(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に懸濁物質が沈降・堆積することにより生じる浮泥の改質方法であって、
全鉄含有量が１０質量％以上で且つ粒径１ｍｍ以下の割合が５〜３０質量％の製鋼スラグを６０質量％以上含み、粒径１０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上で且つ空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）が４０体積％以上である浮泥改質材を水底の底質上に敷設し、この敷設された浮泥改質材の上面は、高低差が５〜１００ｃｍの起伏を有し、この敷設された浮泥改質材から、その上に堆積する浮泥に鉄成分およびカルシウム成分を供給する浮泥の改質方法であり、
事前に、敷設された浮泥改質材の上に堆積する浮泥の厚さと浮泥間隙水の水質との関係を調査し、浮泥間隙水の水質が悪化すると判断される限界浮泥厚さｘを求めておき、浮泥改質材が敷設された水底において、浮泥改質材の上に堆積する浮泥の厚さを計測し、該浮泥の厚さが限界浮泥厚さｘを超える前または限界浮泥厚さｘを超えた時点で浮泥改質材を追加的に敷設することを特徴とする浮泥の改質方法。
【請求項２】
浮泥改質材は粒径２０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であることを特徴とする請求項１に記載の浮泥の改質方法。
【請求項３】
製鋼スラグが３ヶ月以上大気エージングしたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の浮泥の改質方法。
【請求項４】
製鋼スラグが溶銑予備処理スラグであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の浮泥の改質方法。
【請求項５】
浮泥改質材を敷設する前の水底での浮泥堆積厚さｔ１（ｃｍ）に応じて、下記（1）、（2）式を満足する敷設厚さｔ２（ｃｍ）で浮泥改質材を敷設することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浮泥の改質方法。
・浮泥堆積厚さｔ１が１５ｃｍ未満の場合
浮泥改質材の敷設厚さｔ２≧底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３＋５  …（1）
・浮泥堆積厚さｔ１が１５ｃｍ以上の場合
浮泥改質材の敷設厚さｔ２≧底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３＋５＋｛（浮泥堆積厚さｔ１−１５）／（浮泥改質材の空隙率（％）／１００）｝  …（2）
但し  底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３：敷設厚さｔ２で敷設された浮泥改質材のうち、水底を構成する既存の底質と混ざり合った浮泥改質材の厚さ（ｃｍ）
【請求項６】
水底の底質上に底質改質材を敷設した後、該底質改質材の上に浮泥改質材を敷設することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の浮泥の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底に懸濁物質が沈降・堆積することにより生じる浮泥を改質し、浮泥からの硫化水素の発生抑制、栄養塩の溶出抑制、浮泥の巻き上げによる再懸濁の防止などを図るための浮泥の改質方法及び浮泥改質材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
環境保全のため、排水や土壌に関しての環境基準が設けられているが、水底の底質に関しての環境基準は現状では設けられていない。しかしながら、近年の環境問題に対する関心は、湖沼や海域などの環境水の浄化や、海域などの環境における底質の改質に向けられている。このため、従来から、様々な環境水の浄化方法や底質の改質方法が検討されてきた。しかし、環境水の浄化に関しては、一定の浄化方法が開発され、実用化がなされてはいるものの、底質の改質については、未だ種々の問題が残されている。
【０００３】
底質には、生活排水や農薬などの流入により、硫化物などの硫黄分が含まれる場合が多いことが報告されているが、場合によっては、有毒でかつ悪臭を放つ硫化水素が発生する懸念がある。上述した底質の改質方法としては、例えば、石灰を散布したり、覆砂を施すなどの方法が挙げられる。しかしながら、石灰を散布した場合、その散布の直後には、一定の底質の改質効果は得られるものの、長期間の持続性に問題がある。
【０００４】
また、底質上に沈降する浮泥についても、底質と同様に生活排水の流入やプランクトンの死骸に由来するものなどにより構成されており、硫化物や有機物、栄養塩などが含まれている。これらは底質を覆って底質を還元的にすることにより、底質からの硫化水素発生を助長するほか、浮泥自体からも硫化水素が発生し、水底環境を悪化させる。このように、底質とともに浮泥の改質も海域環境の改善に重要な因子となるが、浮泥改質に関する既往の検討は少ない。
【０００５】
特許文献１には、海底底質からのリンの溶出を抑制するため、製鋼スラグを海域のヘドロ状底泥に覆砂する方法が開示されている。また、特許文献２には、汚泥からの硫化水素の発生や硫化物の溶出を抑制するため、所定の間隙率を有する製鋼スラグを含む底質改質材を、底質改質材が埋没しない量だけ底質に投入する方法が開示されている。
また、特許文献３には、浮泥を回収して浄化する技術として、海底に設けた凹部に浮泥を集め、この凹部近傍に表層水を循環流に乗せる形で送り込むことにより、栄養塩類の溶出や硫化水素等の有害物質の生成を防止するとともに、凹部近傍を好気性環境に変える技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７５００８号公報
【特許文献２】特開２０１３−５６３２５号公報
【特許文献３】特開２０００−２５４６９６公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１、２の方法は、製鋼スラグで対象となる底質を覆うだけなので、特に硫化物を含有する底質においては、効果を維持するためには、対象となる底質上の海域のｐＨ値を適宜監視する必要がある。また、特許文献１、２には、製鋼スラグ敷設後に堆積する浮泥への対策はなんら開示されていない。
また、特許文献３の技術は、浮泥を集める凹部を構築し、さらに表層水を海底部に送り込む比較的大規模な装置の構築が必要であり、さらには、装置を動かす電力の供給も必要であり、このため、適用できる海域が限られるうえ、多大なコスト（設備コスト、運転コスト）がかかる。
【０００８】
したがって本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決し、水底に懸濁物質が沈降・堆積することにより生じる浮泥を改質し、浮泥からの硫化水素の発生や栄養塩（リン酸態リンなど）の溶出を抑制できるとともに、浮泥の巻き上げによる再懸濁を防止することができる浮泥の改質方法及び浮泥改質材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者らは、上記課題を解決できる方法を見出すべく検討を重ねた結果、所定の全鉄含有量の製鋼スラグを主体とするとともに、空隙率を最適化した浮泥改質材を水底の底質上に敷設し、この敷設された浮泥改質材から、その上に堆積する浮泥に鉄成分およびカルシウム成分を供給することにより、この堆積する浮泥を、同浮泥からの溶存硫化物や栄養塩（リン酸態リンなど）の溶出が抑制されるとともに、硫化水素の発生が抑制され、巻き上げられた場合も再堆積しやすい性状に改質できることを見出した。また、浮泥の改質効果をより高めるには、浮泥改質材とこれを構成する製鋼スラグの粒度を最適化すること、敷設された浮泥改質材の上面に適当な高低差の起伏を設けること、浮泥改質材を敷設する前の水底での浮泥堆積厚さに応じて浮泥改質材の敷設厚さを最適化すること、浮泥改質材の下層に底質改質材を敷設すること、などが有効であることが判った。
【００１０】
本発明は、このような知見に基づきなされたもので、以下を要旨とするものである。
［1］水底に懸濁物質が沈降・堆積することにより生じる浮泥の改質方法であって、
全鉄含有量が１０質量％以上の製鋼スラグを６０質量％以上含み、空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）が２０体積％以上である浮泥改質材を水底の底質上に敷設し、この敷設された浮泥改質材から、その上に堆積する浮泥に鉄成分およびカルシウム成分を供給することを特徴とする浮泥の改質方法。
［2］上記［1］の改質方法において、浮泥改質材の空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）が４０体積％以上であることを特徴とする浮泥の改質方法。
【００１１】
［3］上記［1］又は［2］の改質方法において、事前に、敷設された浮泥改質材の上に堆積する浮泥の厚さと浮泥間隙水の水質との関係を調査し、浮泥間隙水の水質が悪化すると判断される限界浮泥厚さｘを求めておき、浮泥改質材が敷設された水底において、浮泥改質材の上に堆積する浮泥の厚さを計測し、該浮泥の厚さが限界浮泥厚さｘを超える前または限界浮泥厚さｘを超えた時点で浮泥改質材を追加的に敷設することを特徴とする浮泥の改質方法。
［4］上記［1］〜［3］のいずれかの改質方法において、浮泥改質材は粒径１０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であり、製鋼スラグは粒径１ｍｍ以下の割合が５〜３０質量％であることを特徴とする浮泥の改質方法。
【００１２】
［5］上記［1］〜［3］のいずれかの改質方法において、浮泥改質材は粒径２０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であり、製鋼スラグは粒径１ｍｍ以下の割合が５〜３０質量％であることを特徴とする浮泥の改質方法。
［6］上記［1］〜［5］のいずれかの改質方法において、敷設された浮泥改質材の上面は、高低差が５〜５０ｃｍの起伏を有することを特徴とする浮泥の改質方法。
［7］上記［1］〜［6］のいずれかの改質方法において、製鋼スラグが３ヶ月以上大気エージングしたものであることを特徴とする浮泥の改質方法。
［8］上記［1］〜［7］のいずれかの改質方法において、製鋼スラグが溶銑予備処理スラグであることを特徴とする浮泥の改質方法。
【００１３】
［9］上記［1］〜［8］のいずれかの改質方法において、浮泥改質材を敷設する前の水底での浮泥堆積厚さｔ１（ｃｍ）に応じて、下記（1）、（2）式を満足する敷設厚さｔ２（ｃｍ）で浮泥改質材を敷設することを特徴とする浮泥の改質方法。
・浮泥堆積厚さｔ１が１５ｃｍ未満の場合
浮泥改質材の敷設厚さｔ２≧底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３＋５  …（1）
・浮泥堆積厚さｔ１が１５ｃｍ以上の場合
浮泥改質材の敷設厚さｔ２≧底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３＋５＋｛（浮泥堆積厚さｔ１−１５）／（浮泥改質材の空隙率／１００）｝  …（2）
但し  底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３：敷設厚さｔ２で敷設された浮泥改質材のうち、水底を構成する既存の底質と混ざり合った浮泥改質材の厚さ（ｃｍ）
［10］上記［1］〜［8］のいずれかの改質方法において、水底の底質上に底質改質材を敷設した後、該底質改質材の上に浮泥改質材を敷設することを特徴とする浮泥の改質方法。
【００１４】
［11］水底に懸濁物質が沈降・堆積することにより生じる浮泥を改質するために水底に投入される浮泥改質材であって、
全鉄含有量が１０質量％以上の製鋼スラグを６０質量％以上含み、空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）が２０体積％以上であることを特徴とする浮泥改質材。
［12］上記［11］の浮泥改質材において、空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）が４０体積％以上であることを特徴とする浮泥改質材。
【００１５】
［13］上記［11］又は［12］の浮泥改質材において、粒径１０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であり、製鋼スラグは粒径１ｍｍ以下の割合が５〜３０質量％であることを特徴とする浮泥改質材。
［14］上記［11］又は［12］の浮泥改質材において、粒径２０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であり、製鋼スラグは粒径１ｍｍ以下の割合が５〜３０質量％であることを特徴とする浮泥改質材。
［15］上記［11］〜［14］のいずれかの浮泥改質材において、製鋼スラグが３ヶ月以上大気エージングしたものであることを特徴とする浮泥改質材。
［16］上記［11］〜［15］のいずれかの浮泥改質材において、製鋼スラグが溶銑予備処理スラグであることを特徴とする浮泥改質材。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、敷設された浮泥改質材から、その上に堆積する浮泥に鉄成分およびカルシウム成分を供給することにより、浮泥を溶存硫化物や栄養塩（リン酸態リンなど）の溶出が抑制されるとともに、硫化水素の発生が抑制され、巻き上げられた場合も再堆積しやすい性状に改質することができる。このため、堆積した浮泥からの硫化水素の発生や栄養塩の溶出を抑制できるとともに、浮泥の巻き上げによる再懸濁を防止することができる。
また、浮泥改質材として使用する材料についても、特別な処理を加えたものではなく、通常の工程で得られる製鋼スラグを用いることができ、また、砕石などの投入と同様の方法で施工することができ、施工後のメンテナンスも不要または簡便であるため、特許文献３に開示された技術などに比べて格段に低いコストで実施できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施例で用いた試験装置を示す説明図
【図２】敷設された浮泥改質材の上面が起伏を有する場合を示す説明図
【図３】浮泥の厚さの計測方法を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
本発明の浮泥改質方法は、水底に懸濁物質が沈降・堆積することより生じる浮泥の改質方法であり、全鉄含有量が１０質量％以上の製鋼スラグを６０質量％以上含み、空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）が２０体積％以上である浮泥改質材を水底の底質上に敷設し（すなわち、底質上に浮泥改質材層を形成する）、この敷設された浮泥改質材から、その上に堆積する浮泥に鉄成分およびカルシウム成分を供給するものである。なお、「敷設された浮泥改質材の上に堆積する浮泥」には、浮泥改質材の粒子間の間隙に入り込む浮泥も含まれる。また、浮泥改質材を敷設する前の水底に既に堆積していた浮泥であって、浮泥改質材を敷設した結果、当該浮泥改質材上や浮泥改質材の粒子間の間隙に堆積することとなった浮泥も含まれる。
ここで、底質とは、一般に海域や河川・湖沼などの水域における水底を構成する物質のことであり、主に、河川の上流側から川の流れによって運ばれてきた砂泥、生物（プランクトンなど）の遺骸などの有機物、不溶性塩などの沈降物などが堆積して形成されたものである。
【００１９】
製鋼スラグとは、溶鉄を精錬する過程で副生する酸化精錬スラグであり、工程により成分の異なったスラグが発生する。具体的には、溶銑予備処理スラグ、転炉脱炭スラグ、電気炉酸化スラグなどがある。また、溶銑予備処理スラグとしては、脱珪スラグ、脱リンスラグ等がある。これらを単独で使用しても、また２種以上を適宜混合して使用してもよい。ただし、溶銑予備処理スラグは転炉脱炭スラグと比べて塩基度が小さく、ｐＨ上昇抑制および鉄分溶出に有利であるので、特に溶銑予備処理スラグが好ましい。
【００２０】
本発明において浮泥改質材として使用する製鋼スラグは、全鉄（トータルＦｅ）の含有量を１０質量％以上、好ましくは１５質量％以上とする。製鋼スラグの全鉄含有量が１０質量％未満では、鉄分の溶出が不足し、浮泥の改質が不十分となる。全鉄含有量の上限は特にないが、製鋼スラグの資源化の観点からは、全鉄含有量が高すぎると不経済であるため、３０質量％程度を上限とするのが合理的である。
【００２１】
また、浮泥改質材中での製鋼スラグの含有量（割合）は、浮泥の改質効率の面から６０質量％以上とする。浮泥改質材中での製鋼スラグの含有量の上限はなく、全量が製鋼スラグであってもよい。
浮泥改質材が製鋼スラグ以外の材料を含む場合、その材料としては、有害物質の溶出がないものであれば任意のものを用いることができ、例えば、他の鉄鋼スラグなどのスラグ類、天然砂、天然砕石、浚渫砂などの天然材、建設残土、廃コンクリートなどの１種以上を用いることができる。
【００２２】
浮泥改質材の空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）は２０体積％以上、好ましくは４０体積％以上とする。ここで、本発明における浮泥改質材の空隙率とは、ＪＩＳ  Ａ１１０４に準拠して実積率を求め、この実積率から求めた空隙率とする。
浮泥改質材の空隙率が小さいと、製鋼スラグから溶出した成分（鉄成分、カルシウム成分）が浮泥に到達するまでの通り道が確保できず、溶出成分が浮泥に到達しにくくなる。浮泥改質材の空隙率を２０体積％以上、好ましくは４０体積％以上とすることにより、製鋼スラグからの溶出成分が浮泥に到達するまでの通り道が十分確保できる。ここで、浮泥改質材の空隙率は、浮泥改質材の粒度分布や粒子形状などを変えることで調整することができ、例えば、浮泥改質材の粒度分布を狭くすること、或いは浮泥改質材の粒子を異形状（非球状）とすることにより、浮泥改質材の空隙率を大きくすることができる。
【００２３】
浮泥改質材として使用する製鋼スラグの塩基度［質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ２］は、３以下が好ましく、２以下がより好ましい。製鋼スラグの塩基度が３を超えると、スラグ直上水およびスラグ間隙水のｐＨが高くなりすぎるおそれがある。スラグ間隙水のｐＨが高くなりすぎると、酸化還元電位が低下して硫酸還元菌の活性を高めてしまうおそれがある。また、塩基度が２以下であれば、エージング期間中にスラグ中に含有される金属鉄の酸化量が増大し、さらに好ましい状況となる。溶鉄の酸化精錬で発生する塩基度が３以下の製鋼スラグは、遊離ＣａＯの含有量が非常に低いため、エージング前後での粒径変化は顕著ではない。したがって、エージング処理を実施しないでも、水中に敷設後に、ＣａＯの水和反応による膨張でスラグ粒子が崩壊したり、粉化したりする問題はなく、上述したエージング処理は、水酸化鉄の生成促進を目的に実施することになる。
【００２４】
塩基度の下限は特にないが、製鋼スラグでは、一般的に０．５以上であり、溶出水が弱アルカリ性〜アルカリ性になるのが一般的である。ただし、塩基度が高いスラグは、エージング期間を長くすることでアルカリ溶出を低減することができ、例えば、塩基度が３を超えるスラグでは、１２ヶ月以上自然エージング処理することが望ましく、２４ヶ月以上自然エージング処理することがさらに望ましい。これは、エージングにより表面が炭酸化し、安定化するためである。
また、水底（底質）上での浮泥改質材の敷設厚さは特に制限はないが、１００ｍｍ以上が好ましく、２００ｍｍ以上がより好ましい。
【００２５】
本発明によれば、敷設された浮泥改質材から浮泥に鉄成分およびカルシウム成分が供給されることで、浮泥を溶存硫化物や栄養塩（リン酸態リンなど）の溶出が抑制されるとともに、硫化水素の発生が抑制され、巻き上げられた場合も再堆積しやすい性状に改質することができる。鉄成分により浮泥（間隙水）中の硫化物の溶出が抑制されるのは、スラグ中から溶出する鉄成分が二価または三価の鉄イオンまたはその錯体イオンの形態で溶出し、海水交換や拡散により浮泥（間隙水）に供給され、下記（1）〜（3）に示すように硫化物と反応して、無害な硫化鉄（ＦｅＳ、ＦｅＳ２）や単体硫黄（Ｓ）を生成させるためである。
ＨＳ−＋Ｆｅ２＋→ＦｅＳ＋Ｈ＋        …（1）
ＨＳ−＋２Ｆｅ３＋→Ｓ０＋２Ｆｅ２＋＋Ｈ＋        …（2）
ＦｅＳ＋Ｓ０→ＦｅＳ２        …（3）
【００２６】
また、カルシウム成分により浮泥（間隙水）中のリン酸態リンの溶出が抑制されるのは、カルシウム成分はカルシウムイオンの形態で溶出し、海水交換や拡散により浮泥（間隙水）に供給され、リン酸カルシウムを生成するためである。
浮泥の巻き上げを抑制するメカニズムは、下記のように推定される。浮泥中のシリカ（ＳｉＯ２）成分がカルシウムイオンと反応し、水和物をつくる。このときに浮泥はカルシウムが凝集・粗大化する。このため、浮泥巻き上げによる再懸濁が抑制される。
【００２７】
本発明において、浮泥の改質効果をより高めるには、さらに以下のような条件を満たすことが望ましい。
浮泥改質材の粒度は、粒径１０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であることが好ましく、さらに、粒径２０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であることがより好ましい。浮泥改質材がこのような粒度を有することにより、製鋼スラグから溶出した鉄成分を浮泥に供給することが容易になる。すなわち、浮泥改質材の粒子間の空間を大きくすることで、海水交換や拡散による鉄成分の浮泥への供給が起こりやすくなる（溶出した鉄成分が浮泥に移動しやすくなる）ためである。同じ空隙率の場合、大きい粒径のほうが拡散や海水交換が起こりやすくなる。
【００２８】
また、浮泥改質材を構成する製鋼スラグの粒度は、成分の溶出性と空隙率の両方を確保する観点から、粒径１ｍｍ以下の割合が５〜３０質量％であることが好ましい。したがって、浮泥改質材が製鋼スラグのみからなる場合には、製鋼スラグの粒度は、この粒度条件に加えて、粒径１０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であることが好ましく、さらに、粒径２０ｍｍ以上の割合が７０質量％以上であることがより好ましい。
【００２９】
浮泥改質材として使用する製鋼スラグは相当量の遊離ＣａＯを含有しており、この遊離ＣａＯによる施工時のアルカリ上昇を防止するため、製鋼スラグは３ヶ月以上大気エージングしたものであることが好ましい。
水底に敷設された浮泥改質材（浮泥改質材層）の上面は、スラグが露出しやすい場所をつくるために、すなわち、厚い浮泥が堆積しても施工域全面でスラグの効果がなくなるほど埋もれてしまわないようにするために、図２に示すように適当な高低差がある起伏を有することが好ましい。また、起伏があると底層流による海水交換が起きやすくなるため好ましい。起伏の高低差は、小さすぎると効果が乏しく、一方、大きすぎると浮泥と接触する機会が少ない部位が多くなるため、５〜１００ｃｍ程度が好ましい。また、起伏は単位面積当たり（例えば５〜１０ｍ四方）の高低差が５〜１００ｃｍとなるようにするのが好ましい。
【００３０】
本発明では、底質上に直に浮泥改質材を敷設してもよいが、浮泥改質材の下層に底質改質材を敷設すること、すなわち、水底の底質上に底質改質材を敷設した後、この底質改質材の上に浮泥改質材を敷設する（底質改質材と浮泥改質材を相前後して敷設する）ようにしてもよい。これにより、浮泥の改質とともに、既存の底質の改質を同時に行うことができる。
底質改質材としては、浮泥改質材と同様、全鉄含有量が１０質量％以上の製鋼スラグを６０質量％以上含み、空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）が２０体積％以上のものが好ましい。その理由は、浮泥改質材と同様である。また、底質改質材とこれに含まれる製鋼スラグの好ましい条件も、さきに述べた浮泥改質材と同様である。
【００３１】
底質改質材は、底質と混ざり合うことにより効果を発揮し、硫化物の溶出や硫化水素の発生を抑える。
なお、本発明において、底質改質材として浮泥改質材の条件を満足する材料を用いる場合、底質と混ざり合った部分が底質改質材（底質改質材層）であり、その上の底質と混ざりあっていない部分が浮泥改質材（浮泥改質材層）である。したがって、１回の投入で敷設された場合でも、底質中に埋入して混ざり合った部分が底質改質材（底質改質材層）、その上の底質と混ざりあっていない部分が浮泥改質材（浮泥改質材層）ということになる。
【００３２】
本発明を海域に適用する場合、浮泥改質材を敷設する前の水底（底質）上に既に浮泥が堆積していることが多いが、その浮泥堆積厚さが１５ｃｍ未満の場合、敷設された浮泥改質材が底質（水底を構成する既存の底質）と混ざり合わない層が５ｃｍ以上あれば、浮泥の改質を効果的に行うことができること、一方、浮泥堆積厚さが１５ｃｍ以上の場合は、１５ｃｍを超える分を浮泥改質材の空隙内に取り込む必要があり、その分の層厚を加えることで、浮泥の改質を効果的に行うことができることが判った。
【００３３】
このため本発明の好ましい一実施形態では、浮泥改質材を敷設する前の水底での浮泥堆積厚さｔ１（ｃｍ）に応じて、下記（1）、（2）式を満足する敷設厚さｔ２（ｃｍ）で浮泥改質材を敷設する。
・浮泥堆積厚さｔ１が１５ｃｍ未満の場合
浮泥改質材の敷設厚さｔ２≧底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３＋５  …（1）
・浮泥堆積厚さｔ１が１５ｃｍ以上の場合
浮泥改質材の敷設厚さｔ２≧底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３＋５＋｛（浮泥堆積厚さｔ１−１５）／（浮泥改質材の空隙率／１００）｝  …（2）
但し  底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３：敷設厚さｔ２で敷設された浮泥改質材のうち、水底を構成する既存の底質と混ざり合った浮泥改質材の厚さ（ｃｍ）
【００３４】
浮泥改質材を水底に敷設（施工）した際、その敷設層の下部が水底を構成する底質（既存の底質）にめり込み、浮泥改質材粒子間の空隙が底質で埋められ、浮泥改質材と底質が混ざり合った層となる。上述したように、この底質と混ざり合った敷設材料は底質改質材として機能する。「底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３」とは、そのような層の厚さ、すなわち、敷設厚さｔ２で敷設された浮泥改質材のうち、水底を構成する既存の底質と混ざり合った浮泥改質材の厚さを指す。
【００３５】
この底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３は、対象海域（水底）において、使用する浮泥改質材であらかじめ測定しておく必要がある。この測定方法としては、対象海域（水底）において、内径１５ｃｍ以上のパイプ（アクリルパイプなど）を用いて底質のコアサンプル（厚さ２０ｃｍ以上）を採取する。この底質を採取したパイプを立てて置き、パイプ内の底質上に海水を５０ｃｍ高さ以上充填して静置した後、パイプ内に層厚３０ｃｍ程度となるように浮泥改質材を装入して静置する。装入時に巻き上がった底質がほとんど沈降したのち、パイプ外周の４箇所以上において浮泥改質材と底質の混合部の厚さを計測し、その平均値を「底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３」とする。
【００３６】
この実施形態は、例えば、以下のようにして実施する。本発明を適用する海域において、後述する方法（「海上保安庁 水路測量業務準則施行細則 第８節 底質調査」に記載の方法）で「浮泥堆積厚さｔ１」を測定するとともに、上記の方法で「底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３」を測定する。
そして、例えば、浮泥改質材の空隙率５０％、底質と混ざり合う浮泥改質材の厚さｔ３が３ｃｍの場合であって、浮泥堆積厚さｔ１が１２ｃｍの場合には、上記（1）式に従い３＋５＝８ｃｍ以上の敷設厚さｔ２で浮泥改質材を敷設する。一方、浮泥堆積厚さｔ１が１８ｃｍの場合には、上記（2）式に従い３＋５＋｛（１８−１５）／（５０／１００）｝＝１４ｃｍ以上の敷設厚さｔ２で浮泥改質材を敷設する。
【００３７】
また、浮泥改質材の敷設後、その上に堆積する浮泥の厚さが厚くなると浮泥改質の効果が低下してくるので、浮泥改質の効果を持続させるために、浮泥改質材の上に堆積する浮泥の厚さに応じて、浮泥改質材を追加的に敷設することが好ましい。
具体的な方法としては、事前に、敷設された浮泥改質材の上に堆積する浮泥の厚さと浮泥間隙水の水質との関係を調査し、浮泥間隙水の水質が悪化すると判断される限界浮泥厚さｘを求めておき、浮泥改質材が敷設された水底において、浮泥改質材の上に堆積する浮泥の厚さを計測し、この浮泥の厚さが限界浮泥厚さｘを超える前または限界浮泥厚さｘを超えた時点で浮泥改質材を追加的に敷設することが好ましい。浮泥改質材を追加的に敷設するタイミングは、計測された浮泥の厚さが「限界浮泥厚さｘを超える前」または「限界浮泥厚さｘを超えた時点」のいずれでもよいが、前者の方がより好ましい。
【００３８】
ここで、浮泥の厚さの計測は、「海上保安庁 水路測量業務準則施行細則 第８節 底質調査」に記載の方法で測定することができる。この方法は、図３に示すように、浮泥の上面位置を音響測深機によって測定するとともに、浮泥と底質の境界位置を円錐型錘により測定し、両測定値から浮泥の厚さを求めるものである。
また、限界浮泥厚さｘを決めるための浮泥間隙水の水質の評価基準としては、例えば、浮泥改質材の施工前に測定した浮泥間隙水中の硫化物濃度（例えば２０ｍｇ／Ｌ）の例えば１／２（１０ｍｇ／Ｌ）となる浮泥厚みに達した場合に、「浮泥間隙水の水質悪化」と評価する。
【００３９】
本発明の浮泥改質材は、以上述べた浮泥の改質方法に用いられる材料、すなわち水底に懸濁物質が沈降・堆積することにより生じる浮泥を改質するために水底に投入される材料であり、全鉄含有量が１０質量％以上の製鋼スラグを６０質量％以上含み、空隙率（但し、浮泥改質材全体の体積に対する浮泥改質材の粒子間の隙間の割合）が２０体積％以上である浮泥改質材である。この浮泥改質材の好ましい条件（浮泥改質材を構成する製鋼スラグの好ましい条件を含む）は、上述した通りである。
【実施例】
【００４０】
［実施例１］
図１に示すような試験装置を用い、以下のような試験を行った。大型水槽内に設置された水槽（内径１４ｃｍ）内に、実海域から採取したヘドロ状底質（高さ１０ｃｍ）を入れ、その上に敷設材料として全鉄含有量が異なる種々の製鋼スラグを投入し、ヘドロ状底質の上部と製鋼スラグが高さ３ｃｍ程度で入り混じるような状態をつくった。その上に、敷設材料として製鋼スラグを５ｃｍ厚になるように上置きし、さらに、その上に実海域から採取した浮泥を種々の厚みで投入した。その後、静かに海水を入れ、蓋をして気密性を保持した。製鋼スラグとしては、溶銑予備処理スラグである脱リンスラグ（塩基度［質量％ＣａＯ／質量％ＳｉＯ２］：１．３、粒径１０ｍｍ以上の割合：７０質量％、粒径２０ｍｍ以上の割合：３０質量％、粒径１ｍｍ以下の割合：１０質量％、空隙率：５０体積％）を用いた。また、比較のために、製鋼スラグに代えて天然砂をヘドロ状底質上に上置きしたもの、製鋼スラグや天然砂などの敷設材料を上置きしないでヘドロ状底質と人工海水のみを入れたものを作製し、対照試料とした。
【００４１】
試験開始後２０日目に、敷設材料の上に堆積した浮泥の中央部から間隙水（浮泥間隙水）を採取し、その水質を測定した。測定した水質は、浮泥間隙水のｐＨ、溶存硫化物濃度、リン酸態リン濃度、アンモニア態窒素濃度、溶存酸素濃度、硫化水素ガス濃度（気相中の硫化水素濃度）である。その結果を、敷設材料の種類および全鉄含有量、浮泥の厚みとともに表１に示す。
【００４２】
表１によれば、敷設する製鋼スラグの全鉄含有量が高いほど、浮泥間隙水の溶存硫化物濃度、リン酸態リン濃度、アンモニア態窒素濃度および硫化水素ガス濃度は低くなり、溶存酸素濃度は高くなる。特に、本発明例（ただし、浮泥厚みが１５ｃｍのNo.１０を除く）では、溶存硫化物濃度≦０．２ｍｇ／Ｌ、リン酸態リン濃度≦３．４ｍｇ／Ｌ、アンモニア態窒素濃度≦２２ｍｇ／Ｌ、硫化水素ガス濃度＜０．１ppm溶存酸素濃度≧０．４ｍｇ／Ｌであり、浮泥の改質が適切になされることが判る。
【００４３】
【表１】
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【００４４】
［実施例２］
敷設材料として、製鋼スラグ（実施例１のNo.４と同じ製鋼スラグ）とその他の材料で構成される混合材料を用いた。その他の材料として、天然石とコンクリート殻を用い、製鋼スラグ：その他の材料の質量比率を８０：２０、６０：４０、４０：６０とした。製鋼スラグの空隙率は５０体積％であるが、混合材料の空隙率も５０体積％になるように調整した。
試験方法は実施例１と同様であり、試験開始後２０日目に、敷設材料の上に堆積した浮泥の中央部から間隙水（浮泥間隙水）を採取し、その水質を測定した。その結果を、敷設材料の種類および浮泥の厚みとともに表２に示す。
表２によれば、本発明例ではいずれも良好な結果が得られているが、製鋼スラグの割合が６０質量％未満の敷設材料を用いた比較例では、浮泥間隙水の溶存硫化物濃度、アンモニア態窒素濃度、硫化水素ガス濃度が特に高くなっている。
【００４５】
【表２】
0006288049.tif 000003
【００４６】
［実施例３］
敷設材料として、実施例１のNo.４と同じ化学成分の製鋼スラグであって、空隙率と粒度が異なるものを用いた。
試験方法は実施例１と同様であり、試験開始後２０日目に、敷設材料の上に堆積した浮泥の中央部から間隙水（浮泥間隙水）を採取し、その水質を測定した。その結果を、敷設材料の構成および浮泥の厚みとともに表３に示す。
表３によれば、本発明例ではいずれも良好な結果が得られているが、空隙率が２０体積％未満の敷設材料（製鋼スラグ）を用いた比較例では、浮泥間隙水の溶存硫化物濃度、リン酸態リン濃度、アンモニア態窒素濃度、硫化水素ガス濃度が特に高くなっている。
【００４７】
【表３】
0006288049.tif 000004
【００４８】
［実施例４］
敷設材料として、実施例１のNo.４と同じ製鋼スラグを用い、敷設された敷設材料の上面に起伏を設けた。
試験方法は実施例１と同様であり、試験開始後２０日目に、敷設材料の上に堆積した浮泥の中央部から間隙水（浮泥間隙水）を採取し、その水質を測定した。その結果を、起伏の有無と高低差、浮泥の厚みとともに表４に示す。
表４によれば、敷設された敷設材料の上面に起伏を設けることにより、浮泥間隙水のリン酸態リン濃度、アンモニア態窒素濃度が低下し、溶存酸素濃度が高くなっている。
【００４９】
【表４】
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【００５０】
［実施例５］
事前に、浮泥改質材の上に堆積する浮泥の厚さと浮泥間隙水の水質との関係を調査したところ、ある海域の浮泥の元の浮泥間隙水の硫化物濃度は２０ｍｇ／Ｌであった。
実施例１と同様に、水槽内に、実海域から採取したヘドロ状底質（高さ１０ｃｍ）を入れ、その上に製鋼スラグ（実施例１のNo.４と同じ製鋼スラグ）を投入し、ヘドロ状底質の上部と製鋼スラグが高さ３ｃｍ程度で入り混じるような状態をつくった。その上に製鋼スラグ（実施例１のNo.４と同じ製鋼スラグ）を５ｃｍ厚になるように上置きした。さらに、その上に実海域から採取した浮泥を種々の厚みで投入した。浮泥間隙水の溶存硫化物濃度が１０ｍｇ／Ｌ（＝元の浮泥の溶存硫化物濃度の１／２）となる限界浮泥厚さｘを求めたところ、ｘ＝２０ｃｍであった。この状態で新たに製鋼スラグを５ｃｍ厚敷設したところ、浮泥間隙水の溶存硫化物濃度は０．５ｍｇ／Ｌに減少した。
【００５１】
［実施例６］
敷設材料として、実施例１のNo.４で用いたものと同じ製鋼スラグを用いた。
試験方法は実施例１と同様であり、ヘドロ状底質の上に製鋼スラグを投入し、ヘドロ状底質の上部と製鋼スラグが高さ３ｃｍで混ざり合う層を作り、その上に製鋼スラグを厚さ変えて上置きしてスラグ層（浮泥改質材層）を形成した後、その上に浮泥を種々の厚みで投入した。試験開始後２０日目に、敷設材料の上に堆積した浮泥の中央部から間隙水（浮泥間隙水）を採取し、その水質を測定した。その結果を、敷設材料の敷設厚さ、浮泥の厚み、（1）式又は（2）式を満足する敷設材料（浮泥改質材）の最小敷設厚さ等とともに表５に示す。
表５によれば、敷設材料（浮泥改質材）を（1）式又は（2）式を満足する厚さで敷設することにより、特に浮泥間隙水の溶存硫化物濃度と硫化水素ガス濃度が低減している。
【００５２】
【表５】
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【図１】
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【図２】
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【図３】
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