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    • ※関先生は2024年3月に北海道大学を退職されました。

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    溶存物質と懸濁・浮遊物質

    • 工業排水試験方法における定義

      懸濁・浮遊物質（Suspended Solid, SS）

      目開き 2 mm のフルイを通過する物質

      孔径 1 mm のろ過材の上に残る物質

      溶存物質（Dissolved Matter, DM）

      孔径 1 mm のろ過材を通過する物質

      ※以下，懸濁・浮遊物質を「SS」と略記します。

    • 代表的なSSの分離法

      ろ 過 (Filtration)

      凝 集 (Flocculation)

      遠心分離 (Centrifugation)

      サイクロン (Cyclone)

    • 塩濃度が上昇するとSSは凝集する


    • SSの工業排水基準

      •神戸：40 mg/kg

      •川崎・横浜：70 mg/kg

      •東京：120 mg/kg

      •名古屋・函館：200 mg/kg

      •札幌：300 mg/kg

      地域によって基準値が異なるのは，国が法律で定めた「一律排水基準」と，各自治体が定めたさらに厳しい「上乗せ排水基準」があるからです。

    • SS粒子間に反発力を生む電気二重層


    • 懸濁物質の表面電荷

      Marshall, Aust. H. Biol. Sci. (1967) 

      Huang & Lin, Adsorption from aqueous solutions (1981)

    • シリカ SiO₂（乾燥剤のシリカゲルと同じ物質です）

      乾燥した状態

    • シリカ（SiO₂）の場合

      水分を吸収した状態

      水中では水素イオンが解離して負電荷をもちます

    • 凝集のメカニズム　高分子凝集剤の作用機構

       

    • 生物分解性凝集剤の開発

      ＜従来の凝集剤＞

      無機系：PAC・硫酸アルミニウム・硫酸鉄など

      有機系：ポリアクリルアミドなど

      ＜問題点＞

      ポリアクリルアミドに含まれる未反応モノマーに発がん性

      アルミニウムは植物根の成長を阻害

      ↓

      生物や環境に安全な生物分解性凝集剤の開発

      ＜当研究室の取り組み＞

      タンパク質を原料とした「生物分解性凝集剤」の開発

      原料は，鶏卵白，牛乳，大豆，ホタテガイ加工廃棄物など



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    珪藻土の凝集 Flocculation of diatomite

    • 珪藻土

      珪藻土は珪藻プランクトンの化石で，成分の95%以上がSiO2です。水田などにある，日本では一般的な泥土です。

    • 頻度分布曲線（Frequency Distribution Curve）

      珪藻土の粒子径分布です。モード径は10-20μmです。

    • 生物分解性凝集剤による珪藻土の凝集実験

      大豆タンパク質から作った凝集剤を使っています。 凝集剤添加量は，珪藻土の質量の1%です。


    • 実用例：超高速凝集沈澱処理装置


    • 生物分解性凝集剤の利用

      従来の凝集剤を使うと，SSは多額の処理コストがかかる産業廃棄物になります。

      Ａ社（大豆加工，西日本）

      •総排水：約500 t/日

      •固形廃棄物（水分：約50%）：約1 t/日

      •処理費用：埋立費 約3千万円/年 + 下水処理費 約3千万円/年

      Ｂ社（すり身加工，東北）

      •総排水：約500-800 t/日

      •固形廃棄物（水分：約50%）：約5 t/日

      •処理費：2 – 3万円/t

      Ｃ社（小麦加工，東北）

      •総排水：約250 t/日

      •固形廃棄物（水分：約50%）：約5 t/日

      •処理費：2 – 3万円/t

      養殖飼料の主成分である魚粉の価格が高騰しています。 安全なタンパク質由来の凝集剤で食品加工場の排水を処理すれば，回収したSSを魚粉の代わりに使えるのではないかと考えています。

      小麦グルテン製造工場の排水の凝集処理

      豆腐製造工場の排水の凝集処理

    • 凝集磁気分離実験の装置１（自作）

      凝集してもなかなか沈まない微生物などの分離

      凝集体に磁性微粒子を混ぜて磁石で分離

      凝集体が除去されると，レーザー光強度が上がる仕組み

    • 凝集磁気分離実験の装置２（自作）

      凝集体が界面を形成して沈降する速度を測定する装置