(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
底泥中または底泥から突出するように形成され、かつ製鋼スラグを含有する下部層と、その上に高炉水砕スラグを含有する上部層とを有する水底構造。
【請求項２】
製鋼スラグを含有する下部層の平均厚さが５ｃｍ以上であり、高炉水砕スラグを含有する上部層の平均厚さが５ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の水底構造。
【請求項３】
製鋼スラグを含有する下部層を底泥中または底泥から突出するように形成し、その上に高炉水砕スラグを含有する上部層を形成することを特徴とする底質・水質浄化法。
【請求項４】
製鋼スラグを含有する下部層の平均厚さを５ｃｍ以上とし、高炉水砕スラグを含有する上部層の平均厚さを５ｃｍ以上とすることを特徴とする請求項３に記載の底質・水質浄化法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、広くは水域整備技術に属し、特に砂質域の生物の棲息環境に適する水底構造および底泥が堆積した水底の底質・水質の浄化法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
底質・水質の浄化技術としては、従来から底泥に覆砂したり、底泥を浚渫したりする方法などが知られている。
【０００３】
ここで用いられる覆砂材としては、海砂や山砂など化学反応をともなわずに底泥を覆う効果のみを有する材料や、石灰のように底泥中の燐の一部を化学反応により除去できる材料が用いられている。海砂や山砂の場合には、覆砂後の海底を砂質域に棲息する貝類や魚類などの棲息場造成も同時になされている事もある。また、築磯効果を期待して天然石を用いる場合もある。
【０００４】
しかし、化学反応による底質・水質の浄化作用を有しない海砂や山砂などの天然砂を覆砂材として用いる場合は、例えば、夏期の海水停滞期や生物の活動が活発な時期には、ヘドロが堆積していない状態でも間隙水中で硫酸還元菌の作用により数ｐｐｍのＨ２Ｓが生成してしまうという問題がある。また、石灰を用いる場合は、費用が高価となることや、水質が高アルカリになる場合があること、石灰が水底で板状になってしまう等の問題がある。天然石を単独で用いる場合は、天然石への海藻の付着繁殖は行われるものの、底泥からの栄養塩類の溶出を防止する効果はほとんどなく、ヘドロの堆積が問題となっている水域へ適用しても底質・水質の改善効果は十分なものではない。さらに、天然石や山砂は山を切り崩して採取する必要があり、近年の環境問題から、その確保が難しくなりつつある。
【０００５】
上記のような問題に対し、特開平３−４９８８号公報には粒状の製鋼スラグを覆砂材として用いる技術が開示されている。具体的には、粒状の製鋼スラグとして粒径が１ｍｍ程度の転炉スラグを用いることにより、その覆砂効果と転炉スラグ中のＣａＯやＦｅ２Ｏ３成分によるＨ２ＳやＰＯ４３−の化学的除去効果により底質・水質の浄化が図られることが報告されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、底質・水質の浄化が必要な水域は汚染された浮泥の流入が多いために、特開平３−４９８８号公報に記載されている粒径が１ｍｍ程度の転炉スラグを用いると、覆砂初期には底質・水質の浄化効果を有するが、次第に転炉スラグが固結するため、生物相の回復が遅く生物による底泥の分解効果があまり期待できない。従って、底生生物の棲息環境としては石灰同様に好適とはいえない。
【０００７】
このような問題に対しては、粒径の大きい製鋼スラグを直接底泥の上に敷設する方法も考えられるが、この場合、製鋼スラグが底泥の中に沈み込んでしまい、特にヘドロが５０ｃｍ以上堆積しているような水底では、敷設した製鋼スラグを有効に底質・水質浄化材として作用させるためには、製鋼スラグを底泥の厚さ以上に敷設しなければならない。さらに、築磯効果も期待する場合には、生物が棲息する間隙を確保するために底泥と製鋼スラグの混合層よりもさらに上部に製鋼スラグの層を設けなければならず、スラグの敷設量が非常に多くなってしまう。このような手段をとれば、水質・底質の浄化効果が長期に持続し、かつ生物の棲息環境としての磯の確保も可能であるが、磯の環境は砂質域に棲息する生物にとって適するものとはいえず、別に砂質域を造成する必要がある。
【０００８】
また、高炉水砕スラグを覆砂材として用いる技術が特開平４−２１５９００号公報に開示されている。しかし、高炉水砕スラグだけでは、水底の底泥からのＳの発生量が多い場合、Ｓの吸着効果が短期間で無くなってしまうという問題がある。さらに、高炉水砕スラグは潜在水硬性を有するため、特に底泥と直接接する場合は、高炉水砕スラグが固結してしまい、砂質域の生物にとって適当な棲息場でない。
【０００９】
本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、長期的な底質・水質浄化の効果を有し、Ｈ２Ｓの発生を抑制し、かつ砂質域の生物の棲息環境に適する水底構造および底泥が堆積した水底の底質・水質の浄化法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題は次の発明により解決される。第１の発明は、底泥中または底泥から突出するように形成され、かつ製鋼スラグを含有する下部層と、その上に高炉水砕スラグを含有する上部層とを有する水底構造である。
【００１１】
第２の発明は、第１の発明において製鋼スラグを含有する下部層の平均厚さが５ｃｍ以上であり、高炉水砕スラグを含有する上部層の平均厚さが５ｃｍ以上であることを特徴とする水底構造である。
【００１２】
第３の発明は、製鋼スラグを含有する下部層を底泥中または底泥から突出するように形成し、その上に高炉水砕スラグを含有する上部層を形成することを特徴とする底質・水質浄化法である。
【００１３】
第４の発明は、第３の発明において製鋼スラグを含有する下部層の平均厚さを５ｃｍ以上とし、高炉水砕スラグを含有する上部層の平均厚さを５ｃｍ以上とすることを特徴とする底質・水質浄化法である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態の一例について説明する。なお、以下の説明において「％」は質量百分率を示すものとする。
【００１５】
本発明に係る水底構造は、底泥中または底泥から突出するように形成され、かつ製鋼スラグを含有する下部層と、高炉水砕スラグを含有する上部層との２層からなるものである。
【００１６】
ここで、前記製鋼スラグを含有する下部層としては、製鋼スラグを５０％以上含有しているものが好ましい。なお、製鋼スラグとしては転炉、電気炉、混銑車などで発生したスラグのみならず、脱珪スラグ、脱硫スラグ、脱燐スラグなどの溶銑予備処理スラグなどを用いることもできる。
【００１７】
また、前記製鋼スラグは、粒径１０ｍｍ以上のものを８５％以上含んでいるものが好ましく、粒径２０ｍｍ以上のものを９０％以上含んでいるものがさらに好ましい。ここで、製鋼スラグの粒度調整方法としては、溶融スラグを冷却固化後、重機等またはクラッシングプラントなどにより破砕し、例えば１０ｍｍ以上のふるい目のふるいを用いて選別する方法、水洗又は風力分級による方法などを用いることができる。
【００１８】
下部層の主たる材料である製鋼スラグが粒径１０ｍｍ以上を８５％以上含むことにより、製鋼スラグ中の成分の溶出によるｐＨ上昇や製鋼スラグと底泥との固結が緩和され、生物の棲息し易い環境となる。さらに前記製鋼スラグが粒径２０ｍｍ以上を９０％以上含むことにより、製鋼スラグと底泥との反応面積が減り底泥との固結がより軽減する。
【００１９】
なお、製鋼スラグにはＣａＯが含まれているため、長期にわたり水と接すると、ＣａＯ＋Ｈ２Ｏ→Ｃａ（ＯＨ）２の反応により製鋼スラグが崩壊し、小さな粒が生成し、この生成した小さな粒が製鋼スラグの間隙に入り込み、製鋼スラグの固結と製鋼スラグと底泥との固結を進行させ、生物の棲息環境として好ましくない状態となる。しかし、下部層の主たる材料である製鋼スラグが粒径１０ｍｍ以上を８５％以上含むことにより、粒径が１ｍｍ程度の製鋼スラグを用いた場合と比較して、製鋼スラグの固結と製鋼スラグと底泥との固結が起こり難くなり、長期的に生物の棲息環境として好適な状態が持続する。なお、製鋼スラグの崩壊を防ぐ方法として、大気、蒸気、オートクレーブ、炭酸ガスなどでエージング処理した製鋼スラグを用いることも有効である。
【００２０】
また、前記高炉水砕スラグを含有する上部層としては、高炉水砕スラグを５０％以上、好ましくは８０％以上含有しているものが好ましい。
【００２１】
高炉水砕スラグは、それ自身が製鋼スラグと同様に底泥からのＨ２Ｓ発生を抑制する効果を有し、さらにガラス質であることから含有成分の溶解や海水中または底泥中の成分との反応が非常にゆっくり進行するため、石灰の様に急激にｐＨを上昇させたり、底質・水質の改善効果が短期間でなくなったりしない。さらに、白色で天然の砂と同様の外観であり、砂質域の生物が棲息する域を創造するのに適する。
【００２２】
なお、前記製鋼スラグを含有する下部層における製鋼スラグ以外の部分は、天然石、コンクリート材、コンクリート廃材、陶板、鉄骨、鉄筋などを用いることができ、前記高炉水砕スラグを含有する上部層の高炉水砕スラグ以外の部分は、海砂、山砂などを用いることができる。
【００２３】
さらに、本発明に係る水底構造は、製鋼スラグを含有する下部層の平均厚さが５ｃｍ以上であり、高炉水砕スラグを含有する上部層の平均厚さが５ｃｍ以上であることが好ましい。なお、下部層及び上部層の厚さの上限については特に限定されないが、工業性あるいは形成性などを考慮して決定することが好ましく、下部層の平均厚さとしては５ｍ以下、上部層の平均厚さとしては２ｍ以下が好ましい。
【００２４】
前記製鋼スラグを含有する下部層の平均厚さを５ｃｍ以上とすることにより、水底の底泥からのＳ、Ｐの溶出が抑制され、高炉水砕スラグを含有する上部層が安定して長期的な底質・水質浄化効果を維持する。また、前記高炉水砕スラグを含有する上部層の平均厚さを５ｃｍ以上とすることにより、Ｈ２Ｓの発生抑制効果が十分となる。なお、ここで下部層及び上部層の厚さを平均厚さで規定しているが、これは敷設方法により形成層の厚さに多少のバラツキが起こる場合があるためである。
【００２５】
本発明に係る水底構造を用いた底質・水質浄化法は、製鋼スラグを含有する下部層を底泥中または底泥から突出するように形成した後、その上に高炉水砕スラグを含有する上部層を形成するものである。
【００２６】
さらに、製鋼スラグを含有する下部層の平均厚さを５ｃｍ以上とし、高炉水砕スラグを含有する上部層の平均厚さを５ｃｍ以上とすることが好ましい。
【００２７】
本発明に係る水底構造を底泥が堆積している水底に適用することにより、下部層に含有されている製鋼スラグは水底の底泥と混合され底泥中のＰ、Ｓを吸着し、上部層に含有されている高炉水砕スラグのＳの吸着を分担し、高炉水砕スラグのＳ吸着効果を長期に持続させる。
【００２８】
また、上部層に含有されている高炉水砕スラグは、形成直後は高炉水砕スラグ間隙のｐＨを、８．５程度に維持し硫酸還元菌の活性を抑制し、間隙での海水中の硫酸塩イオンのＨ２Ｓ化を抑制する。さらに、底泥が下部層に含有されている製鋼スラグにより底質改善されることにより、高炉水砕スラグが底泥から発生するＳ、Ｐを吸着する必要がなくなり、高炉水砕スラグの底質改善効果が長期に持続する。また、高炉水砕スラグが底泥と直接接触しないか、あるいは接触したとしても下部層に含有されている製鋼スラグにより接触量が大幅に低下することにより、高炉水砕スラグと底泥との反応による固結が軽減され、高炉水砕スラグの間隙が砂質域に棲息する貝やゴカイ等の好適な住処となる。
【００２９】
なお、製鋼スラグを含有する下部層と高炉水砕スラグを含有する上部層の水底への敷設は、ガット船等を用いた方法で行うことができる。
【００３０】
また、水底の岩などにより水底構造が局所的に凸部となっているような場所では、下部層又は下部層と上部層の厚さが局所的にゼロとなることもあり得るが本発明の効果が損なわれることはない。
【００３１】
【実施例】
（実施例１）
ヘドロが堆積した海底に、厚さ２ｃｍ〜１００ｃｍで粒径２０ｍｍ以上を９５％含む転炉スラグを下部層として形成し、その上に高炉水砕スラグを厚さ２０ｃｍで形成した。１年経過した後に高炉水砕スラグの固結状態を調査した結果を表１に示す。
【００３２】
【表１】
0003582447.tif 000002
【００３３】
転炉スラグの厚さを５ｃｍ以上とすることで、高炉水砕スラグの底泥との遮断効果があらわれ、上部層の高炉水砕スラグの固結が軽減した。
【００３４】
（実施例２）
表２に示す粒度に調整した転炉スラグをヘドロが堆積している海底に表２に示す厚さで形成し、その上に高炉水砕スラグを２０ｃｍの厚さで形成した。１年経過した後に、下部層の転炉スラグ及び上部層の高炉水砕スラグの固結、高炉水砕スラグ間隙のＨ２Ｓ濃度、及び高炉水砕スラグ間隙の生物の有無を調査した結果を表２に示す。
【００３５】
【表２】
0003582447.tif 000003
【００３６】
粒度を調整していない転炉スラグは底泥との混合により強固に固結したが、１０ｍｍ以上の粒径８５％以上の転炉スラグでは一部に固結部が見られた程度であり、２０ｍｍ以上の粒径９０％以上の転炉スラグでは固結部は殆ど認められない状況で製鋼スラグを粒度調整した効果が認められた。
【００３７】
また、上部層の高炉水砕スラグは、下部層の効果により固結軽減効果が認められた。
【００３８】
さらに、高炉水砕スラグ間隙のＨ２Ｓは検知管では検出されなかったが、比較例３の天然砂の間隙では３ｐｐｍのＨ２Ｓが観察され、高炉水砕スラグによるＨ２Ｓの発生抑制効果が認められた。また、上部層には、砂質域に棲息する二枚貝とゴカイが観察された。
【００３９】
（実施例３）
表３に大気及び蒸気でエージング処理した転炉スラグをヘドロが堆積している海底に２０ｃｍの厚さで形成し、その上に高炉水砕スラグを２０ｃｍの厚さで形成した後の製鋼スラグの崩壊の有無を調査した結果を示す。
【００４０】
【表３】
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【００４１】
エージング処理していない転炉スラグは、一部崩壊したのに対し、エージング処理した転炉スラグは崩壊が認められずエージング処理の効果が確認された。
【００４２】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、長期的な底質・水質浄化の効果を有し、Ｈ２Ｓの発生を抑制し、かつ砂質域の生物の棲息環境に適する水底構造および底泥が堆積した水底の底質・水質の浄化法が提供される。