JP3974666B2 - 耐蝕性ヒューム管 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐蝕性ヒューム管に関し、更に詳しくは下水処理施設等におけるチオバチルス属（Thiobacillus sp.）等の硫黄酸化細菌に対し耐蝕性を有するヒューム管に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、下水処理施設等から発生する硫化水素や硫酸によるヒューム管等のコンクリート又はモルタル構造物の石膏化や塗料の剥離による劣化が知られている。このような劣化の原因として、一般に土壌・水中に存在するチオバチルス属の硫黄酸化細菌が硫化水素を酸化し硫酸を生成するために、前記構造成分の腐蝕が引起こされることが知られている。すなわち、下水中での硫化物の生成は主として無機性の硫黄化合物の生物化学的な還元によって生ずる。多くの細菌が硫酸塩を硫化物に還元するが、硫酸還元細菌、特にDesulfovibrio desulfuricans が下水中の硫酸塩と有機物から硫化水素を生成する。発生した硫化水素は大気中に拡散し、コンクリート表面に棲息するチオバチルス属の硫黄酸化細菌 Thiobacillus concretivorus により硫酸に酸化される。こられの微生物は低いpHに対して非常に強い耐性を持ち、硫酸濃度が７％になっても活性を保持している。この結果、硫酸によりコンクリートまたはモルタルの中性化が促進され、腐蝕が発生する。
この劣化の防止方法としては、種々の提案がなされているが、経済的で有効な方法は開示されていない。チオバチルス属の硫黄酸化細菌に対して抗菌性を示す薬剤をヒューム管に適用する試みがなされている。抗菌剤として例えば、シクロヘキシミド、チアベンタゾール等の有機薬剤や水難溶性金属、金属酸化物粒子（特開平４−１４９０５３号）を挙げているが、抗菌性能の有効性や持続性の点で不十分であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、下水配管等における硫酸還元細菌やチオバチルス属等の硫黄酸化細菌の増殖により生成する硫黄の酸化を効率的に且つ長時間に渡って防止して、腐蝕や劣化を起こさない耐蝕性ヒューム管を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、コンクリート、モルタル又は高分子材料よりなるヒューム管において、抗菌性金属イオンを担持した無機粉末を含有することを特徴とする耐蝕性ヒューム管を提供するものである。本発明のヒューム管は、長期間にわたって耐蝕性を維持する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明において抗菌性金属イオンを担持する無機粉体は、金属や金属酸化物に比べて硫黄還元細菌やチオバチルス属等の硫黄酸化細菌に対する抗菌性能が強い金属イオンを用いるのが好ましい。しかし、金属イオンは非常に不安定であり、このままコンクリート、モルタルや高分子材料に混合してもすぐに化学変化を起こし、効果的な抗菌作用は期待できない。そのため、金属イオンを安定に保持する担体として種々の無機粉末を該金属イオンの担持体として用いる。これら無機粉末としては、種々の金属イオンを安定してイオン交換にて保持できる材料を使用できる。例えば、シリカゲル（SiO₂・nH₂O）、含水アルミナ（Al₂O₃ ・nH₂O）、含水酸化チタン（TiO₂・nH₂O）、含水酸化ジルコニウム（ZrO₂・nH₂O）、含水酸化マンガン（MnO₂・nH₂O）、含水酸化アンチモン（Sb₂O₅ ・nH₂O）等の含水酸化物、リン酸チタン（Ti(HPO₄)₂ ・nH₂O）、リン酸ジルコニウム(Zr(HPO₄)₂・nH₂O）等のリン酸塩、アンチモン酸チタン（TiO₂・mSb₂O₅・nH₂O) 、アンチモン酸スズ（SnO₂・lSb₂O₅・nH₂O) 等のアンチモン酸塩、ゼオライト等のアルミノケイ酸塩、カオリナイト、モンモリロナイト等の粘土鉱物やハイドロキシアパタイト、ヘテロポリ酸を挙げることができる。この内、耐酸性に富み耐蝕持続性が良い点から含水酸化物、リン酸塩およびケイ素分の多い（SiO₂含有率６０％以上）のアルミノケイ酸塩が好ましい。
【０００６】
本発明において使用される抗菌性金属イオンとしては、銀、銅、亜鉛、ニッケル、コバルト、水銀、カドミウム、鉛、すず、パラジウム、ロジウム、モリブデンの各イオンを挙げることができる。この内チオバチルス属に対する抗菌性能が強く、ヒューム管に添加する量が比較的少量で良い銀、銅、亜鉛、ニッケル、コバルトの各イオンが好ましい。
前記の抗菌性金属イオンの無機粉末に担持する量は、銀、銅、亜鉛、ニッケル、コバルトの各イオンについては１種または２種以上の金属イオンの量で0.５〜２0.０重量％、水銀、カドミウム、鉛、すず、パラジウム、ロジウム、モリブデンの各イオンについては１種または２種以上の金属イオンの量で５〜４０重量％が適当である。
【０００７】
無機粉体の粒子径は、コンクリート、モルタルや高分子材料に容易に且つ均一に混合し得るようにするため微粉末状であるのが望ましく、特に平均粒径0.００１〜0.１mmの微粉末であることが好ましい。
抗菌性金属イオンを担持した無機粉体の、コンクリート、モルタルや高分子材料に添加する量は、１〜５０重量％が好ましく、さらに好ましくは３〜１０重量％である。
本発明においてヒューム管を成型する材料としては、従来より知られているコンクリート、モルタル及び高分子材料を挙げることができ、いずれの材料も適用できる。高分子材料としては、ポリ塩化ビニル、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等を挙げることができる。なおヒューム管成型にあたり、減水剤としてナフタレンスルホン酸・ホルムアルデヒド縮合物、アクリル酸塩、メタクリル酸塩等を加えることもできる。
【０００８】
本発明においてヒューム管の成型方法は、従来より知られている方法のいずれも可能である。この内、無機粉末をヒューム管の内壁部に高濃度に配合できる遠心成型法が好ましい。遠心成型方法としては、例えば特開昭６３−６０１４２号に記載の方法がある。
本発明のヒューム管の材料である、抗菌性金属イオンを担持した無機粉末を含有するコンクリート、モルタル又は高分子材料を使用して、ヒューム管のほか、下水処理設備で使用するタンク材、板材等の種々の形状の成型物を製造することもできる。
【０００９】
【発明の効果】
本発明の耐蝕性ヒューム管は、下水処理施設で発生する硫黄酸化細菌による腐蝕や劣化を長期間に渡って防止することができる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明する。
【参考例１】
含水酸化チタン系及びリン酸ジルコニウム系無機粉体の調製
市販の含水酸化チタン（平均粒径4.２μｍ）またはリン酸ジルコニウム（平均粒径1.２μｍ）１Kgに、イオン交換のために抗菌性金属イオンを含む水溶液２Ｌを加え、室温で２４時間攪拌し、平衡状態に保持した。終了後、固相を濾過し温水にて固相中の過剰の金属イオンがなくなるまで水洗した。次に試料を１１０℃で加熱、乾燥、粉砕し、無機粉末を得た。得られた試料のデータを表１に示す。なおイオン交換のための溶液として硝酸銀、硝酸銅、硝酸亜鉛、硝酸ニッケル、モリブデン酸アンモニウムの各水溶液を用いた。
【００１１】
【参考例２】
アルミノケイ酸塩系無機粉体の調製
１１０℃で１６時間加熱乾燥したＹ型ゼオライト粉末（Na₂O・ Al₂O₃・4.８SiO₂ ,SiO₂率６４％，平均粒径0.７μｍ）、無定形アルミノケイ酸塩粉末（1.８Na₂O・ Al₂O₃・9.２SiO₂ ,SiO₂率７２％，平均粒径3.２μｍ）およびクリノプチロライト粉末（Na₂O, K₂O)・ Al₂O₃・10SiO₂ ,SiO₂率７６％，平均粒径0.０５mm）に水を加えて1.３Ｌのスラリーとし、その後攪拌して脱気し、さらに適量の0.５Ｎ硝酸溶液と水を加えてｐＨを7.０に調整し全容1.８Ｌとした。次にイオン交換のために硝酸銀、硝酸銅、硝酸ニッケル、硝酸水銀、硝酸カドミウム、硝酸鉛、硫酸すず、硫酸パラジウム、硫酸ロジウムの水溶液を加えて全容4.８Ｌとして、このスラリーを２５〜４８℃に保持し２４時間攪拌平衡状態に保持した。終了後、アルミノケイ酸塩相を濾過し温水にてアルミノケイ酸塩相中の過剰のイオンがなくなるまで水洗した。次に試料を１１０℃で加熱、乾燥、粉砕し、無機粉末を得た。得られた試料のデータを表１に示す。
【実施例及び比較例】
耐蝕性モルタル供試体の作成
セメント１００重量部、砂２００重量部、水５０重量部からなるモルタル成分に、参考例１及び２で調製した無機粉末を所定量加え、モルタルミキサーにより充分混合攪拌した後、４×４×１０cmに成型しモルタル供試体を作成した。比較例として同様の方法にて、無機粉末無添加のものと平均粒径が0.１mmの銅粉と含硫黄系抗菌剤（東京ファインケミカル製ファインサイドＡ−３）を添加した供試体も作成した。各供試体のデータを表２に示す。
【試験例】
モルタル供試体の腐蝕性試験
このようにして得られたモルタル供試体を、下水処理場の汚泥施設の気中部に暴露した。施行後、６か月間汚泥に暴露した後、端部４cmを切出し、供試体の表面を１×１mmメッシュに分割した際の欠損面積を目視により測定することにより、劣化状態を調べた。欠損面積の結果を表２に示す。同時に供試体の表面を歯磨き用ブラシで滅菌済みリン酸緩衝液５０mlにて洗浄し、その洗浄液中の菌数を固体ＯＮＭ培地を用いて計測した。なお培養は３０℃で１０日間とした。固体ＯＮＭ培地は、下記の組成のものを使用した。
（NH₄)₂SO₄ 2.０ｇ
CaCl₂・2H₂O 0.３ｇ
FeSO₄ ・7H₂O 0.０１ｇ
KH₂PO₄ 4.０ｇ
MgSO₄・7H₂O 0.３ｇ
Na₂S₂O₃・5H₂O ４0.０ｇ
ブロムフェノールブルー 0.００２ｇ
寒天 １5.０ｇ
精製水 １Ｌ
【００１２】
【表１】

【００１３】
【表２】

Claims (2)

1. コンクリート、モルタル又は高分子材料よりなる下水処理施設用の耐蝕性ヒューム管において、
   抗菌性金属イオンを担持した無機粉末を含有し、
   該無機粉末が含水アルミナ、含水酸化チタン、含水酸化ジルコニウム、含水酸化マンガン、含水酸化アンチモン、リン酸チタン、リン酸ジルコニウム、アンチモン酸チタン、アンチモン酸スズ、及びＳｉＯ₂含有率６０％以上のアルミノケイ酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種であり、
   該抗菌性金属イオンが銀、銅、亜鉛、ニッケル及びコバルトから成る群より選ばれた１種または２種以上の金属イオンであり、
   該無機粉末中の該抗菌性金属イオンの量が０．５〜２０．０重量％であり、
   該抗菌性金属イオンを担持した該無機粉末の、コンクリート、モルタル又は高分子材料に対する添加量が１〜５０重量％である
   ことを特徴とする耐蝕性ヒューム管。
2. 該無機粉末が含水アルミナ、含水酸化チタン、リン酸チタン、及びＳｉＯ ₂ 含有率６０％以上のアルミノケイ酸塩からなる群から選ばれる少なくとも１種である請求項１記載の耐蝕性ヒューム管。