 の 耐 硫 酸 性 モルタルは JIS 原 案 の 5% 硫 酸 浸 漬 法 による 腐 食 深 さで 評 価 した 結 果 普 通 セメントモルタルの 約 1 倍 の 耐 硫 酸 性 能 を 有 することが 確 認 された( 図 -1) b) 技 術 開 発 実 験 センター( 於 : 栃 木 県 真 岡 市 )における 暴 露 2 年 の 結 果 は 劣 化 進 行 が 急 激 に 進 み 普 通 セメントモルタルは 侵 食 深 さは 約 9mmであったところ 本 提 案 技 術 の 耐 硫 酸 性 モルタルの 侵 食 深 さは 約 1mm 以 下 であり 明 瞭 な 差 異 が 認 められた 侵 食 深 さ(mm) 3 25 2 15 1 5-5 普 通 セメントモルタル 崩 壊 耐 硫 酸 性 モルタル 劣 化 抵 抗 2 4 6 8 暴 露 期 間 (ヶ 月 ) 普 通 セメントモルタル 耐 硫 酸 性 モルタル 図 -1 JIS 原 案 5% 硫 酸 浸 漬 法 による 耐 硫 酸 性 能 3 施 工 性 一 定 条 件 下 でのコテ 作 業 性 は 一 般 の 左 官 モルタルと 同 様 であること また 試 験 的 な 吹 付 け 施 工 を 行 い 施 工 可 能 なことを 確 認 した なお 施 工 のポイントとして 性 能 確 保 の 観 点 から 散 水 養 生 などにより 初 期 の 乾 燥 を 防 ぐことが 重 要 である - 49 -
92 昭 和 電 工 建 材 耐 硫 酸 性 をもつコンクリートおよびコンクリート 補 修 材 料 の 開 発 ( 耐 硫 酸 性 を 有 する 補 修 用 モルタルの 開 発 ) 下 水 道 処 理 施 設 におけるコンクリート 構 造 物 に 対 する 補 修 用 モルタルで 腐 食 環 境 に 曝 されるコンク リートの 断 面 修 復 材 として 従 来 の 耐 硫 酸 性 モルタルよりも 耐 硫 酸 性 の 格 段 に 優 れたモルタルを 開 発 す ることを 研 究 目 的 とした 既 調 合 粉 体 配 合 及 び 合 成 樹 脂 エマルションを 最 適 化 することにより モルタル 硬 化 体 の 緻 密 性 向 上 と 硬 化 体 自 体 の 耐 酸 性 向 上 を 狙 い 通 常 のコンクリートや 補 修 モルタルの1 倍 以 上 の 耐 硫 酸 性 および 下 記 の 目 標 性 能 を 満 たすモルタル 組 成 物 を 開 発 する 耐 硫 酸 性 評 価 は 硫 酸 水 溶 液 浸 漬 試 験 エイジトロ ンによる 腐 食 促 進 試 験 下 水 処 理 施 設 曝 露 試 験 によって 行 う [ 目 標 性 能 ] 密 度 特 性 1% 硫 酸 水 溶 液 に 対 して 3 日 間 浸 漬 後 の 硫 酸 浸 透 深 さ:1mm 以 下 耐 硫 酸 性 1% 硫 酸 水 溶 液 に 対 して 3 日 間 浸 漬 後 の 重 量 変 化 率 :5% 以 内 曲 げ 強 度 材 齢 7 日 :3.N/mm 2 以 上, 材 齢 28 日 :5.N/mm 2 以 上 圧 縮 強 度 材 齢 7 日 :15N/mm 2 以 上, 材 齢 28 日 :24N/mm 2 以 上 開 発 した 耐 硫 酸 モルタルにおいて 以 下 の 項 目 を 確 認 した (1) 密 度 特 性 1% 硫 酸 水 溶 液 に 28 日 間 浸 漬 後 の 浸 透 深 さで 1 3 モルタル 11mm に 対 して.8mm にすることができた (2) 耐 硫 酸 性 1% 硫 酸 水 溶 液 に 28 日 間 浸 漬 後 の 重 量 変 化 率 で 1 3 モルタル -71.91%に 対 して -2.2%にすることができた (3) 曲 げ 強 度 材 齢 28 日 :11.9N/mm 2 (4) 圧 縮 強 度 材 齢 28 日 :74.8N/mm 2 (5) 硫 酸 浸 漬 におけるモルタルは 1 次 直 線 的 に 劣 化 が 進 行 する (6)エイジトロン 促 進 試 験 機 においても 1 3 モルタルより 優 位 性 がある ( 図 -1) (7) 真 岡 技 術 開 発 実 験 センターの 受 水 槽 における 暴 露 試 験 においても 1 3 モルタルより 優 位 性 があ る (1 3モルタルは 5φの 試 験 体 が 崩 壊 した; 図 -2 3) 中 性 化 深 さ(mm) エイジトロンによる 中 性 化 深 さ 5 4 3 2 1 5 1 暴 露 時 間 ( 日 ) 中 性 化 深 さ(mm) 真 岡 暴 露 試 験 中 性 化 深 さ 25 2 15 1 5 2 4 6 8 暴 露 日 数 ( 日 ) :1 3 モルタル : 耐 硫 酸 モルタル 図 -1.エイジトロンによる 中 性 化 深 さ 図 -2. 真 岡 暴 露 試 験 による 中 性 化 深 さ 図 -3. 真 岡 暴 露 試 験 後 の 試 験 体 ( 左 :1 3 モルタル 535 日 右 : 耐 硫 酸 モルタル 646 日 ) - 5 -
98 川 崎 重 工 業 株 式 会 社 超 微 細 気 泡 (マイクロバブル)を 用 いた 新 たな 下 水 処 理 技 術 の 開 発 本 研 究 は 標 準 活 性 汚 泥 法 に 超 微 細 気 泡 (マイクロバブル)を 組 み 合 わせることで 下 水 処 理 の 効 率 化 高 度 化 が 可 能 であるどうかを 検 証 することを 目 的 とした 下 水 処 理 での 酸 素 利 用 効 率 が 最 も 高 くなる 超 微 細 気 泡 の 気 泡 径 を 推 算 する 推 算 値 付 近 の 径 の 気 泡 を 発 生 させる 装 置 を 用 いて 曝 気 動 力 効 率 化 を 検 証 する 模 擬 下 水 を 用 いたマイクロバブル 連 続 処 理 試 験 により 下 水 処 理 高 度 化 の 探 索 を 行 う 酸 素 利 用 効 率 酸 素 利 用 効 率 下 水 処 理 用 曝 気 装 置 の 気 泡 径 気 泡 上 昇 速 度 などの 文 献 値 1 から 酸 素 利 用 効 率 を 推 算 した 結 果 曝 気 槽 内 ( 水 深 5.5m)で 1 の 酸 素 利 用 率 がほぼ 1%となる 最 大 の 気 泡 径 は 約 3μmで あることを 把 握 した また 気 泡 径 7μm 以 上 では 気 泡 径 の 1 増 大 とともに 急 速 に 酸 素 利 用 効 率 は 低 下 した 従 って 気 泡.1 微 細 化 の 動 力 から 見 て 必 要 酸 素 量 を 供 給 出 来 る 最 も 効 率 的 な 領 域 は 気 泡 径 5~7μm 程 度 と 推 測 された( 図 1).1 5~7μm 程 度 の 気 泡 を 大 量 に 発 生 できる 方 式 として 1 1 1 1 1 1 気 泡 径 (μm) 簡 易 的 な 旋 回 流 方 式 および 水 流 せん 断 方 式 を 選 択 し 評 価 を 実 図 1 気 泡 径 と 酸 素 利 用 率 ( 推 算 ) 施 したが 気 泡 の 微 細 化 に 水 流 が 必 要 であり 消 費 動 力 が 大 きく 不 適 であった 水 流 が 不 要 なメンブレン 方 式 について 散 気 孔 径 4μm か ら 1mm までの 装 置 を 用 いて 酸 素 供 給 のための 曝 気 動 力 を 評 価 した 塩 濃 度 などが 汚 泥 に 近 いと 考 えられる 下 水 二 次 処 理 水 中 試 験 を 行 った 所 孔 径 1μm( 装 置 A)で 平 均 気 泡 径 約 1mm 孔 径 6μm( 装 置 B)で 平 均 気 泡 径 約 7μm となった その 他 のサイズの 散 気 孔 径 を 有 する 装 置 の 試 験 結 果 からも 孔 径 が 小 さいほど 気 泡 径 が 小 さくなる 結 果 が 得 られた 一 方 散 気 孔 径 が 小 さくなるほど 押 込 空 気 圧 が 大 きくなり 装 置 A 図 2 所 要 動 力 比 較 と 装 置 Bの 酸 素 移 動 効 率 押 込 空 気 圧 等 から 所 要 動 力 を 推 算 した 結 果 装 置 Bは 装 置 Aに 比 して 1~15%の 低 減 となることを 把 握 した( 図 2) 清 水 ( 水 道 水 ) 中 での 評 価 試 験 も 実 施 し 装 置 Aの 平 均 気 泡 径 は 約 2mm 装 置 B の 平 均 気 泡 径 は 約 8 μm となり 二 次 処 理 水 中 試 験 よりも 気 泡 径 は 大 きくなった これは 二 次 処 理 水 中 に 含 まれる 塩 分 が 気 泡 の 微 細 化 を 促 進 するためと 考 えられる 装 置 Bでは 気 泡 径 にあまり 差 異 がない( 約 7~8μm)こと から メンブレン 方 式 における 発 生 気 泡 の 微 細 化 の 限 界 は 7μm 付 近 にあるものと 考 えられ 推 算 し た 最 適 領 域 (5~7μm)がほぼ 妥 当 であり 曝 気 動 力 低 減 の 限 界 は 7μ 程 度 であることが 検 証 できた 模 擬 下 水 を 用 いた 活 性 汚 泥 連 続 処 理 試 験 において さらに 微 細 な 数 十 μm 以 下 のマイクロバブル 処 理 適 用 を 検 討 した 結 果 汚 泥 沈 降 性 の 向 上 と 余 剰 汚 泥 発 生 量 の 減 少 が 確 認 され 酸 素 供 給 以 外 のマイクロ バブル 処 理 適 用 による 下 水 処 理 高 度 化 の 可 能 性 が 示 された 酸 素 利 用 効 率 (%) 基 準 酸 素 量 の 移 動 に 必 要 な 動 力 水 深 =5m( 下 水 二 次 処 理 水 中 試 験 結 果 に 基 づく) - 51 -
99 日 立 製 作 所 超 微 細 気 泡 (マイクロバブル)を 用 いた 新 たな 下 水 処 理 技 術 の 開 発 下 水 処 理 水 再 生 利 用 を 対 象 に マイクロバブルを 用 いた 経 済 的 かつ 低 環 境 負 荷 型 の 消 毒 不 活 化 技 術 を 開 発 する マイクロバブルの 特 性 や 作 用 機 構 を 把 握 し 処 理 のロバスト 性 が 求 められる 下 水 処 理 工 程 に 適 用 可 能 であることを 確 認 する 初 年 度 に 原 理 確 認 と 基 本 性 能 評 価 第 2 年 度 にプロセスフローと 装 置 仕 様 の 設 定 最 終 年 度 に 実 処 理 場 におけるパイロット 実 証 を 実 施 した 3) 実 験 プラントのフロー 図 1に オゾンマイクロバブルを 利 用 したパイロット 実 証 設 備 のフローと 仕 様 を 示 す 接 触 槽 は 流 路 面 積 が 実 機 の 1/1 の 迂 流 式 水 槽 であり 最 適 水 位 や 槽 数 を 評 価 するため 水 位 可 変 構 造 とした 加 圧 溶 解 方 式 のマイクロバブル 発 生 装 置 は 独 自 のループとノズル 構 造 に 特 長 を 有 し 低 圧 力 省 電 力 でマ イクロバブルを 発 生 可 能 である 水 位 可 変 接 触 槽 P 排 オゾン 処 理 装 置 砂 ろ 過 原 水 槽 P P P 接 触 槽 膜 ろ 過 オゾナイザ マイクロバブル 発 生 装 置 下 水 二 次 処 理 水 3.5 m 再 生 水 気 泡 注 入 マイクロバブル 発 生 装 置 処 理 流 量 6 m 3 /d 接 触 槽 水 位.6~3.2 m 流 路 断 面 積.1 m 2 図 1 パイロット 実 証 設 備 のフローと 仕 様 オゾン 発 生 量 ~35 g/h 4) 共 同 研 究 の 成 果 水 処 理 性 能 長 期 運 転 性 能 及 び 維 持 管 理 性 のサイト 実 証 を 行 った その 結 果 溶 存 オゾン 濃 度 一 定 運 転 及 び 注 入 率 一 定 制 御 運 転 の 何 れでも 再 生 水 水 質 基 準 を 満 たし 長 期 に 亘 り 安 定 した 水 処 理 が 可 能 であることを 実 証 した また ノズルの 閉 塞 等 の 問 題 もなく 自 動 無 人 運 転 可 能 であることを 示 した 運 転 コストを 試 算 した 結 果 散 気 管 方 式 に 対 して 2 % 以 上 低 減 できる 見 通 しを 得 た また オゾン 発 生 量 と 排 オゾン 量 の 低 減 によって 設 備 コストを 約 2 % 節 減 できると 試 算 された 項 目 run1 表 1 長 期 運 転 性 能 実 験 の 結 果 砂 ろ 過 水 再 生 水 砂 ろ 過 水 再 生 水 砂 ろ 過 水 再 生 水 溶 存 オゾン 濃 度 設 定 値.4mg/L.3,.4,.5mg/L オゾン 注 入 率 設 定 値 4.,4.2,4.5mg/L 水 温 25.6 17.9 15.6 (24.8~27.) (14.9~2.) (13.3~17.7) 色 度 度 19. 1.5 22.1 1.2 14.1.7 (12.2~23.5) (.4~2.6) (19.~25.8) (.4~2.9) (1.~23.5) (.3~1.5) run2 run3 再 生 水 ( 親 水 ) 水 質 基 準 1 度 以 下 濁 度 度.58 (.44~1.52).27 (.17~.78).48 (.37~1.1).25 (.2~.55).42 (.21~2.42).21 (.11~.58) 2 度 以 下 大 腸 菌 OFU/1ml MPN/1ml 5) 関 連 資 料 報 文 等 2868 (78~15625) 不 検 出 (1ml 検 水 ) 146 (125~5) 不 検 出 (1ml 検 水 ) 111 (167~4542) 不 検 出 (1ml 検 水 ) 不 検 出 (1ml 検 水 ) 平 均 値 ( 最 小 ~ 最 大 ) (1)Sumikura, M., Murakami, T., et al., Water Science & Technology, Vol. 56, No. 5, pp. 53-61 (27) - 52 -
114 電 源 開 発 株 式 会 社 月 島 機 械 株 式 会 社 メタウォーター 株 式 会 社 株 式 会 社 ジェイペック 石 炭 火 力 発 電 所 に 適 した 下 水 汚 泥 炭 化 燃 料 化 製 造 技 術 開 発 に 係 わる 共 同 研 究 石 炭 火 力 発 電 所 における 化 石 代 替 燃 料 に 適 した 低 温 燃 料 化 方 式 の 炭 化 燃 料 製 造 技 術 について 下 水 汚 泥 事 業 に 広 く 適 用 するため 実 証 試 験 装 置 によりシステムの 最 適 化 実 運 用 における 安 定 性 信 頼 性 経 済 性 等 の 総 合 評 価 確 認 を 行 うとともに 燃 料 化 物 の 安 全 性 評 価 管 理 手 法 の 開 発 を 行 い 下 水 汚 泥 燃 料 化 リサイクルシステムの 普 及 促 進 を 図 る 本 技 術 は 従 来 の 高 温 炭 化 ( 炭 化 温 度 :6~8 )と 比 較 して 低 温 域 ( 炭 化 温 度 :25~5 )で 炭 化 を 行 うことで 炭 化 品 の 高 発 熱 量 化 熱 風 発 生 装 置 を 図 り 石 炭 代 替 燃 料 としての 価 値 を 高 め 燃 料 た 技 術 である また 炭 化 装 置 内 への 蒸 気 脱 水 汚 泥 熱 交 換 器 添 加 と 炭 化 前 段 の 造 粒 を 併 せて 行 うこと スクラバー ( 必 要 に 応 じて) 排 煙 燃 料 で 高 発 熱 量 を 持 った 石 炭 代 替 燃 料 として 再 燃 装 置 窒 処 理 塔 素 蒸 煙 突 乾 燥 機 気 の 価 値 を 損 なうことなく 低 自 然 発 火 性 を 造 粒 炭 化 装 置 機 実 現 している さらに 流 動 焼 却 や 高 温 炭 乾 燥 汚 泥 化 と 比 較 して N 2 O 発 生 量 を 大 幅 に 低 減 する 燃 料 ことが 可 能 である 図 1. 実 証 試 験 装 置 のシステムフロー (1) 炭 化 性 能 1 発 熱 量 : 汚 泥 の 種 類 を 問 わず 炭 化 物 の 発 熱 量 は 脱 水 汚 泥 と 同 等 以 上 であることを 確 認 した 2 燃 焼 性 : 燃 料 比 は 25 炭 化 (H/C=1.4~1.5)で.2~.4 となり 石 炭 (1.5~2.)よりも 燃 焼 性 が 良 い ことを 確 認 した 3 灰 性 状 : 単 味 での 灰 性 状 では ボイラ 伝 熱 面 への 付 着 や 堆 積 等 の 影 響 があることを 確 認 した 4 重 金 属 : 炭 化 物 の 重 金 属 溶 出 試 験 の 結 果 産 廃 基 準 値 を 全 て 満 足 することを 確 認 した 5 臭 気 : 炭 化 物 の 臭 気 濃 度 は 石 炭 混 焼 用 燃 料 として 利 用 しても 問 題 とならない 程 度 まで 低 減 した (2) 設 備 の 安 定 性 : 起 動 定 常 停 止 にわたり 燃 料 性 状 が 一 定 であり 設 備 の 安 定 稼 働 が 可 能 である (3) 維 持 管 理 性 : 造 粒 の 効 果 により 排 ガス 処 理 が 簡 素 化 できる 他 機 器 配 置 上 の 考 慮 やダクト 加 温 等 炭 化 システムに 適 した 工 夫 を 施 すことにより タール 付 着 を 抑 制 することができた (4) 環 境 影 響 性 1 排 ガス 性 状 : 全 ての 規 制 対 象 成 分 について 規 制 値 を 満 足 できることを 確 認 した 2 排 水 性 状 : 排 水 を 返 流 水 として 戻 しても 問 題 ないことを 確 認 した 3 臭 気 : 試 験 設 備 から 排 出 される 臭 気 が 問 題 とならないレベルに 低 減 されることを 確 認 した (5) 安 全 性 : 空 気 流 通 式 発 熱 特 性 試 験 から 得 られる 炭 化 物 の 発 熱 特 性 を 用 いて 輸 送 貯 留 時 の 発 熱 シミュレーションを 実 施 し 造 粒 や 蒸 気 添 加 の 効 果 により 自 然 発 火 性 が 抑 制 され 適 正 な 維 持 管 理 を 行 うことで 外 気 温 度 3 と 厳 しい 環 境 条 件 でも 加 湿 なく 安 全 に 運 搬 貯 留 できることを 確 認 した (6) 経 済 性 : 実 機 規 模 (3t/ 日 5t/ 日 1t/ 日 )の 設 備 におけるユーティリティ 消 費 量 の 試 算 を 行 い 汚 泥 種 性 状 に 応 じたユーティリティ 使 用 量 を 確 認 した 熱 風 発 生 装 置 燃 料 物 - 53 -
JS 技術開発部年報 平成 19 年度 １１７ 国立大学法人愛媛大学 株 大栄電機工業 エヌ ティ ティ インフラネット 株 共研概要一覧表へ ＩＴを活用した効率的な下水道管理システムの開発 １ 共同研究の目的 新しいＩＴ管理システムの構築により 複数施設の集約管理 資産運用の最適化および省力化を促進する ２ 共同研究の概要 迅速で確実な集約管理の実現と情報共有化による包括的管理委託の課題解決を目指し 市町村合併後の多くの処 理施設を抱える I 市の下水道事業をモデルとして 先端的ＩＴを活用した管理システムの構築手法を検証した 情報通信技術 光やＤＳＬなど高速データ通信ネットワークの構築 計測 認証技術 設備機器の点検管理に有用な追加センサー ＲＦＩＤなどの応用 情報処理技術 事業経営に影響する管理情報の分析と活用ソフトの構築 開発目標システムの概念図 ３ 共同研究の成果 ① ＩＴを活用したシステム構築 各処理場で測定される各種のデータをインターネットにより伝送し広域的に活用するためには データや信号の 標準化と変換等の装置が必要であり 短期間での対応が困難であったため 当該研究では机上検討に留めた そ の代替手段として Ｗｅｂカメラ等による映像 音声伝送とデータ変換の実用性を確認した データ活用ソフトの構築に関しては 活用目的や手段について基本方針を検討した ② 包括委託等の事業経営に関する研究 業務委託に伴う エージェンシー問題 が 業務の成果や資産管理結果の評価に関する情報の共有化等により解 消する手法を解析し提案した ４ 今後の課題 下水道事業経営や維持管理に関するデータが全国規模で集積され活用できれば 飛躍的な事業効率の向上が期 待できる そのためには情報通信システムの標準化が必要であり また対応する設備とソフトの汎用化が望まれる ５ 関連資料 報文等 岡本直之 包括民間委託とエージェンシー問題 月刊下水道 26 年 1 月号 岡本直之 エージェンシー問題に関連した包括民間委託後の課題 月刊下水道 26 年 9 月号 54
121 株 式 会 社 明 電 舎 中 小 規 模 処 理 場 に 適 した 下 水 汚 泥 等 からのエネルギー 回 収 利 用 技 術 の 開 発 地 球 温 暖 化 対 策 や 原 油 価 格 の 高 騰 を 背 景 に 下 水 汚 泥 の 嫌 気 性 消 化 によって 得 られる 消 化 ガスの 有 効 利 用 が 注 目 されている しかし 導 入 コストや 維 持 管 理 性 の 面 から 多 くの 下 水 処 理 場 内 では 発 生 する 消 化 ガスが 十 分 に 有 効 利 用 されず 燃 焼 廃 棄 されている 状 況 にある このような 背 景 のもと 主 要 機 器 の 大 部 分 を 汎 用 品 で 構 成 することでシステムの 信 頼 性 向 上 とコストの 縮 減 を 図 り 中 小 規 模 処 理 場 にも 容 易 に 導 入 可 能 な 小 型 消 化 ガス 発 電 システムの 開 発 を 行 うものである 本 研 究 では 小 容 量 で かつ 低 コストのシステムを 構 築 するため 消 化 ガス 発 電 装 置 に 必 要 な 主 要 機 器 を 国 産 の 汎 用 製 品 で 構 成 する 主 なものは 次 のとおりである 1ロータリーエンジン(RE) : 自 動 車 用 エンジンの 転 用 2 永 久 磁 石 発 電 機 (PMG) : 空 調 用 電 動 機 の 転 用 3 電 力 変 換 装 置 (INV/CONV) : 産 業 向 け 汎 用 機 4コントローラ(PLC) : 産 業 向 け 汎 用 機 システムを 試 作 し 制 御 盤 発 電 機 前 処 理 装 置 冷 却 塔 写 真 1: 実 証 試 験 設 備 外 観 試 作 したシステムを 実 際 の 消 化 ガスで 運 転 し その 性 能 を 検 証 した 表 1 測 定 値 の 1 例 発 電 出 力 発 電 効 率 目 標 値 5kW 25% 以 上 実 測 値 23kW 23%(at23kW) 性 能 測 定 の 結 果 目 標 に 到 達 することができなかった これはエンジンの 出 力 効 率 にも 依 存 している ため 本 研 究 の 中 では 解 決 できなかった しかしながら 本 研 究 では 消 化 ガス 単 独 での 起 動 に 成 功 する ことができた 将 来 エンジンの 軸 効 率 が 向 上 した 場 合 実 用 的 なシステムを 構 成 すること 考 えている - 55 -
122 株 式 会 社 金 沢 舗 道 下 水 汚 泥 焼 却 灰 有 効 利 用 促 進 技 術 の 開 発 安 定 化 処 理 後 焼 却 灰 ( 以 下 処 理 灰 )の 環 境 安 全 性 を 確 認 する ( 安 定 化 処 理 の 安 全 性 確 認 ) 処 理 灰 の 性 質 改 善 技 術 (フロー 値 5% 以 下 )を 開 発 する ( 焼 却 灰 1%でのアスファルトフィラー 化 ) 新 たな 資 材 ( 土 壌 改 良 材 及 び 肥 料 )への 利 用 について 試 験 評 価 する 新 たな 資 材 ( 土 質 改 良 材 )への 利 用 について 試 験 評 価 する 低 コストでの 安 定 化 処 理 システムを 開 発 する 無 機 系 キレート 剤 等 により 安 定 化 処 理 した 汚 泥 焼 却 灰 について 環 境 安 全 性 の 確 認 と 有 効 利 用 拡 大 について 各 種 検 討 した アスファルト 合 材 フィラー 利 用 の 促 進 を 前 提 に 性 状 (フロー 値 ) 改 善 として 実 験 用 ミキサー 及 び 実 機 を 用 いた 焼 却 灰 粉 砕 処 理 試 験 を 行 った また 新 たな 資 材 ( 土 壌 改 良 材 及 び 肥 料 )への 利 用 として 組 成 成 分 試 験, 植 害 試 験 を 実 施 し 併 せて 新 たな 資 材 ( 土 質 改 良 材 )への 利 用 として 一 般 的 な 土 質 改 良 材 と 処 理 灰 を 攪 拌 混 合 し 配 合 設 計 室 内 土 質 試 験 力 学 試 験 及 び 混 合 改 良 材 を 添 加 した 土 壌 の 溶 出 試 験 を 実 施 した さらに 低 コストでの 安 定 化 処 理 システムの 開 発 として 既 存 の 安 定 化 処 理 並 びにアスファルトフィラー 化 と 焼 却 灰 処 理 プラントを 下 水 処 理 場 に 併 設 した 場 合 のイニシャ ル ランニングコストの 試 算 及 び 低 コストでの 安 定 化 処 理 のシステムを 提 案 した (1) 安 定 化 処 理 後 焼 却 灰 ( 以 下 処 理 灰 )の 安 全 性 評 価 安 定 化 処 理 によって 焼 却 灰 中 の 重 金 属 類 が 安 定 化 ( 不 溶 化 )され 強 酸 性 強 アルカリ 及 び 高 温 といった 過 酷 な 環 境 下 にさらされてもその 効 果 が 保 持 されており 処 理 灰 の 環 境 安 全 性 が 確 保 され ていることを 確 認 した (2) 焼 却 灰 1%でのアスファルトフィラー 化 実 験 用 振 動 ミキサーを 用 いての 室 内 試 験 ( 予 備 的 検 討 ) 及 び 既 存 の 下 水 汚 泥 焼 却 灰 処 理 プラントでの 実 機 試 験 を 実 施 し ロッドや 鉄 球 を 用 いた 粉 砕 混 練 処 理 を 実 施 したが 結 果 的 に フロー 値 5% 以 下 を 満 足 するに 至 らなかった(フロー 値 : 約 8% 63~75%)が アスファルト フィラーに 対 する 処 理 灰 の 混 合 割 合 を 増 加 させることができる 可 能 性 は 見 出 せた (3) 新 たな 資 材 ( 土 壌 改 良 材 及 び 肥 料 )への 利 用 肥 料 や 土 壌 改 良 材 として 緑 農 地 に 利 用 する 際 は 重 金 属 濃 度 に 関 する 各 種 基 準 値 を 超 えない こと 作 物 等 への 害 が 無 いこと そして 成 分 組 成 の 把 握 が 重 要 になり 特 に 肥 料 として 利 用 する 際 は 肥 料 取 締 法 に 基 づく 肥 料 登 録 が 必 要 となる 今 回 の 試 験 結 果 より 登 録 に 係 る 基 準 値 等 を 満 足 しており 肥 料 としての 利 用 が 可 能 であることが 確 認 された (4) 新 たな 資 材 ( 土 質 改 良 材 )への 利 用 既 存 の 土 質 改 良 材 (セメント 系 固 化 材 )と 処 理 灰 を 適 切 な 割 合 ( 混 合 改 良 材 中 の 処 理 灰 混 合 量 : 2/3 以 下 )で 配 合 することにより 混 合 土 質 改 良 材 として 十 分 に 所 定 の 品 質 ( 強 度 )を 得 ることが 可 能 である また 混 合 改 良 材 を 添 加 した 土 壌 の 溶 出 試 験 の 結 果 全 項 目 で 土 壌 環 境 基 準 値 以 下 の 値 を 示 し 環 境 安 全 性 も 問 題 ないことが 確 認 された (5) 低 コストでの 安 定 化 処 理 システムを 開 発 安 定 化 処 理 コストは 施 設 の 原 価 償 却 費 と 薬 剤 費 が 大 きなウエイトを 占 め また 処 理 場 焼 却 施 設 に 併 設 して 設 置 することで 縮 減 が 可 能 である 焼 却 灰 処 理 量 2t/ 年 以 上 処 理 灰 売 却 費 6 円 /t 以 上 であれば 安 定 化 処 理 コストは 8 円 /t 以 下 が 可 能 と 試 算 された - 56 -