(57)【要約】【課題】シート材による界面を有効利用して河川等の自浄作用を最大限活用した、効果的な水質浄化方法を提供する。【解決手段】河川等に多孔質素材からなるシート材Ｓを沈めて、シート材Ｓで底のヘドロ層１上を覆う。シート材Ｓで上側の水層２と、下側のヘドロ層１とを分離して、水層２を好気的状態に、ヘドロ層１を嫌気的状態にそれぞれ維持する。ヘドロ層１の減容化に伴ってシート材Ｓを自重で沈降させる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川に多孔質のシート材（Ｓ）を沈めて、シート材（Ｓ）で水底のヘドロ層（１）の上面を覆うことにより、上側の水層（２）を好気的状態に、下側のヘドロ層（１）を嫌気的状態にそれぞれ維持し、
ヘドロ層（１）の減容化に伴ってシート材（Ｓ）が自重で沈降するようにしたことを特徴とする河川等の水質浄化方法。
【請求項２】
シート材（Ｓ）が、下側から上側に向かって平均孔径が小さくなるよう構成された濾材層（３）と、濾材層（３）を支持固定する支持体（５）とを備えている請求項１記載の河川等の水質浄化方法。
【請求項３】
濾材層（３）が、ヘドロ層（１）の不良成分が水層（２）へ移行するのを妨げる補助材を含む請求項２記載の河川等の水質浄化方法。
【請求項４】
シート材（Ｓ）が、パネル体（Ｐ）を連結して構成されている請求項１ないし３記載の河川等の水質浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材を用いて汚濁した水質を浄化する河川や湖沼、海等の自然水域を対象とした水質浄化方法であって、なかでも極度に汚濁して大量のヘドロが堆積している状況に好適な水質浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば都市近郊の河川では、流れが少ないところに生活廃水が多量に流入する結果、川底に分厚いヘドロ層が堆積した状況がよく見かけられる。そのような状況になると夏場などには、ヘドロ層から硫化水素などが発生し、河川周辺にまで悪臭が漂って問題となることから、水質浄化の要望は極めて強い。
【０００３】
本発明に関し、底泥の表面に砂などを散布する覆砂工法に代えて、ヤシマットの間に粘土様のシルトと石膏などを挟み込んだロール状のシート材を水底に敷設する工法が公知である（特許文献１）。シルトの中には酸化第二鉄を含む。シート材は、その一端部を地盤にアンカーなどで固定し、ロールからシート材を繰り出すことで底泥上に位置固定状に敷設している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２４７２１７号公報（図１、３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする第１の課題は、河川等の自浄作用を最大限活用することにある。すなわち、堆積したヘドロ中には、有機汚泥を分解する嫌気性の還元細菌が常在しており、もともと河川等は自浄作用を備えている。しかも還元細菌は、分解能力において好気性の酸化細菌よりも３倍優れるといわれる。しかしながら、還元細菌は、嫌気的環境下では活発に活動するが、好気的環境下では活動が阻害されるし、分解作用に伴って発生する硫化水素の濃度上昇によっても活動が阻害されるため、還元細菌による自浄作用を十分に活かしきれていないのが実情である。つまり、還元細菌を利用してヘドロ層を速やかに浄化するには、いかに嫌気的環境を維持し、硫化水素の濃度を低く保つかが重要な鍵となっている。
【０００６】
第２の課題は、作業性とコストの問題である。一般に行われている底泥の浚渫工事や凝集剤の投入による汚泥の凝集沈殿回収などは、施工コストが高くついて容易に実施できない。汚濁の程度が進んだ状況下ではなおさらである。この点、シート材を用いた特許文献１の方法は、浚渫工事が不要で経済的に優れる。しかし、敷設範囲の形状が一定でない自然水域では、ロールから直線的にしかシート材を繰り出せないのでは、かえって敷設作業に手間取ってコストが掛かる。ヘドロが大量に堆積している場合（ヘドロ層が１０ｍ近くになることもある）には、地盤にアンカーを打ち込むことすら難しい。
【０００７】
敷設後にもまた問題がある。多量に溜まったヘドロ層の上部は、水層との境界もはっきりせず汚泥の粒子が水中に漂う状態にある。そのため、浄化が進むと汚泥の粒子が凝集して減容化し、ヘドロ層は沈降する。ヘドロ層が沈降して敷設したシート材とヘドロ層との間に隙間が生じると、ヘドロ層上にシート材が定着しないし、シート材が流されるおそれもある。従来はこの点が看過されていた。
【０００８】
本発明の目的は、シート材の特徴を活かしながら、上記課題が解決できる河川等の水質浄化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、河川等にシート状のシート材Ｓを沈めて、シート材Ｓで底のヘドロ層１の上面を覆うことにより、シート材Ｓで上側の水層２と下側のヘドロ層１とを分離して、水層２を好気的状態に、ヘドロ層１を嫌気的状態にそれぞれ維持する河川等の水質浄化方法である。ここでの好気的状態および嫌気的状態とは、それぞれ好気性細菌および嫌気性細菌が活動するのに適した状態を意味する。
【００１０】
そのシート材Ｓは、多孔質素材からなり、ヘドロ層１の減容化に伴ってシート材Ｓが自重で沈降するようにしたことを特徴とする。シート材Ｓは、例えばフィルターやスポンジのように多孔質であればよく、その素材や孔の大きさは特に限定されず、技術常識の範囲内で適宜選択できる。
【００１１】
具体的には、シート材Ｓは、下側から上側に向かって平均孔径が小さくなるよう構成された濾材層３と、濾材層３を支持固定する支持体５とを備えるようにできる。例えば、濾材層３は、平均孔径の異なる複数の不織布を積層して構成してもよいし、支持体５は、主成分が鉄の金属で構成するのが好ましい。なお、ここでの主成分が鉄であるとは、鉄が主体の合金はもちろん、金網など鉄そのものも含む趣旨である。
【００１２】
濾材層３には、ヘドロ層１の不良成分（硫化水素など）が水層２へ移行するのを妨げる補助材（酸化鉄など）を含ませることができる。補助材は濾材層３と一体に含ませてもよいし、別体の補助材を濾材層３に含ませてもよい。
【００１３】
シート材Ｓは、パネル体Ｐを連結して構成することができる。パネル体Ｐの寸法、形状は限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１４】
シート材Ｓで上側の水層２と下側のヘドロ層１とを分離して、下側のヘドロ層１を嫌気的状態に維持すれば、ヘドロ中に常在する還元細菌はヘドロ中の有機汚泥を活発に分解し、ヘドロ層１を効率よく浄化する。
【００１５】
このとき、シート材Ｓは多孔質素材で構成してあると、水の抵抗が少ないため、敷設の際に沈め易い。沈んでヘドロ層１の上面に近づくと、汚泥粒子が徐々に孔に目詰まりする。その結果、ヘドロ層近くでは水の抵抗が大きくなって適度な浮力が得られるので、水層２との境界がはっきりしないヘドロ層１であってもその上面に安定して定着させることが可能となる。沈むにしたがってシート材Ｓはヘドロ層１の汚泥粒子と水とを濾過分離して、ヘドロ層１を濃縮していく。敷設後においては、還元細菌の分解作用で発生した硫化水素やメタンガスなどは、目詰まりしなかった孔から容易にシート材Ｓを抜けて水層２に移行するため、ヘドロ層１中の硫化水素濃度が高まって還元細菌の分解作用を妨げることがない。シート材Ｓがヘドロ層の上面に定着した後も、シート材Ｓがヘドロ層１の減容化に伴って自重で沈降するようにしてあると、浄化が進んでヘドロ層１が減容化していっても常にシート材Ｓがヘドロ層１の上に被さって、いわばヘドロ層１の重石の役目を果たし、分解された水やガスを、シート材Ｓを介して水層２側に強制的に押し出して、ヘドロ層１の減容化および浄化をいっそう促進させることができる。
【００１６】
シート材Ｓの濾材層３を下側から上側に向かって平均孔径が小さくなるよう構成してあると、図２に示すように、シート材Ｓをヘドロ層１上に敷設した際に、シート材Ｓの下側から汚泥の粒子９が濾材層３に入り込んできても、粒子の大きさに応じて濾材層３に段階的に引っ掛かるため、目詰まりをよく防止できる。つまりは、シート材Ｓをヘドロ層１の上面に定着させた後にも、ヘドロ層１で発生したガスや水の水層２へ移行を妨げるおそれがない。
【００１７】
鉄はヘドロ層１で発生する硫化水素と反応して硫化水素を分解する還元力を有する。したがって、鉄を主成分とする金属で支持体５を構成した場合には、支持体５に、濾材の支持に加えて硫化水素による悪臭防止の機能をも兼ねさせることができる。しかも、数年後には、支持体５これ自体が分解されて跡形もなくなるので、浄化処置が済んだ後に、シート材Ｓを引き上げる手間もいらない。
【００１８】
平均孔径の異なる複数の不織布を積層して濾材層３を構成した場合には、各不織布を貼り合わせるだけの簡単な工程で濾材層３を成形できる。ヘドロ層１の状況に応じて孔径や積層数を組み合わせることができ、目詰まりをより効果的に防止する。
【００１９】
濾材層３が、ヘドロ層１の不良成分が水層２へ移行するのを妨げる補助材を含んでいると、ヘドロ層１の不良成分による水層２汚染を防止できる。とくに、濾材層３を不織布で構成し、その繊維に補助材、例えば酸化鉄を含ませると効果的である。すなわち、不織布を構成する繊維は複雑に絡み合って単位容積あたりの表面積が極めて大きいため、濾材層３を通過する硫化水素に酸化鉄を効率よく接触させることができ、硫化水素を確実に分解して悪臭の発生を防止できるからである。
【００２０】
シート材Ｓが、パネル体Ｐを連結して構成するようにしてあると、搬送も容易なうえ、現場でシート材Ｓを敷設範囲に合わせて適宜つなぎ合わせ、つながったところから順次沈めて敷設して行くことができる。敷設範囲の大きさや形状によって施工作業が制限を受けることも少ない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、河川や湖沼、海等の自然水域全般に適用できるが、ここでは図３の（ａ）に示すように、河川を例に最良の形態を示す。図中符号１は、川底に堆積したヘドロ層であり、符号２はその上側の水層である。本発明の水質浄化方法は、シート材Ｓを用いる。
【００２２】
シート材Ｓは、図１に示すように、四角形の薄板状パネル体Ｐからなり、複数の不織布を上下に積層して構成された濾材層３と、濾材層３の下面側に配置されて、濾材層３を支持固定する金属製の支持体５とを備えている。
【００２３】
濾材層３は３層の不織布で構成した。濾材層３を構成する各不織布は、それぞれ平均孔径が異なっていて、下側から上側に向かって平均孔径が小さくなっており、平均孔径の大きい第１層３ａと、第１層３ａよりも平均孔径が小さい第２層３ｂと、第２層３ｂよりも更に平均孔径が小さい第３層３ｃとで構成されている。隣接する各不織布どうしは、接着剤による接着や不織布どうしの溶着によって密着状に固定されている。
【００２４】
不織布を構成する繊維は、酸化鉄を含む。すなわち、各不織布は、前もって酸化鉄水溶液に浸漬処理した後、乾燥することにより、不織布を構成する繊維の内部に酸化鉄を染み込ませ、あるいは不織布を構成する繊維の外表面に酸化鉄を付着させてある。濾材層３の内部に散在しているのは、活性炭およびゼオライトの粒子６である。
【００２５】
濾材層３の下側、つまり第１層３ａの下面には支持体としての鉄製のワイヤーメッシュ５が濾材層３に密着する状態で取り付けられている。ワイヤーメッシュ５の平均孔径は、少なくとも濾材層３の第１層３ａの平均孔径よりも大きいものを使用する。ワイヤーメッシュ５は、濾材層３を支持固定するのが主な目的であるが、硫化水素の分解や、シート材Ｓを沈める重石の役目をも果たす。
【００２６】
次に本発明の実施方法を図３に従って説明する。シート材Ｓを構成するパネル体Ｐは敷設現場に応じて必要量をトラックなどで搬送しておく。パネル体Ｐは、図３の（ａ）に示すように、隣接するパネル体Ｐの端部どうしを、例えば針金や紐などの仮止め部材７をシート材Ｓの孔へ挿通固定して連結しながら、図３の（ｂ）のように、順次水中に沈めて、川底のヘドロ層１上を隈なく覆う。このとき、シート材Ｓは、多孔質で水の抵抗が少ないため、簡単に所定位置に沈む。シート材Ｓは、いったん沈んでヘドロ層１上に定着すれば、ヘドロ層１と一体化して位置ずれするおそれがないため、パネル体Ｐの連結も、数箇所仮止めする程度で十分であり、その分作業負担の軽減にも役立っている。
【００２７】
シート材Ｓが川底に沈んで、ヘドロ層１上に定着した状態での概念図を図２に示す。シート材Ｓが沈んでヘドロ層１の上部に到るとシート材Ｓの下側から汚泥の粒子９が濾材層３に入り込む。このとき、大小さまざまな汚泥の粒子９はその大きさに応じて濾材層３に段階的に引っ掛かるため完全に目詰まりすることはない。目詰まりしなかった孔を介してヘドロ層１と水層２とが連通し、ヘドロ層１中の多くの水はシート層を介して水層２に移行してヘドロ層１は濃縮されていく。水層２とヘドロ層１とを上下にそれぞれ分離した状態でシート材Ｓがヘドロ層１の上面に密着して定着する。
【００２８】
実施作業は、シート材Ｓをヘドロ層１の上面全体に敷設することにより完了する。後は放置するだけである。この状態においては、水層２では、シート材Ｓに遮られて有機汚泥量が減る結果、酸素消費が減少してより好気的状態になる。ヘドロ層１では、シート材Ｓに上から押えられるため、ヘドロ層１中の水や酸素などがシート層を介して水層２側へ押し出され、より嫌気的状態になる。その結果、還元細菌の有機汚泥の分解作用が活発化する。還元細菌の分解作用が活発になると、発生する硫化水素量も増加するが、発生した硫化水素もシート材Ｓを介して水層２側に押し出されるため、還元細菌の分解作用が阻害されずによりいっそうヘドロ層１の浄化が促進される。その硫化水素もシート材Ｓを通過する際、ワイヤーメッシュおよび濾材層３に含まれる鉄分と反応して分解されるため、悪臭も発生しない。ヘドロ層１中の窒素やリンなどの不良成分は、濾材層３中の活性炭およびゼオライトの粒子６によって吸着される。
【００２９】
時間を経るにつれて、図３の（ｃ）に示すように、ヘドロ層１は浄化されて減容化して行く。それに伴いシート材Ｓも自重で沈降するため、ヘドロ層１は常に一定の嫌気的状態に維持される。その結果、浄化にかかる期間を短縮することができる。最終的には、年数は要するがシート材Ｓ自体も分解されて跡形もなくなり、浄化された水層２と浄化されて減容化されたヘドロ層１とが残ることになる。
【００３０】
支持体５は濾材層３の上面または中間に取り付けてもよい。支持体５はワイヤーメッシュに限らず、パンチングメタルやエキスパンドメタルでもよい。支持体５の剛性は必ずしも必要ではなく、例えば複数本の金属製のワイヤーを取り付けてパネル体Ｐを支持してもよい。シート材Ｓを敷設した後、その上から鉄鋼スラグや鋳物砂などの鉄組成物を撒く工程を設けてもよい。この場合、鉄組成物はシート材Ｓに対する重石と硫化水素吸着の役割を果たす。また、シート材Ｓを敷設する前に、ヘドロ層１に還元細菌を添加する工程を設ければ、よりいっそう効果的に浄化できる。シート材Ｓの内部に空気発生機構を組み込んで、例えばパイプなどを介して、コンプレッサーから空気発生機構に空気を送り込み、シート材Ｓの多孔質な構成を利用してバブリングすることにより、水層２をより好気的状態に維持する工程を設けてもよい。浮遊する微細な汚泥の粒子９が多い場合には、シート材Ｓが川底に至る間に目詰まりするのを防止するために、シート材Ｓの下側に、平均孔径の小さい水溶性の仮シート材を取り付けることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】シート材のパネル体を示す側面図およびその部分拡大図
【図２】シート材の機能を説明するための概念図
【図３】水質浄化方法を説明するための概念図
【符号の説明】
【００３２】
１  ヘドロ層
２  水層
３  濾材層
５  支持体
Ｓ  シート材
Ｐ  パネル体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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