(57)【要約】  【課題】  ヘドロをその場で安全に、しかも効率よく処理できるとともに、ヘドロの処理の結果生成されるゼオライトがさらなる環境改善をもたらすヘドロ処理装置及びヘドロ処理方法を提供する。  【解決手段】  ヘドロ処理装置１は水面に浮かぶ浮体１０を備える。浮体１０には、水底のヘドロ層Ｓからヘドロを採取するヘドロ採取装置２０と、採取したヘドロを脱水する脱水装置２１と、脱水後のヘドロを原料としてゼオライト粉末を製造するゼオライト製造装置２２と、ゼオライト粉末を成形物とする造粒装置２３と、ゼオライト成形物を水底に撒布する撒布装置２４が積載されている。ヘドロから分離された水は、取水装置２７により滞留水域Ｗ２から取水された水と一緒に排水処理装置２５で酸素富化処理され、還流装置２６により滞留水域Ｗ２に戻される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水面に浮かぶ浮体を備え、この浮体には、水底からヘドロを採取するヘドロ採取装置と、採取したヘドロを脱水する脱水装置と、脱水後のヘドロを原料としてゼオライト粉末を製造するゼオライト製造装置と、前記ゼオライト粉末を成形物にする造粒装置と、前記成形物を水底に撒布する撒布装置が積載されていることを特徴とするヘドロ処理装置。
【請求項２】
ヘドロから分離された水を酸素富化処理する排水処理装置と、酸素富化処理後の水を水中に戻す還流装置が積載されていることを特徴とする請求項１に記載のヘドロ処理装置。
【請求項３】
前記排水処理装置において、水中の滞留水域から取水した水をヘドロから分離された水に加えた上で酸素富化処理が行われ、酸素富化処理後の水は前記還流装置により前記滞留水域に戻されることを特徴とする請求項２に記載のヘドロ処理装置。
【請求項４】
前記浮体には、ヘドロ処理に必要な動力を供給する支援プラントが積載されていることを特徴とする請求項１−３のいずれか１項に記載のヘドロ処理装置。
【請求項５】
請求項１−４のいずれか１項に記載のヘドロ処理装置を使用し、次の工程を順次遂行することを特徴とするヘドロ処理方法：
（ａ）水底よりヘドロを採取する工程
（ｂ）採取したヘドロを脱水する工程
（ｃ）脱水後のヘドロを原料としてゼオライト粉末を製造する工程
（ｄ）前記ゼオライト粉末を成形物にする工程
（ｅ）前記成形物を水底に撒布する工程。
【請求項６】
処理対象とする区画を隔壁で囲った上でヘドロ処理を行うことを特徴とする請求項５に記載のヘドロ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水中のヘドロを処理する装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間の経済活動に伴って発生するヘドロは、環境汚染をもたらすものとして各地で問題になっている。そのため、ヘドロを除去したり、無害化したり、さらにはヘドロから有用物質を生産するための技術開発が盛んに行われている。
【０００３】
一般的にヘドロの処理は、浚渫したヘドロを陸上に運び、産業廃棄物として処理している。しかしながらこの方式は、浚渫したヘドロを陸上の処理プラントに運ぶのにかかる運搬コストが過大となる。また、陸上の処理プラントは定置式となるため、浄化地点が遠くなると稼働率が低くなりがちで、設備償却に時間がかかるのに加え、陸上にヘドロの貯留池を設ける必要もある。その上、貯留池に入れられたヘドロは悪臭などの二次公害を引き起こし、ヘドロから染み出す汚水も適切に処理したうえで水系に戻さねばならないなど、様々な問題がつきまとう。
【０００４】
そこで、ヘドロを陸上で産業廃棄物として処理するのでなく、浚渫したその場で処理しようという考えが生まれた。特許文献１−３にその例を見ることができる。
【０００５】
特許文献１には、処理対象水域に浮かべた作業船に水底の泥水を汲み上げ、この泥水に粉末状の無機系の凝集剤を添加し、混合して、この泥水をそのまま処理対象水域に戻す水底浄化工法が開示されている。
【０００６】
特許文献２には、浚渫したヘドロを脱塩し、重金属を除去した後、脱水・乾燥させて資源化を図るヘドロの処理船が開示されている。
【０００７】
特許文献３には、浚渫した泥土に固化剤を混入して混練した後、養生槽内で養生して固化し、養生固化後の固化泥土を海底に投入する浚渫泥土の処分方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−１８１４６５号公報（第２頁−第３頁、図１）
【特許文献２】特開平１０−２７３０９４号公報（第２頁−第４頁、図１−図６）
【特許文献３】特開平８−２７０００２号公報（第３頁−第４頁、図１−図５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記特許文献に開示されたもののように、ヘドロを水上で処理することとすれば、陸上に固定施設を設ける必要がないので、活動場所に制約を受けなくなる。海苔、牡蠣、魚類などの栽培漁業の養殖現場や河口といった、ヘドロが蓄積しやすい箇所に処理船を運び、その場でヘドロを処理すれば、悪臭や騒音がそれほど問題にならないうえ、処理コストも安くできる。しかしながら従来の処理方式には次のような問題がある。
【０００９】
特許文献１に開示された工法では、無機系の凝集剤を混入した泥水をそのまま水中に戻す。泥水中に浮遊していた土砂粒子、懸濁固形分などの固形分が相互に吸着し合い、フロック化して瞬時に沈降を開始するのであるが、そのフロックは十分に大きいとは言い難く、水流で流されることを防ぐのは難しい。すなわち泥水が水流によって拡散し、水そのものを汚濁させるほか、泥が水底を広範囲にわたって覆い、水中生物にとって脅威となることが十分に考えられる。また泥土はフロック化しているだけであって、有害成分が封じ込められている訳ではないので、水中に有害成分が溶け出す危険性を排除できたとまでは言えない。
【００１０】
特許文献２に開示されたヘドロの処理船では、脱塩し、重金属を除去し、脱水・乾燥されたヘドロを貯留槽に貯留する。このヘドロは後で資源化されるのであるが、それまでは船上に貯留しておく必要がある。そのため、ヘドロ処理能力に限界があり、大量のヘドロを休むことなく処理するといった用途には向かない。
【００１１】
特許文献３に開示された浚渫泥土の処分方法では、養生固化した泥土を海底に投入する。養生期間が経過するまでは泥土を船上に留めざるを得ず、泥土の回転率が悪い。また、泥土中の有害成分が封じ込められている訳ではないので、水中に有害成分が溶け出す危険性を排除できたとは言えない。
【００１２】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、ヘドロをその場で安全に、しかも効率よく処理できるとともに、ヘドロの処理がさらなる環境改善をもたらすヘドロ処理装置及びヘドロ処理方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
（１）上記目的を達成するために本発明のヘドロ処理装置は、水面に浮かぶ浮体を備え、この浮体には、水底からヘドロを採取するヘドロ採取装置と、採取したヘドロを脱水する脱水装置と、脱水後のヘドロを原料としてゼオライト粉末を製造するゼオライト製造装置と、前記ゼオライト粉末を成形物にする造粒装置と、前記成形物を水底に撒布する撒布装置が積載されていることを特徴としている。
【００１４】
この構成によると、水面に浮かぶ浮体でヘドロを処理するものであるから、ヘドロの存在するその場所で、コスト安にヘドロを処理できる。ゼオライトの化学活性は水質浄化の能力がある為ゼオライト成形物は水底において水質浄化及びヘドロから発生する有害物質除去を中心とした環境改善に効力を発揮する。しかもゼオライト成形物は生産次第水中に撒布すれば良いから、浮体に貯留施設を設ける必要がなく、貯留施設の収容余力を気にかけることなくフル稼働で成形物を生産し続けることができるので、ヘドロをきわめて効率良く処理できる。
【００１５】
ゼオライト成形物でヘドロ層の上を覆えば、ヘドロ層を底まで処理せずとも処理対象区画の環境を改善することができる。また水底に敷き詰められたゼオライト成形物は水中生物の培地となるので、それが端緒となって漁業資源が豊富化する。
【００１６】
（２）また本発明は、上記構成のヘドロ処理装置において、ヘドロから分離された水を酸素富化処理する排水処理装置と、酸素富化処理後の水を水中に戻す還流装置が積載されていることを特徴としている。
【００１７】
この構成によると、ヘドロから分離された水をそのまま水中に戻すのでなく、酸素富化処理した上で戻すので、水中微生物の活動が活発化し、一帯のＣＯＤ（chemical oxygen demand）やＢＯＤ（biochemical oxygen demand）が改善される。
【００１８】
（３）また本発明は、上記構成のヘドロ処理装置において、前記排水処理装置では水中の滞留水域から取水した水をヘドロから分離された水に加えた上で酸素富化処理が行われ、酸素富化処理後の水は前記還流装置により前記滞留水域に戻されることを特徴としている。
【００１９】
この構成によると、ヘドロの処理と同時に水中の滞留水域の水の循環が行われ、それも単なる循環ではなく、酸素富化処理が行われた水が滞留水域に戻されることになる。これにより滞留水域の水中微生物の活動が活発化し、滞留水域のＣＯＤやＢＯＤが改善される。一般的に滞留水域の水は高ＣＯＤ、高ＢＯＤとなっているので、このように水質改善を行うことは環境保全上きわめて有効である。
【００２０】
（４）また本発明は、上記構成のヘドロ処理装置において、前記浮体には、ヘドロ処理に必要な動力を供給する支援プラントが積載されていることを特徴としている。
【００２１】
この構成によると、外部から動力を引き込む必要がなくなり、自己完結型のヘドロ処理が可能になる。従って、どのような場所でもヘドロ処理活動を行うことができる。また、その動力により浮体に航行能力を持たせることも可能になる。
【００２２】
（５）また本発明は、上記のヘドロ処理装置を使用し、次の工程を順次遂行するヘドロ処理方法であることを特徴としている。
（ａ）水底よりヘドロを採取する工程
（ｂ）採取したヘドロを脱水する工程
（ｃ）脱水後のヘドロを原料としてゼオライト粉末を製造する工程
（ｄ）前記ゼオライト粉末を成形物にする工程
（ｅ）前記成形物を水底に撒布する工程。
【００２３】
この方法によると、水底より採取したヘドロをゼオライト成形物にして水底に戻すから、環境に悪影響を与えることなく、ヘドロを安全に処理することができる。しかもゼオライト成形物をヘドロ層の上に撒布し、ヘドロ層を覆うことにより、ヘドロ層を底まで処理せずとも処理対象区画の環境を改善することができる。また水底に敷き詰められたゼオライト成形物は水中生物の培地となるので、それが端緒となって漁業資源が豊富化する。
【００２４】
（６）また本発明は、上記構成のヘドロ処理方法において、処理対象とする区画を隔壁で囲った上でヘドロ処理を行うことを特徴としている。
【００２５】
この構成によると、ヘドロを採取する際やゼオライト成形物を撒布する際にヘドロが水中に舞い上がり、水が汚濁したとしても、汚濁水は隔壁の中に留まるので、汚濁を作業区画の外側に拡散することなく処理作業を進めることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によると、水面に浮かぶ浮体でヘドロを処理するものであるから、ヘドロの存在するその場所で、コスト安にヘドロを処理できるうえ、ヘドロはゼオライト成形物になるので環境への悪影響を懸念することなく水底に戻すことができる。しかもゼオライト成形物は生産次第水中に撒布すれば良いから、フル稼働でゼオライト成形物を生産し続けることが可能で、ヘドロをきわめて効率良く処理できる。またゼオライト成形物でヘドロ層の上を覆うことにより、ヘドロ層を底まで処理せずとも処理対象区画の環境を改善することができる。さらに、水中の滞留水域から取水した水をヘドロから分離された水に加えた上で酸素富化処理を行い、その水を滞留水域に戻すので、高ＣＯＤ、高ＢＯＤであることの多い滞留水域の水質を効果的に改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態を図１に基づき説明する。図１はヘドロ処理装置の概略構成図である。
【００２８】
ヘドロ処理装置１の主体をなすのは水面に浮かぶ浮体１０である。浮体１０はどのような形式のものであってもよい。バージ船であってもよいし、通常の船形であってもよい。航行能力を備えていてもよく、曳航されるのみのものであってもよい。メガフロート形式のものであってもよい。浮体１０は、ヘドロ処理対象区画の水面で、複数の係留索１１により、漂流しないように、また向きが変わらないように係留される。
【００２９】
浮体１０には次の要素が積載される。すなわち水底からヘドロを採取するヘドロ採取装置２０、採取したヘドロを脱水する脱水装置２１、脱水後のヘドロを原料としてゼオライト粉末を製造するゼオライト製造装置２２、製造されたゼオライト粉末を成形物にする造粒装置２３、ゼオライト成形物を水底に撒布する撒布装置２４、ヘドロから分離された水を処理する排水処理装置２５、処理後の水を水中に戻す還流装置２６、ゼオライト製造工程で使用する水を取水する取水装置２７、及びヘドロ処理に必要な動力を供給する支援プラント２８である。
【００３０】
脱水装置２１、ゼオライト製造装置２２、造粒装置２３、排水処理装置２５、及び支援プラント２８はそれぞれ浮体１０の一画を占めるが、ヘドロ採取装置２０、撒布装置２４、還流装置２６、及び取水装置２７は浮体１０の下面から垂下する形で設けられる。続いて個々の構成要素につき説明する。
【００３１】
ヘドロ採取装置２０は、浮体１０の下面から垂下するホースと、このホースを通じて脱水装置２１に水を吸い込む、あるいは押し上げるポンプ（図示せず）と、ホースの先端を二次元的あるいは三次元的に動かすマニピュレータ（図示せず）からなる。
【００３２】
脱水装置２１は、水と共に吸い込まれたヘドロや砂を水から分離するものであり、遠心分離機構のほか、バッグフィルタやベルトフィルタなど周知のフィルタによる濾過機構を含む機械式要素をもって構成する。
【００３３】
ゼオライト製造装置２２は、脱水後のケーキ状のヘドロ（砂を含む）に水酸化ナトリウムを加え、加熱して、ゼオライト（ミクロンサイズの粉末とされたもの）を製造する。一方、ヘドロ中の有機物は活性炭として回収することができる。
【００３４】
造粒装置２３は、ゼオライト粉末を造粒し、水に浮かぶことなく、また水流に流されることもなく速やかに沈降する比重及び質量を備えた成形物とするものである。成形物は、例えば粒径１０mm程度のペレットとすることができるし、他の形状を選ぶこともできる。
成形物の形状は自由である。
【００３５】
撒布装置２４は、浮体１０の下面から垂下するホースと、このホースの中に造粒装置２３の中のゼオライト成形物を供給するフィーダ（図示せず）と、ホースの先端を二次元的あるいは三次元的に動かすマニピュレータ（図示せず）からなる。
【００３６】
排水処理装置２５は、ヘドロから分離された水を曝気して酸素富化処理するものである。なお、取水装置２７で取水した水の一部もヘドロから分離された水に加えられ、酸素富化処理される。
【００３７】
還流装置２６は、浮体１０の下面から垂下するホースと、このホースに酸素富化処理後の水を押し込むポンプ（図示せず）と、ホースの先端を二次元的あるいは三次元的に動かすマニピュレータ（図示せず）からなる。
【００３８】
取水装置２７は、浮体１０の下面から垂下するホースと、このホースを通じて水タンク２７ａに水を吸い込む、あるいは押し上げるポンプ（図示せず）と、ホースの先端を二次元的あるいは三次元的に動かすマニピュレータ（図示せず）からなる。水タンク２７ａに溜められた水はゼオライト粉末製造工程において中和洗浄水として用いられるものであるが、その一部は前述のようにヘドロから分離された水に加えられ、排水処理装置２５で酸素富化処理されたうえで還流装置２６より水中に戻される。
【００３９】
支援プラント２８は、ゼオライト粉末の製造、ゼオライトペレットの製造、また各種ポンプやコンベア類の駆動に必要な動力（電気・熱）を供給するもので、エンジンやガスタービン、さらにはそれらを複合したコンパウンドシステムなど、あらゆる方式の動力システムを採用できる。支援プラント２８の生成する電力を用いて浮体１０を電気的に推進する構成とすることも可能である。さらには作業中の浮体１０の位置制御や位置保持のための微妙な調整を電気式スラスタを用いて行うこともできる。
【００４０】
続いてヘドロ処理装置１の動作につき説明する。まずヘドロ採取装置２０により水底のヘドロ層Ｓからヘドロを採取する。すなわちヘドロ採取装置２０のホースの先端をヘドロ層Ｓの表面に近づけ、ポンプを駆動して水と共にヘドロを吸い込む。ヘドロの吸い込みはヘドロ層Ｓの表層部（例えば表面から数十cmの深さまでの層）に留め、ヘドロ層Ｓを底まで吸い尽くすということはしない。ヘドロを吸い込めば通常の場合砂も一緒に吸い込まれる。マニピュレータによりホース先端を二次元移動させ、広い範囲からまんべんなくヘドロを採取して行く。
【００４１】
ヘドロ採取装置２０が吸い込んだものは、脱水装置２１で水と水以外のもの（ヘドロと砂、その他）に分離される。水は排水処理装置２５に送られ、脱水後のケーキ状のヘドロと砂はゼオライト製造装置２２に送られる。
【００４２】
ゼオライト製造装置２２では、ヘドロと砂に水酸化ナトリウムが加えられ、さらにこれが加熱されて、ゼオライト粉末が製造される。ヘドロ中の有機物は活性炭となる。
【００４３】
ゼオライト粉末は造粒装置２３に送られ、成形物とされる。
【００４４】
ゼオライト成形物はフィーダにより撒布装置２４に供給され、撒布装置２４のホースの先端より水底に撒布される。撒布はヘドロを採取した後のヘドロ層Ｓに対して行う。ヘドロ層Ｓの表面はゼオライト成形物の覆砂層Ｐで覆われることになる。マニピュレータによりホース先端を二次元移動させ、広い範囲にまんべんなくゼオライト成形物を撒布して行く。
【００４５】
このようにゼオライト成形物の覆砂層Ｐでヘドロ層Ｓの上を覆うことにより、ヘドロ層Ｓを底の部分まで吸い込んで処理しなくても処理対象区画の環境を改善することができる。ゼオライト成形物の覆砂層Ｐは、その化学活性により、接触している水、ならびに下のヘドロから発生する有害物の両方を浄化することができるほか、水中生物の培地となり、それが端緒となって漁業資源が豊富化する。
【００４６】
取水装置２７はゼオライト粉末製造工程で用いる中和洗浄水を取水する。水中には河川の水の流入や潮の干満などで水の流動性の高い、表面近くの流水域Ｗ１と、その下にあって水の流動性の低い滞留水域Ｗ２が存在し、滞留水域Ｗ２の水は高ＣＯＤ、高ＢＯＤになっている。取水は滞留水域Ｗ２から行う。
【００４７】
取水された水は水タンク２７ａに溜められ、中和洗浄水として用いられる。水の一部は排水処理装置２５に送られ、ヘドロから分離された水に加えられる。
【００４８】
排水処理装置２５は、受け入れた水を曝気し、酸素富化処理する。酸素富化処理された水を還流装置２６が水中に戻す。戻すのは滞留水域Ｗ２である。
【００４９】
このように酸素富化処理後の水が滞留水域Ｗ２に戻されることにより、滞留水域Ｗ２の水中微生物の活動が活発化し、高ＣＯＤ、高ＢＯＤであった滞留水域Ｗ２の水質が大きく改善される。
【００５０】
ヘドロ処理は、処理対象とする区画を隔壁で囲った上で行う。実施形態ではブイ３０に吊り下げたカーテンをもって隔壁３１を構成している。
【００５１】
このようにすることにより、ヘドロを採取する際やゼオライトペレットを撒布する際にヘドロが水中に舞い上がり、水が汚濁したとしても、汚濁水は隔壁３１の中に留まるので、汚濁を作業区画の外側に拡散することなく処理作業を進めることができる。
【００５２】
以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、海洋、河川、湖沼といった水域の別、あるいは深浅に関係なく水底のヘドロを処理するのに利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】ヘドロ処理装置の概略構成図
【符号の説明】
【００５５】
１    ヘドロ処理装置
１０  浮体
２０  ヘドロ採取装置
２１  脱水装置
２２  ゼオライト製造装置
２３  造粒装置
２４  撒布装置
２５  排水処理装置
２６  還流装置
２７  取水装置
２８  支援プラント
３１  隔壁
【図１】
2006159027.tif 000003