都市排水システムは、都市下水と雨水の収集、輸送、処理、排出のための工学施設システムであり、都市インフラの重要な部分であり、主に屋内排水施設、都市排水管、下水ポンプ場、下水処理場、雨水処理施設で構成されています。都市排水管は、都市排水システムにおいて都市下水と雨水を収集・輸送するリンクです。都市排水システムは、合流式と分流式に分けられます。合流式とは、生活下水、工業廃水、雨水を1組のパイプラインで収集、輸送、処理、排出することを指します。分流式とは、上記の3種類の水を2組のパイプラインで収集、輸送、処理、排出することを指します。そのうち、生活下水と工業廃水は排水管で集められ、下水処理場に入って処理されます。雨水は雨水排水管に入り、集められて受水域に排出されます。
生活排水には多量の有機物が含まれており、産業排水は主に工業・鉱業企業の生産排水、化学企業の化学試験排水、特定の物質の輸送後の汚水です。これらの汚水は人々の健康に深刻な悪影響を及ぼします。これらの汚水が排水管を通って輸送される過程で、汚水中の無機物、有機物、細菌性微生物の間で一連の生化学反応が起こり、汚水のpHが酸性に低下し、排水管の内壁に深刻な腐食損傷を引き起こします。コーティング鋼管ひどい場合には、コーティングされた鋼管から漏れが発生し、一連の安全上の問題を引き起こします。
排水管は比較的過酷な環境下に設置されることがほとんどで、かつ汚水は腐食性が非常に高いため、大口径のコンクリート管が使用されることが多いです。しかし、長期間使用すると、塗装鋼管内部に深刻な腐食損傷が発生します。かつては、下水道におけるコンクリート管の腐食損傷は化学反応のみによって引き起こされると考えられていましたが、近年の研究では、下水中の酸性物質はコンクリート排水管ではなく、塗装鋼管に深刻な腐食を引き起こすことが明らかになっています。
1945年、パーカーはメルボルンでの研究報告の中で、排水管内の微生物の代謝によって生成される生物学的硫酸が、コンクリート管の深刻な腐食の重要な原因の一つであると指摘しました。この報告では、コンクリートの微生物腐食のメカニズムも示されています。嫌気性環境では、一部の還元細菌が被覆鋼管底部の硫酸塩を還元反応させ、H2Sを生成します。その後、硫黄酸化細菌が酸化反応を経て硫酸を生成します。硫酸はコンクリートに浸透すると、コンクリート内部のCa(OH)2と反応し、セメントの水和生成物を分解して、被覆鋼管の腐食を引き起こします。下水鋼管の腐食に影響を与える要因は、これらのイオンの濃度が上水よりも高いことを除けば、上水鋼管の腐食に影響を与える要因と同じです。
投稿日時: 2025年6月9日