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J-GLOBAL ID：201802277570036283   整理番号：18A1932847

限外ろ過中の水力学的抵抗に及ぼす生物膜構造変形の影響:数値的および実験的研究【JST・京大機械翻訳】

Effect of biofilm structural deformation on hydraulic resistance during ultrafiltration: A numerical and experimental study

著者 (8件)： Jafari Morez (Department of Biotechnology, Faculty of Applied Sciences, Delft University of Technology, Van der Maasweg 9, 2629, HZ, Delft, The Netherlands) ,  Desmond Peter (Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, 8600, Duebendorf, Switzerland) ,  Desmond Peter (ETH Zuerich, Institute of Environmental Engineering, 8093, Zuerich, Switzerland) ,  van Loosdrecht Mark C.M. (Department of Biotechnology, Faculty of Applied Sciences, Delft University of Technology, Van der Maasweg 9, 2629, HZ, Delft, The Netherlands) ,  Derlon Nicolas (Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, 8600, Duebendorf, Switzerland) ,  Morgenroth Eberhard (Eawag, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, 8600, Duebendorf, Switzerland) ,  Morgenroth Eberhard (ETH Zuerich, Institute of Environmental Engineering, 8093, Zuerich, Switzerland) ,  Picioreanu Cristian (Department of Biotechnology, Faculty of Applied Sciences, Delft University of Technology, Van der Maasweg 9, 2629, HZ, Delft, The Netherlands)
資料名： Water Research  (Water Research)
巻： 145  ページ： 375-387  発行年： 2018年 
JST資料番号： B0760A  ISSN： 0043-1354  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： イギリス (GBR)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 膜システムにおける生物膜形成は濾過システム性能に負に影響する。本研究では,透過流により駆動されるバイオフィルム圧縮が,水力学的抵抗を増加させ,透過流束を減少させる方法を評価した。著者らは,実験データによって支持された計算モデルを通して,水力抵抗と透過流束に及ぼす生物膜圧縮の影響を分析した。均一な表面構造を持つバイオフィルムを,圧縮と緩和試験の間,フラックスと膜差圧の段階的変化を受けた。光コヒーレンストモグラフィー(OCT)を用いて,非侵襲的に,適用力下のバイオフィルムの厚さを測定した。生物膜力学と生物膜を通して水の流れを結合する多孔質弾性の数値モデルを開発し,生物膜の水力学(透過性と抵抗性)と構造変形を相関させた。計算モデルは,実験データに対応する機械的および水文学的パラメータの抽出を可能にした。高い圧縮力の下での均一なバイオフィルムは厚さの著しい減少を経験したが,抵抗のわずかな増加のみが観察された。これは,均一なバイオフィルムの水力抵抗が,厚さの減少によるよりも,細孔閉鎖による透過性低下により,より大きく影響されることを示している。粘弾性および弾塑性モデルの両方は,永久的生物膜変形を良く記述することができた。しかし,研究中のバイオフィルムについては,小さな不可逆変形のために,より簡単な弾性モデルも使用できた。測定データに適合する弾性係数は,圧縮下でのバイオフィルムに対する他の報告値と一致した。より大きな流れ駆動圧縮力の下でのバイオフィルムの剛性を観察し,弾性係数をバイオフィルムの空隙率と逆に相関させることにより数値的に記述した。この新しく開発された方法の重要性は,膜濾過システムと生物汚損洗浄戦略の両方に対する数値モデルに使用される正確なバイオフィルムの機械的パラメータの推定にある。このようなモデルは最終的にバイオファウリングを受ける膜システムの最適運転条件を同定するために使用できる。Copyright 2018 Elsevier B.V., Amsterdam. All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： 弾性係数 ,  粘弾性 ,  パラメータ推定 ,  *生物膜 ,  緩和現象 ,  剛性 ,  不可逆性 ,  弾性 ,  透過流束 ,  計算モデル ,  細孔 ,  表面構造 ,  *限外濾過 ,  空隙率
準シソーラス用語： 数値モデル , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (5件)： バイオフィルム圧縮 ,  油圧抵抗 ,  流体-構造モデル ,  弾性率 ,  多孔弾性

分類 (2件)： 膜分離  (XD02120Z) ,  用水の物理的処理  (SC02030T)

タイトルに関連する用語 (6件)： 限外ろ過 ,  水力学 ,  生物 ,  膜構造 ,  数値 ,  実験的研究