(57)【要約】【課題】本発明は、沖縄や鹿児島県奄美群島や東京都小笠原諸島などの亜熱帯の島々で、まとまった強い雨が降ると開発現場や農地、米軍演習場などから土壌が流出して、美しいサンゴ礁の海を濁らせる赤土汚染現象を軽減させるための赤土等の流出防止方法とそのための浄水処理剤に関する。【解決手段】国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水に活性炭を混入し、微粒子状の懸濁物質を吸着させた後、一次貯留して沈殿させ、及び／または濾材により濾過透水させることによりにごりの濃度を低減した後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法と、廃タイヤを乾留、燃焼、熱分解などの熱処理をすることにより炭化した後分離回収した炭化物を賦活して成した粉末状、粒状、ペレット状の活性炭を主体とした赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水から微粒子状の懸濁物質を吸着除去させるための浄水処理剤である。【選択図】      図１
2005034793.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水に活性炭を混入し、微粒子状の懸濁物質を吸着させた後、一次貯留して沈殿させ、及び／または濾材により濾過透水させることによりにごりの濃度を低減した後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法。
【請求項２】
透水性を有する底部濾材及び／またはその地下部濾材に活性炭を含有させてなる浸透池に、国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水を流入させ、前記濾材中を地下透水させることにより、濾材中に含まれる活性炭素により懸濁物質の微粒子を吸着除去させ、にごりの濃度を効率的に低減した後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法。
【請求項３】
沈殿池に、国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水を流入させる際に、活性炭を混入させるか、または当該流入濁水を流入させたあと活性炭を混入させるかして、懸濁物質懸濁物質の微粒子を吸着させて沈殿し易くした後、一次貯留して沈殿させることによりにごりの濃度を効率的に低減し、その後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法。
【請求項４】
国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水を、活性炭を混入した濾材を通すことにより、微粒子状の懸濁物質を吸着させながら濾過透水させ、にごりの濃度を低減した後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法。
【請求項５】
活性炭が、木質系、椰子殻系、石炭系、廃タイヤ系の炭化物を賦活させて粉末状、粒状、ペレット状の活性炭にしたものであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載する赤土等の流出防止方法。
【請求項６】
濾材が、砂又は珪藻土に活性炭を混入した混合濾材又は当該混合濾材を不織布または布で包んだ梱包濾材になしたものであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載する赤土等の流出防止方法。
【請求項７】
廃タイヤを乾留、燃焼、熱分解などの熱処理をすることにより炭化した後分離回収した炭化物を賦活して成した粉末状、粒状、ペレット状の活性炭を主体とした赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水から微粒子状の懸濁物質を吸着除去させるための浄水処理剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
沖縄や鹿児島県奄美群島や東京都小笠原諸島などの亜熱帯の島々で、まとまった強い雨が降ると開発工事現場や農地や軍演習場などから一般的に赤土等と呼ばれる土壌が流出して、美しいサンゴ礁の海を濁らせる赤土汚染現象というのが起こっており、これが川や海の環境を破壊するものとして社会問題になっている。本発明は、濁水処理により赤土汚染を少しでも軽減させるための赤土等の流出防止方法とそのための浄水処理剤に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記のように沖縄などの亜熱帯の島々では、強い降雨や開発工事現場や農地などの土壌が侵食され皮や海に流出し、水環境へ悪影響を与えるだけでなく、川や海、特に沿岸海域のサンゴ礁生態系を破壊し水産業や観光産業にも悪影響を及ぼしている。これを一般に赤土等汚染と称し、深刻な社会問題になっている。この赤土等と呼ばれる土壌は、赤い色をした土である国頭マージや、暗赤色土の島尻マージや、灰色土のジャーガルや当該ジャーガルの母岩であるクチャなどの破壊しやすい土壌母岩を含めた土壌の総称である。このような赤土等汚染は、従来より赤土等が流出しやすい自然要因と人間活動要因とが複合されて起こっているといわれている。
【０００３】
即ち、赤土汚染が起こる要因の第１は土壌条件である。本土のような温帯性気候では落ち葉などの有機物を豊富に含んだ腐植層が地表に厚くできている。その腐植層の有機物は土壌がバラバラになるのを押える結着材のような役割を果しているので、あまり土壌が流出する現象は起こらない。これに対し、亜熱帯地方である沖縄では、年間の平均気温が高いので、土壌動物や微生物などの活動が活発で、有機物の分解速度は温帯地域よりもかなり速いため、腐植層は極めて薄くなっている。そのため開発工事などで表土が剥ぎ取られると土壌は雨などでも簡単に侵食させバラバラになって流出することになる。また、クチャと呼ばれる泥岩は、太陽による乾燥と降雨による湿りを繰り返すうちに表層がぼろぼろに細かくなり、夕立程度の雨でも濁った水が発生する。その濁りの度合いは、赤土の５倍にもなっている。このように土壌の流出量が多量になると川や海に悪い影響をあたえることになるのである。
【０００４】
赤土汚染が起こる要因の第２は、地形条件である。一般的に、赤土等が分布しているのは急傾斜の山地や丘陵地であることが多いが、沖縄等の島々は、ほとんどの場合小さいので河川が短く急勾配である。このため陸上地域で流出した赤土等は短時間のうちに海まで運ばれてしまい、下流での赤土の堆積作用はほとんど期待できない。
【０００５】
赤土汚染が起こる要因の第３は、降雨条件である。亜熱帯地方の雨は、スコールのような強い降り方が多いので、裸地に雨が当たると容易に土壌の粒子が弾き飛ばされて、流出することになる。沖縄では、雨の侵食性の強さは、全国平均の３倍である。
【０００６】
赤土汚染が起こる要因の第４は、人間活動がきっかけになっている。赤土等汚染は上記のような自然要因だけで起っているわけではない。前記のような自然要因に開発などの山の緑を剥し裸地状態にするという人間活動が加わって初めて赤土汚染が引き起こされるのである。沖縄では、農用地、開発事業、米軍基地からの流出量が圧倒的に多く、三大流出源と呼ばれている。
【０００７】
沖縄県では、長年の間この赤土等汚染問題を解消しようと国や地方公共団体等が中心になって、種々の対策が講じられてきた。１９９５年１０月には、沖縄県赤土等流出防止条例が制定され、１９９６年１０月に施行され、開発行為によって発生する赤土等の流出を制限して河川や海域の汚濁の防止を図ることが定められ、汚水を排出するときは、浮遊物質量を２００ｍｇ／ｌ以下にすることが義務づけられた。そして、基本的に「濁水発生の抑制」「表流水のコントロール」「濁水の処理」という３つの対策が総合的におこなわれている。しかし、決め手になる解決策はまだ見出されていない。そこで、本発明者らは、赤土等汚染の実体を調査するとともに、上記対策のうち、濁水処理法に相当する新しい技術の開発に取組んだ。
【０００８】
本発明における赤土等というのは、一般的に赤土と呼ばれる国頭マージや暗赤色土の島尻マージや灰色土のジャーガルや当該ジャーガルの母岩であるクチャなどの破壊しやすい土壌母岩を含めた土壌等のことをいうが、詳細は次のようなものである。
【０００９】
国頭マージは,主に沖縄島、久米島、石垣島に分布する土壌で古生層粘板岩や石灰岩および洪積層等に由来する赤黄色土である。また、島尻マージは、主に沖縄島南部、宮古島に分布し珊瑚石灰岩を母材とする暗赤色土である。ジャーガルは、主に沖縄島中南部、宮古島に分布し泥灰質母材であるクチャに由来する残積性未熟土である。クチャとは、ジャーガルの母材である島尻層群泥岩である。これは岩石に分類されるが、軟質で地表面に露出すると日光による乾燥と降雨による湿潤を繰り返し、細かく破壊され粒子状になったものをいう。
【００１０】
陸の裸地から赤土等が雨によって河川や排水路などに運ばれ、最終的に濁水となって海に流出するが、その濁水中に混在する赤土等の土壌微粒子のことを懸濁物質という。この水中の固形物である懸濁物質は、土壌等から流出した土の粒子などの無機物や木の葉などが分解して細かくなった植物破片が主体であるが、生活排水や畜産排水に含まれる有機物なども一部含まれる。当該懸濁物質の大きさは、測定してみると、だいたい０．３μｍ〜０．１ｍｍ位であり、かなり細かい粒子から大きめの粒子まで含んでいる。図１は、濁水中に含まれている粒子を粒子別に区分し、その割合を示したものである。いずれの土壌から流出した濁水でも、０．０２ｍｍ以下の細かい粒子が９０％以上を占めていることが特徴である。このような細かい粒子は、沈みにくく、水の中を長く浮遊しながら移動するために、発生した場所から遠くはなれた河川や海域を汚染することになるのである。
【００１１】
沖縄県では赤土等の流出防止対策として基本的に「濁水発生の抑制」「表流水のコントロール」「濁水の処理」という３つの対策がおこなわれているが、それらについて具体的に説明すると、次の通りである。
【００１２】
第１の「濁水発生の抑制対策」として、濁水の発生源となる裸地の出現面積を少なくしたり、出現期間を短縮する方策である。具体的には、裸地面積をシートやススキで覆ったり、草や木を植えたりして早期保護を行っている。
【００１３】
第２の「表流水のコントロール対策」として、濁水が傾斜面を流れながら、流出濁水の勢いを抑えて侵食を防いだり、工事区域外の雨水が濁水に混入しないように分離することが行われている。
【００１４】
第３の「濁水の処理対策」として、濁水を一時貯留し、沈殿、ろ過などにより、濁りの濃度を低くした後、排出基準以下で排水をする方策である。
これらの方策は、ある程度の効果はもたらしたが、今の所決め手になる流出防止対策にはなっていない。
【００１５】
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
そこで本発明者は、前記対策のうち濁水の処理対策が最終処理対策であることに鑑み、濁りの濃度を効率的に低くする方法について鋭意研究した。
【００１７】
これまで、沖縄の開発事業においては、主に工事区域内に分布する土壌等の種類によって、赤土等流出防止の濁水の処理対策が行われてきたが、その方法は、これまでの調査研究に基づき、土壌の種類別による懸濁物質の物性や粒度や水分散性や沈降特性や浮遊物質の量などを充分考慮し、濁水の濃度や量などを把握したうえで、個別的に少しづつ工夫しながら濁水を一時貯留し、沈殿、ろ過する方法である。
【００１８】
島尻マージの場合：一般的に、島尻マージ単独であれば、降雨時に発生する濁水の浮遊物質濃度（ｓｓ濃度）は最高５０００ｍｇ／ｌ前後であり、濁水発生量も少なく、土粒子の沈降も比較的速いから、浸透池による地下浸透でも対策が充分可能である。
国頭マージの場合：国頭マージでは、降雨時の濁水濃度は、１万〜２万ｍｇ／ｌとやや高く、濁水発生量も多くなるが、土粒子の沈降速度は一般的にはやくなる。このような場合には、自然沈降式の沈殿池で充分対策が可能である。ただし、国頭マージのなかには、流出濁水のｐHがアルカリ性を示す場合があるが、この場合には、沈降速度が遅くなるため、自然沈降式の沈殿池では処理が困難となり、他の対策方法を考える必要がある。
クチャの場合：クチャでは、降雨時の濁水濃度が他の土壌に比べて３〜７万ｍｇ／ｌと最も高く、発生する濁水の量も多く、さらに土粒子の沈降速度も遅くなるから、自然沈降式の沈殿池だけでは処理が困難である。凝集剤の使用など他の方法を採用する必要がある。
島尻マージとクチャが混在する場合：クチャの量が３割程度混合すると、濁水濃度は、１〜５万mg／ｌに高くなり、沈降速度も遅くなる。このため、浸透池や沈降池による防止対策で十分な効果が期待できない。凝集式沈殿を採用するなど他の防止対策の検討が必要である。
島尻マージと国頭マージが混在する場合：国頭マージが混在すると、濁水濃度も１〜２万mg／ｌ程度まで高くなるが、沈降速度は国頭マージ単独並に速くなる。このため、浸透池による対策では、池の底にクラストを形成し濁水が浸透できずにオーバーフローすることが考えられる。これに対し、沈殿池による濁水処理では、土粒子の沈降がある程度速いなるため、十分対策が可能である。但し、国頭マージがアルカリ性を示すような場合だと、沈降速度がクチャ並に遅くなることがあるので、この場合には、十分注意する必要がある。
国頭マージとクチャが混在する場合：クチャの量により濁水の量や性質がかなり異なってくる。クチャの量が少なければ、濁水濃度も２〜３万mg／ｌで、沈降速度も国頭マージ並に速いなるから、自然沈降式の沈殿池による対策で十分可能となる。しかし、クチャの量が多くなると、濁水濃度も５万〜６万と高くなり、沈殿速度も遅くなるから沈殿池以外の対策を考える必要がある。
【００１９】
上記のように、これまでの対策は、赤土等の種類による水分散特性と沈降特性や水分散性懸濁物質量により、浸透池による地下浸透、自然沈降式による沈殿池、高分子凝集剤などを利用するものが提案され、実施されている。しかし、これでも十分な解決策とは言いがたく、赤土汚染による河川や海の環境破壊が進んでいるというのが現状である。
【００２０】
本発明者は、上記のような状況を踏まえて、濁水を一時沈殿、ろ過する際に、浄水処理効率を少しでも高める方法について工夫した。同じ発想として、流出濁水に高分子凝集剤を投入し、浮遊物質や微粒子状の懸濁物質を凝集させて、沈殿や地価浸透により浄水効率を高める方法が提案されてはいるが、高分子凝集剤が高価なことから大量に発生する赤土等流出防止対策としては、経済的な面から実用性がない欠点がある。また、高分子凝集剤は、本来分解しにくい物性をもっているので長期間残ってしまい、使用済みの濾材それ自体が、産業廃棄物となって新たな環境破壊原因になるおそれがある。
【００２１】
そこで本発明者は、土壌改良材として環境的によく、吸着作用を有するといわれている活性炭の特性に着目して、赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水から微粒子状の懸濁物質を吸着除去させることを促進する浄水処理剤として適しているのではないかと考えた。実験した結果、微粒子状の懸濁物質を吸着するのに非常に有効であることを見出した。
【００２２】
当該活性炭は、炭素を主体とした化合物が、不規則に集まっていて物質を吸着する細孔がたくさん開いている不定形構造になっていて、その細孔にいろいろな微細な物質が入り込み出にくくなる作用（吸着作用）を有していることが、一般に知られている。そこで、発明者は、赤土等の土壌から流出した濁水中には、０．０２ｍｍ以下の細かい粒子が９０％以上含まれていることに着目して、活性炭がこれらの細かい粒子を吸着するのに適しているのではないかと発想したのである。
【００２３】
活性炭を工業的に製造する場合は、原料として主に木炭、鋸屑、泥炭、ヤシ殻などを炭化した後、更に熱処理を行うことによってつくられている。本発明者は、産業廃棄物の再利用として廃タイヤを乾留、燃焼、熱分解などの熱処理をすることにより得た炭化物を分離回収したものを用いようとしたが、単なる炭化物の吸着力は弱く、利用には向いていなかった。そこで、当該炭化物を賦活して製造した活性炭を用いてみた。その賦活方法には、ガス賦活法と薬品賦活法とがある。前者のガス賦活法は、水蒸気、二酸化炭素、空気などを用いて７５０℃〜１１００℃の温度で製造する方法であり、後者の薬品賦活法は、塩化亜鉛、リン酸、硫酸などを原料にして５００℃〜８００℃の温度で製造する方法である。このような炭化物の賦活により、原料の炭素骨格が壊れて更に微細な孔が生じている活性炭になった。当該活性炭の形状は、一次加工したままの粉末や粒状のもので良いが、これを破壊状、円柱状、球状、ペレット状などの二次加工したものであっても良いこと勿論である。当該活性炭の性質は、次の通りである。
【００２４】
＜活性炭の性質＞
（項  目）    （形  状）    （硬  度）      （比表面積）        （平均細孔径）
（％）      （ｍ２／ｇ）            （ｎｍ）
木質系          粉末状        ６５            ９００〜１４００    ２０〜８０
ヤシ殻系        破砕状        ９０以上        ９００〜１３００    ２０〜３５
石炭系        破砕・柱状      ９０以上        ９００〜１２００    ２０〜５０
廃タイヤ系      粉末状        ９０以上        ９００〜１２００    ２０〜７０
【００２５】
本発明者は、当該活性炭を赤土等の濁水に投入したところ、浮遊物質をはじめとして微粒子状の懸濁物質を一度に且つ瞬間的に多くの量を引き寄せ効率良く吸着する作用のあることがわかった。その吸着作用は強く、単に物理的吸着だけではなく、化学的吸着作用もあると思われる。炭素化率を高め十分に賦活させた活性炭は、多孔質な不定形構造になっているので、その構造内部に永久分極性（プラスとマイナスの両極性が分散している状態）を有していると考えられる。即ち、当該活性炭は、分極による静電引力により様々な物質を引き寄せ、吸着して強力に排除・分解する性質を持っているため、微粒子状の浮遊物質や懸濁物質は、その静電引力により非常に効率良く吸着して浄水処理をするとともに、質量が大きくなって沈殿し易くしなって効率的に浄水処理することができるとの知見を得た。
また、当該活性炭を赤土等の濁水に投入したところ、脱色作用、脱臭作用に優れており、濾過速度を改善する効果に優れていることが解った。
【００２６】
本発明者は、このような活性炭の新しい技術知見に基づいて本発明に係る赤土等の流出防止方法とそのための浄水処理剤を開発せんとしたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
特許を受けようとする第１発明は、国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水に活性炭を混入し、微粒子状の懸濁物質を吸着させた後、一次貯留して沈殿させたり、または濾材により濾過透水させることにより、にごりの濃度を低減した後、排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法である。
【００２８】
当該第１発明は、赤土等の流出防止方法の基本発明である。流出濁水に活性炭を混入させることにより懸濁物質を吸着させて除去させたり、沈殿し易くする技術である。その吸着作用が強く、単に物理的吸着だけではなく、化学的吸着作用も行われているので、効率が良い。
【００２９】
特許を受けようとする第２発明は、透水性を有する底部濾材及び／またはその地下部濾材に活性炭を含有させてなる浸透池に、国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水を流入させ、前記濾材中を地下透水させることにより、濾材中に含まれる活性炭素により懸濁物質の微粒子を吸着除去させ、にごりの濃度を効率良く低減した後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法である。
【００３０】
当該第２発明は、従来より流出防止対策としておこなわれてきた浸透池を用いた濾過式浄水処理方法の処理能力を改善し、当該浸透池方式の実用性を増すようにした発明である。本発明は底部にある濾材に活性炭を含有させたうえで地下透水させることにより、懸濁物質を活性炭に吸着させて，従来より効率良く浄水処理する方法である点に特徴がある。
【００３１】
特許を受けようとする第３発明は、沈殿池に、国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水を流入させる際に、活性炭を混入させるか、または当該流入濁水を流入させたあと活性炭を混入させるかして、懸濁物質の微粒子を吸着させて沈殿し易くした後、一次貯留して沈殿させることによりにごりの濃度を効率的に低減し、その後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法である。
【００３２】
当該第３発明は、従来より流出防止対策としておこなわれてきた沈殿池を用いた自然沈降方式による浄水処理方法の処理効率を改善し、当該沈殿池方式の実用性を増すようにした発明である。本発明は流出濁水に活性炭を混入させ、懸濁物質の微粒子を吸着させて質量を大きくして沈殿し易くしたうえ、自然沈降させることにより従来より迅速に沈殿し、効率良く浄水処理する方法である。
【００３３】
特許を受けようとする第４発明は、国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水を、活性炭を混入した濾材を通すことにより、微粒子状の懸濁物質を吸着させながら濾過透水させ、にごりの濃度を低減した後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法。
【００３４】
当該第４発明は、流出濁水を、活性炭または活性炭を混入した濾材を通すことにより、微粒子状の懸濁物質を吸着させながら濾過透水させ、にごりの濃度を低減させるものである。ここでいう活性炭または活性炭を混入した濾材というのは、濾材が活性炭だけでも良いし、砂，セラミック、繊維など濾材として適当な材質のもと活性炭とを組み合わせた複合濾材にしても良いこと勿論である。活性炭を混入することにより、懸濁物質の吸着作用が強化され、効率的な浄水処理ができるようになった。
【００３５】
特許を受けようとする第５発明は、活性炭が、木質系、椰子殻系、石炭系、廃タイヤ系の炭化物を賦活させて粉末状、粒状、ペレット状の活性炭にしたものであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載する赤土等の流出防止方法である。
【００３６】
当該第５発明は、濾材である活性炭の範囲を特定したものであるが、浄水用であるから出来れば炭素化率が高く、高温で賦活させ比表面積の広いもので、不定形構造になっている活性炭が望ましい。しかも、沈殿効率を考慮すると１０メッシュ以上の粉末状、粒状、ペレット状活性炭であることが望ましい。尚、濾材である活性炭は、微生物の住家にもなり肥料成分ともなる土壌改良材であり、濾材として使用した後の赤土等のいっぱい吸着した濾材残渣は、それ自体で改良土壌として農業に役立つものになっているので、再利用が極めて容易である。
【００３７】
特許を受けようとする第６発明は、濾材が、砂又は珪藻土に活性炭を混入した複合濾材又は当該混合濾材を不織布または布で包んだ梱包濾材になしたものであることを特徴とする請求項１、請求項２、請求項３又は請求項４に記載する赤土等の流出防止方法である。
【００３８】
当該第６発明は、濾材として、濾過性能が良く、経済的で、入手しやすい実用性の高い実施態様項である。
【００３９】
特許を受けようとする第７発明は、廃タイヤを乾留、燃焼、熱分解などの熱処理をすることにより炭化した後分離回収した炭化物を賦活して成した粉末状、粒状、ペレット状の活性炭を主体とした赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水から微粒子状の懸濁物質を吸着除去させるための浄水処理剤である。
【００４０】
当該第７発明は、赤土等の流出濁水から微粒子状の懸濁物質を吸着除去させ浄水させるのに好適な浄水処理剤である。
【発明の効果】
【００４１】
叙上のように本発明は、赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水に活性炭を混入したり、接触させることによりその微粒子状の懸濁物質を効率良く吸着させるので、その後に沈殿させたり、濾材により濾過透水させると、にごりの濃度を効率的に低減させることが出来るものである。
【００４２】
赤土等の懸濁物質は、活性炭に単に物理的吸着だけではなく、化学的吸着作用も行われているので、その浄水処理効率が非常に良い。その浄水処理に際しては、特に脱色作用、脱臭作用、濾過速度の改善効果において優れている。
【００４３】
従って、赤土等の流出防止対策の濁水の処理対策として、従来から行われていた沈殿池を利用した自然沈降式の浄水処理であっても、浸透池を利用した地下浸透方式の浄水処理であっても、浄水処理剤として活性炭を使用して微粒子状の懸濁物質を吸着させると、その効率が向上し、実用性が高くなる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４４】
本発明を実施するための最良の形態は、赤土等の土壌の種類や特性と懸濁物質の含有量と濁水量とを調べて活性炭の量を計算して、必要な量の活性炭を混入させ、微粒子状の懸濁物質を十分吸着させた後、沈殿池などで一次貯留して沈殿させたうえ、活性炭を混入させた濾材を濾過透水させることにより、にごりの濃度を低減して、浮遊物質量を２００ｍｇ／ｌ以下にしたうえで、排水するようにする赤土等の流出防止方法である。
【００４５】
本発明の実施例に用いた活性炭は、廃タイヤ系の炭化物を賦活させて得られたものを利用した。その理由は、廃タイヤには、カーボン等の炭化物が１５％〜３５％構成成分として含まれていること、しかも年間一億四千万本というおびただしい量の廃タイヤが発生しており、廃タイヤを再資源化が強く要請されていること、それに近年、環境保全の見地から廃タイヤを原料として、廃ポリマーの資源化技術の開発と、副生する炭素分の高付加価値化（高機能活性炭化）技術が開発され、事業性をもった環境技術として展開され始めていることなどを考慮してのことである。
【００４６】
本発明者は、当初このように廃タイヤを熱処理（乾留）して廃ポリマーを油化したり、燃焼させたとき残留する炭化物（黒色粒子）の再利用を考えたが、それは一部分が活性を帯びておるだけで吸着作用は弱いものであった。そこで、水蒸気を添加して賦活させることにより活性炭にし、これを利用して赤土等の流出濁水に混入してから沈殿させたり、濾過透水したところ、浮遊物質は活性炭に吸着されてフロックを形成し、急速に沈降するとともに濾過透水によって懸濁物質がほぼ完全に除去され、透明度の高い清水となって排水されることを見出した。そこで当該活性炭を用いて赤土等の流出濁水処理をおこなった際の実験をした。
【実施例１】
【００４７】
実験により、赤土等の濁水の沈降速度と、これに活性炭を入れたときの沈降速度とを比較する沈降実験をし、その差異を観察した。以下に述べる。
【００４８】
まず、赤土等の種類である島尻マージと国頭マージ及びジャーガル・クチャの沈降特性を調査した。それぞれの土壌の懸濁液の初期濃度を５０００mg／ｌに調製設定し、それぞれの濁水をガラス水槽に入れて静置し、その懸濁物質の沈降状態を観察した。
その結果は図２の通りである。国頭マージの場合には、沈降開始から２〜３分でフロックを形成し、成長しながら凝集性沈降をすることがわかった。このため、５分後には、その懸濁質濃度は、３００mg／ｌと急減し、２４時間後には４．５mg／ｌと低い状態になった。
これに対し、ジャーガル・クチャは、肉眼ではフロック掲載が認められず、個々の土粒子が独立して自然沈降しようとしているので、６０分後の懸濁質濃度は４６００mg／ｌと高い状態を維持していた。従って、土粒子の沈降は非常に遅くなることが解った。従って２４時間経過しても７００mg／ｌとかなり高い状態にある。
更に、島尻マージは、５〜６分経過後からフロックの形成がみられたが、ほとんど成長せずそのまま成長せずにそのまま沈降する。そのため、６０分経過後の懸濁質濃度は２０００mg／ｌであった。そして２４時間後には８７mg／ｌと中間的な沈降特性を示した。
【００４９】
これに対し、それぞれの土壌の懸濁液の初期濃度を５０００mg／ｌに調製設定したものに、５０ｍｇ／ｌの活性炭を混入したうえ、それぞれの濁水をガラス水槽に入れて静置し、その懸濁物質の沈降状態を観察した。その結果は、図３の通りである。
すると、国頭マージの場合には、沈降開始から２〜３分でフロックを形成し、これが急速に成長しながら凝集性沈降を始めた。そして５分後には、その懸濁質濃度は、１００mg／ｌと急減し、２４時間後には２．０mg／ｌと低い状態になった。
また、ジャーガル・クチャについても活性炭を中心としたフロックの形成が認められ、これが成長しながら土粒子が急速に沈降した。その結果、１０分後には、その懸濁質濃度は、９００mg／ｌと急減し、６０分後の懸濁質濃度は１６０mg／ｌと急減し、２４時間経過しても７mg／ｌと低くなった。
また、島尻マージは、２〜６分でフロックの形成がみられたが、これが成長しながら急速に沈降する。そのため、１０分後には、その懸濁質濃度は、１２０mg／ｌと急減し、６０分経過後の懸濁質濃度は８５mg／ｌとなり、２４時間後には４，８mg／ｌと低くなることが解った。
【００５０】
この実験の結果、活性炭は、懸濁物質の水中におけるフロック形成を助け、沈降速度を速める効果があることが解った。特に、浮遊物質の多いジャーガル・クチャに使用した場合に、大きな効果を発揮することがわかった。従って、当該活性炭を沈殿池方式の濁水処理において、使用すると大きな浄水効果を発揮することが期待される。ただし、赤土等はそれぞれの土壌特性が大きく変わるので、その種類、混合割り合い、懸濁質濃度、浮遊物質の割り合い、濁水の量などを十分考慮して、活性炭の添加量や、混入タイミングを工夫し、調製する必要がある。
【実施例２】
【００５１】
次に赤土等の流出濁水から懸濁物質を濾過透水することにより浄水処理をする実験をおこない、濾材に活性炭素を含有させた場合と、使用しない場合とを比較しての濾過特性を観察した。
【００５２】
実験は、図４に示す器具を用いて次のように行った。赤土等の種類である島尻マージと国頭マージ及びジャーガル・クチャのそれぞれの土壌についての懸濁液１を容器に用意し、それぞれの懸濁液の初期濃度を５０００mg／ｌに調製しておいた。他方、ガラス水槽２の中間部に小さな連通孔の多数穿設された中仕切り板３を配して、当該ガラス水槽２を上段水槽２ａと下段水槽２ｂとに２分割する。それから当該中仕切り板３の上に透水性のある麻布４を敷き、その上に濾材を投入して濾過層５を形成してなる実験濾過水槽を必要な個数用意する。そして、試験区用の実験濾過水槽には、濾材として砂と活性炭とを砂２：活性炭１の割合で混合したものを投入した強化濾過層を形成し、対象区用の実験濾過水槽水槽には砂だけを投入した標準濾過層を形成しておく。そのうえで、当該実験濾過水槽の上段水槽２ａ内に懸濁濃度の調整された島尻マージと国頭マージ及びジャーガル・クチャのそれぞれの土壌についての懸濁液を流入させる。そして、下段水槽２ｂに濾過透水されて落下してきた濾過水の濾過速度とその色と透明度などを観察した。
【００５３】
先ず、対象区である砂だけの濾材による濾過透水結果は、図５の通りであった。
即ち、国頭マージの場合の濾過水は、濾過速度が速い、微粒子の混入は他にくらべて少なく赤色が薄くはなっているがまだまだ着色しており、透明度は４．３ｃｍ（２１５mg／ｌ）であった。ジャーガル・クチャの場合の濾過水は、濾過速度が非常に遅く、微粒子が以前として多く混入していてあまりかわりのない濃い灰色をしている。そして透明度は１ｃｍ以下（４７００mg／ｌ）であった。また、島尻マージの場合の濾過水は、濾過速度は国頭マージほどではないが比較的速い、茶褐色の色が薄くはなっているがまだ相当程度着色したままになっている。その透明度は、３．７ｃｍ（２５０mg／ｌ）であった。
【００５４】
これに対し、試験区である砂２：活性炭１の割合で混合した濾材による濾過透水の結果は、図５の通りであった。
即ち、国頭マージの試験区の濾過水は、濾過速度が最も速く、微粒子の混入がほとんどなく、ほぼ透明状態であった。その透明度は３０ｃｍ以上（５．１mg／ｌ）であった。ジャーガル・クチャの場合の試験区の濾過水は、濾過速度が速くなっており、微粒子が多少混入していて、濁り気味であるが特定の色を感じるほどではない。この透明度は５．５ｃｍ（１５８mg／ｌ）であった。また、島尻マージの場合の濾過水は、濾過速度は速くなっている。微粒子が極少し混入していていることが認められるが、色は感じられない透明度になっている。その透明度は、９．４ｃｍ（８３mg／ｌ）であった。
【００５５】
この結果、砂と活性炭とを砂２：活性炭１の割合で混合したものを濾材とした場合、沖縄県赤土等流出防止条例が義務づけている汚水を排出するときの基準である、浮遊物質量を２００ｍｇ／ｌ以下にすることが十分可能な方法であることがわかった。即ち、従来濁水処理対策として実施されてきた、浸透池による地下浸透方式において、本発明の方法を実施すると、その濁水処理効果を高めることができる。尚、濁水処理対策事業として、本発明を実施する場合には、赤土等の種類、その混合割り合い、懸濁質濃度、浮遊物質の割り合い、濁水量などを考慮して、活性炭の添加量や、濾材の具体的構成等を調製する必要があること勿論である。
【００５６】
本発明に係る赤土等の流出防止方法とそのための浄水処理剤の主要素材である活性炭は、そもそも土壌改良材の原料に成るものである。したがって、材活性炭に赤土を吸着させて、その吸着能力が飽和状態になったときでも、その使用済み濾材は炭素と吸着物質と土壌微生物の住家となっている土壌改良材そのものになっている。従って、これの再利用の道が開けている。特に、活性炭を廃タイヤから製造したものを使用した場合には、土壌改良材として商品化も可能となり、リサイクル事業技術となるので有用性が高いものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】流出した濁水中に含まれている土粒子の粒径分布を示したものである。
【図２】赤土等の懸濁物質の沈降状態を示す沈降曲線である。
【図３】本発明を実施した場合の懸濁物質の沈降状態を示す沈降曲線である。
【図４】赤土等の懸濁物質の濾過実験方法とその実験器具を示す説明図である。
【図５】対象区である砂だけの濾材による濾過透水結果を示す。
【図６】試験区である砂に活性炭を混合した濾材による濾過透水結果を示す。
【符号の説明】
【００５８】
１：  懸濁液
２：  ガラス水槽
２ａ：  上段水槽
２ｂ：  下段水槽
３：  中仕切り板
４：  麻布
５：  濾過層
【図１】
2005034793.tif 000003
【図２】
2005034793.tif 000004
【図３】
2005034793.tif 000005
【図４】
2005034793.tif 000006
【図５】
2005034793.tif 000007
【図６】
2005034793.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月12日(2003.9.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項３】
沈殿池に、国頭マージやジャーガルや島尻マージやクチャなどの赤土等が雨水や水によって流出し懸濁物質が混合した流出濁水を流入させる際に、活性炭を混入させるか、または当該流入濁水を流入させたあと活性炭を混入させるかして、懸濁物質の微粒子を吸着させて沈殿し易くした後、一次貯留して沈殿させることによりにごりの濃度を効率的に低減し、その後、排出基準値以下で排水するようにしたことを特徴とする赤土等の流出防止方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
島尻マージの場合：一般的に、島尻マージ単独であれば、降雨時に発生する濁水の浮遊物質濃度（ｓｓ濃度）は最高５０００ｍｇ／ｌ前後であり、濁水発生量も少なく、土粒子の沈降も比較的速いから、浸透池による地下浸透でも対策が充分可能である。
国頭マージの場合：国頭マージでは、降雨時の濁水濃度は、１万〜２万ｍｇ／ｌとやや高く、濁水発生量も多くなるが、土粒子の沈降速度は一般的にはやくなる。このような場合には、自然沈降式の沈殿池で充分対策が可能である。ただし、国頭マージのなかには、流出濁水のｐHがアルカリ性を示す場合があるが、この場合には、沈降速度が遅くなるため、自然沈降式の沈殿池では処理が困難となり、他の対策方法を考える必要がある。
クチャの場合：クチャでは、降雨時の濁水濃度が他の土壌に比べて３〜７万ｍｇ／ｌと最も高く、発生する濁水の量も多く、さらに土粒子の沈降速度も遅くなるから、自然沈降式の沈殿池だけでは処理が困難である。凝集剤の使用など他の方法を採用する必要がある。
島尻マージとクチャが混在する場合：クチャの量が３割程度混合すると、濁水濃度は、１〜５万mg／ｌに高くなり、沈降速度も遅くなる。このため、浸透池や沈降池による防止対策で十分な効果が期待できない。凝集式沈殿を採用するなど他の防止対策の検討が必要である。
島尻マージと国頭マージが混在する場合：国頭マージが混在すると、濁水濃度も１〜２万mg／ｌ程度まで高くなるが、沈降速度は国頭マージ単独並に速くなる。このため、浸透池による対策では、池の底にクラストを形成し濁水が浸透できずにオーバーフローすることが考えられる。これに対し、沈殿池による濁水処理では、土粒子の沈降がある程度速くなるため、十分対策が可能である。但し、国頭マージがアルカリ性を示すような場合だと、沈降速度がクチャ並に遅くなることがあるので、この場合には、十分注意する必要がある。
国頭マージとクチャが混在する場合：クチャの量により濁水の量や性質がかなり異なってくる。クチャの量が少なければ、濁水濃度も２〜３万mg／ｌで、沈降速度も国頭マージ並に速いなるから、自然沈降式の沈殿池による対策で十分可能となる。しかし、クチャの量が多くなると、濁水濃度も５万〜６万と高くなり、沈殿速度も遅くなるから沈殿池以外の対策を考える必要がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
本発明者は、上記のような状況を踏まえて、濁水を一時沈殿、ろ過する際に、浄水処理効率を少しでも高める方法について工夫した。同じ発想として、流出濁水に高分子凝集剤を投入し、浮遊物質や微粒子状の懸濁物質を凝集させて、沈殿や地下浸透により浄水効率を高める方法が提案されてはいるが、高分子凝集剤が高価なことから大量に発生する赤土等流出防止対策としては、経済的な面から実用性がない欠点がある。また、高分子凝集剤は、本来分解しにくい物性をもっているので長期間残ってしまい、使用済みの濾材それ自体が、産業廃棄物となって新たな環境破壊原因になるおそれがある。