(57)【要約】【課題】  底泥における持続的な好気性分解を効率的に維持し、湾或いは湖の水質の悪化を長期に渡って防止することができる底泥浄化方法を提案すること。【解決手段】本発明の底泥浄化方法は、底泥内に水浸透可能な粒状又は粉状の多孔質の素材を投入するものであり、上記の多孔質素材には火山礫、ゼオライト、炭、焼却灰等があり、また水の内外部への通流が可能な収納材に上記の粒状多孔質素材を充填して、該収納材を底泥に埋設して多孔質素材を分散投入するものである。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
底泥内に水浸透可能な平均粒径１〜１００ｍｍの粒状の多孔質素材を投入することを特徴とする底泥浄化方法。
【請求項２】
上記の多孔質素材は、底泥１００容積部に対して、０．１〜８０容積部の範囲で投入することを特徴する請求項１記載の底泥浄化方法。
【請求項３】
上記多孔質素材を、底泥を耕耘しながら混合することを特徴とする請求項１又は２記載の底泥浄化方法。
【請求項４】
底泥内に埋設した水の内外部への通流が可能な収納材に上記多孔質素材を収納することにより、多孔質素材を分散投入をすることを特徴とする請求項１又は２記載の底泥浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、底泥浄化方法に関するものであり、より詳細には、湾内域或いは湖水域などに堆積したヘドロ等の底泥を長期に渡って浄化して湖水等の水質環境改善をするための底泥浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に汚泥等が堆積した湖水等の環境を改善する方法としては、覆砂方法と浚渫廃棄方法がある。覆砂方法は、底泥面に砂で蓋をして水質悪化物質の溶出を低減するものである。そして、このような覆砂方法を更に改善した物として、堆積したヘドロとアルカリ成分とを水熱反応して人工ゼオライトを合成し、かかるゼオライトを底泥面を被覆する提案がある（例えば、特許文献１を参照。）。このようなヘドロを有効利用した人工ゼオライトは経費の低減になると共に、堆積ヘドロから出てくる有機物及び栄養物を吸着除去ができるとしている。また、浚渫廃棄方法は、浚渫船から浚渫アームを底泥まで垂らして汚泥を引き上げ除去するものである。
【０００３】
しかしながら、上記の覆砂方法では、一時的な水質悪化が防止できるものの、底泥の根本的な浄化にはならない。このため、覆砂層や人工ゼオライト層が薄かったり、覆砂層が水流変化などにより剥がれたりすると、汚濁成分が溶出してくる。また、被覆層を厚くすると、多大の砂或いは人工ゼオライトを使用することになり、処理コストが高くなる。
浚渫廃棄方法にあっては大がかりな設備、装置を必要とし、また汚濁底泥を除去するだけで、好気性分解が促進するわけでないため、水質自体の浄化がなされるものではない。
【特許文献１】特開２００２−１４３８９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従って、本発明の課題は、底泥における持続的な好気性分解を効率的に維持し、湾或いは湖の水質の悪化を長期に渡って防止することができる底泥浄化方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者等は、鋭意研究した結果、底泥内の間隙水が極めて好気性菌が生息し難い環境にあることに着目し、底泥中に水浸透性の多孔性素材を投入すると、その多孔性素材に好気性菌が棲み付き易いこと、その好気性菌の棲み付きによって底泥中に実質的に好気性菌の生息環境が生まれ、底泥質の酸化反応が促進すること、そして、底泥質に過酸化物などを加えて底泥質の酸化を促進しなくても十分に水質環境を良好に持続できることを見出し、本発明に至ったものである。
【０００６】
即ち、本発明は、以下の（１）〜（４）の構成或いは構造を有することにより、上記課題を解決したものである。
（１）底泥内に水浸透可能な平均粒径１〜１００ｍｍの粒状多孔質の素材を投入することを特徴とする底泥浄化方法。
（２）上記の多孔質素材は、底泥１００容積部に対して、０．１〜８０容積部の範囲で投入することを特徴する上記（１）記載の底泥浄化方法。
（３）上記多孔質素材を、底泥を耕耘しながら混合することを特徴とする上記（１）又は（２）記載の底泥浄化方法。
【０００７】
（４）底泥内に埋設した水の内外部への通流が可能な収納材に上記多孔質素材を収納することにより、多孔質素材を分散投入をすることを特徴とする上記（１）又は（２）記載の底泥浄化方法。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の底泥浄化方法によれば、所定の水浸透性の多孔質素材、例えば、炭、焼却灰（木炭或いは炭粉をシートにしたものを含む。）、ゼオライト、火山礫などを底泥中の所定の深さに投入することにより、例えば、投入に際しては、これら多孔質素材を粒状に形成したものを底泥を耕耘しながら混ぜても良く、また、埋設部材等、例えば、多孔性素材を収納できるようにした杭型の中空容器（杭型収納材）等を処理エリアの所定間隔をおいて、底泥中に打ち込むことにより、長期に渡って底泥中に好気性菌を生息させ、底泥内の間隙水の好気性化を計り、ひいては上方の水質層における水質悪化を持続的に防止するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の底泥浄化方法を実施した湖水内の平面図及び断面図である。図２は図１における区画６での杭型収納材を打ち込み埋設したときの位置関係を示す平面図である。図３は本発明の底泥浄化方法の実施に使用される杭型収納材が底泥に打ち込まれた状態を示す断面図である。図４は、図１で示した各区画における底泥の上層での生息細菌数を棒グラフで示した図である。図５は、図１で示した各区画における底泥の中層での生息細菌数を棒グラフで示した図である。図６は、図１で示した各区画における底泥の深層での生息細菌数を棒グラフで示した図である。
【００１０】
本発明の底泥浄化方法は、底泥内に多孔質素材を投入する方法である。浸水性、透水性を有する多孔質素材としては、木炭等の多孔性の炭素化物、火山礫、ゼオライト、合成ゼオライト、モレキュラーシーブ等を挙げることができるが、これら等に限るものではない。特に、その性能の良さ、経済性等から火山礫、ゼオライト、炭が好ましい。
【００１１】
図１に示すように、底泥８が堆積した湖面１をパーティション６によって６区画（Ｓｔ．１〜６）に仕切り、Ｓｔ．２〜５の底泥８の深さ２０ｃｍの所までに上記の多孔質素材２〜５が投入されるものである。尚、区画Ｓｔ．１は、対照とされるもので、多孔質素材が全く投入されない底泥そのものである。各区画は幅５ｍ、岸から沖までの長さが８ｍで仕切られている。
そして、区画Ｓｔ．２に炭シート２が埋設され、区画Ｓｔ．３には流木炭３が焼成の形状のまま網状収納袋１２に収納された状態で埋設されている。区画Ｓｔ．４にはゼオライト４が分散した状態で底泥内に投入混合され、区画Ｓｔ．５には火山礫５が分散した状態で底泥内に投入混合される。区画Ｓｔ．６には、図３に示す杭型収納材１１が所定間間隔を置いて打ち込まれ、打ち込まれた収納材下端部１５内には、沖側のＳｔ．６−１にＳｔ．４と同様なゼオライトが充填され、岸側のＳｔ．６−２にＳｔ．３の流木炭を粉砕した流木炭粒が充填されている。
【００１２】
上記の多孔質素材２〜５は、底泥１００容積部に対して、０．１〜８０容積部の範囲、特に２〜５０容積部の範囲で投入することが好ましい。上記の範囲を超える多孔質素材の投入はコストがかかり好ましくない。また、上記の範囲未満では、多孔質素材の投入効果が十分にでない。
また、上記の多孔質素材を粒状とし、該粒状物を底泥中に分散投入することが好ましい。ゼオライトなどのように最初から粒状になっているものは直接使用しても良く、また、流木炭のような炭自体はその大きな焼成形状としてそのまま利用することもできるが、流木炭を細かく粉砕して流木炭粒などとして使用することが好ましい。
上記の多孔質素材の粒径物としては、その平均粒径が１〜１００ｍｍの範囲、特に、５〜３０ｍｍの範囲のものが好ましい。上記の範囲を超える径の多孔質素材では、底泥の間隙水が多孔質素材の多孔内或いはその近傍を流れ難くなりその通流性が十分でない。また、上記の範囲未満の径の多孔質素材では、投入時の取扱性が悪く、また水の通流性も返って悪くなる。ここで、平均粒径とは、「ＪＩＳＡ１２０４土の粒度試験方法」に準拠して求めた中央粒径（Ｄ50）である。
【００１３】
本発明の底泥浄化方法では、底泥を耕耘しながら上記の粒状物を分散投入することが好ましい。耕耘機などにより底泥を耕耘しながら多孔質素材を分散投入すれば、極めて均一に底泥に混ぜることができる。また、耕耘に際しての深さは、堆積底泥層の厚みにもよるが、少なくとも２０ｃｍ以上、好ましくは４０ｃｍ以上であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の底泥浄化方法では、水深度のある場所に多孔質素材などを投入する場合、内部への水の通流が可能な収納材（埋設部材）に上記の粒状多孔質素材を充填して、その収納材を底泥に複数埋設して多孔質素材を分散投入しても良い（図１におけるＳｔ．３及び６を参照。）。特に、図３に示すように多孔質素材の収納材としては、底泥８内に容易に打ち込み埋設できる杭型機能を有する杭型収納材（例えば、塩ビ管）１１に底泥８内の間隙水の通流性を持たせるため多数の通水用孔１６を形成したものが、投入コストの面で好ましい。多孔質素材は杭型収納材に収納して打ち込んでも、打ち込んだ杭型収納材に投入しても良い。図３において、通水用孔１６は少なくとも杭型収納材１１の埋設部分の周壁に形成され、好ましくは底泥８面より上方、又はそれ以上の周壁に形成されていることが望ましく、また、多孔質素材を収納材１１に投入するための上端１３の投入開口１４が解放された状態で設置されても良い。
尚、収納材としてはこのような杭機能性を持たせたものでなく、図１の区画Ｓｔ．３に示すように単なる網収納袋１２からなる簡単ものでも良い。
【００１５】
図１の区画Ｓｔ．６に示すように、収納材１１自体を中空円筒管の杭として形成し、杭自体（収納材１１）を完全に埋設せず、上端部１３が水中又は水面から突き出した状態で設けることが特に好ましい。このような杭構造にあっては上述の粒状多孔質素材には酸素の豊富な水が上端部の中空内から通流して、埋設された下端部１５の多孔質素材間を通過して収納材１１の通水用孔１６から底泥８中に流れ出るため、底泥８により一層の好気性を発揮することができる。
また、このような収納材１１からなる杭などは、図２に示すように底泥８に所定間隔ｃをおいて埋設することが好ましく、その埋設間隔ｃは収納材に収容する多孔質素材の量及び収納材の内径などによって適宜決めることができる。尚、図２において間隔ａは３ｍ、間隔ｂは２ｍ、及び間隔ｃは１ｍである。
【００１６】
このような構成にあっては、底泥８内の間隙水は多孔質素材の間を通流し、その素材の多孔質内に細菌、特に好気性菌が棲み易くなり、底泥質全体の好気性が増し、長期に渡っての水質環境が向上する。特に、ゼオライトや火山礫などにあっては、底泥内の間隙水の通流性も良く、好気性菌及び嫌気性菌などの菌の生息を高め、全体としての総窒素量を低減して上方の水質の悪化も防止することができる。また、杭型収納材１１等を使用した場合には、多孔質素材を通流する水を出来る限り上方から取り入れることができるため、底泥８内の好気性化をより一層図ることができる。
【実施例】
【００１７】
以下、本発明に係る底泥浄化方法を実施例にて説明する。
先ず、本発明に係る底泥浄化方法を実施するために、図１に示すように湖内の比較例閉鎖性のある水域を選択して試験区画を設置した。各試験区画は８×５ｍである。底泥の浄化実施期間は、夏７月２日から９月１８日までである。
比較例１の試験区画Ｓｔ．１は何もせず、底泥のみの状態で実施期間後の好気性菌数、嫌気性菌数等を測定した。
実施例１の区画Ｓｔ．２は、流木炭を粉砕してこれをバインダで炭シートに形成し、深さ２０ｃｍまで差し込んだ。尚、炭シート２は底泥（間隙水を含むウエット量）１００容積部に対して０．７２容積部の割合で投入配合した。
参考例１の区画Ｓｔ．３は、流木炭（炭木の状態）３を粉砕せずに網状収納材１２に収納して深さ２０ｃｍ以内の底泥内に埋設した。尚、流木炭３は底泥（間隙水を含むウエット量）１００容積部に対して６容積部の割合で投入配合した。
【００１８】
実施例２の区画Ｓｔ．４は、底泥を深さ２０ｃｍ程度まで耕耘しながらゼオライト（粒状：平均粒径１０ｍｍ）を分散投入した。尚、ゼオライトは底泥（間隙水を含むウエット量）容積部１００に対して５容積部の割合で投入配合した。
実施例３の区画Ｓｔ．５は、底泥を深さ２０ｃｍ程度まで耕耘しながら火山礫（粒状：平均粒径８ｍｍ）を分散投入した。尚、ゼオライトは底泥（間隙水を含むウエット量）１００容積部に対して５容積部の割合で投入配合した。
【００１９】
実施例４及び５の区画Ｓｔ．６には、図３に示す杭型の塩ビ管１１（内径：７５ｍｍ）を、図２に示すように区画Ｓｔ．６にそれぞれ前後左右間隔を１ｍ置きにして設置し、下端部１５が底泥８内に２０ｃｍまで埋設され、上端部１３の開口１４は水面から突き出されている。また、塩ビ管１１には通水用孔１６がその周壁に形成され、通水用孔１６の径は８ｍｍで、各孔１６はそれぞれ周方向に６０ｍｍ間隔、軸方向に４０ｍｍ間隔をおいて設けられている。
実施例４にあっては区画Ｓｔ．６−１の沖側に、設置塩ビ管の２０本に実施例２で使用したゼオライト４を底泥８面と一致する位置まで下端部に充填して投入した。
実施例５にあっては、区画Ｓｔ．６−２の岸側に、設置塩ビ管の２０本に参考例１で使用した流木炭３を粉砕して流木炭粒として、底泥８面と一致する位置まで開口３６から充填して投入した。
【００２０】
浄化実施前（７月２日現在）の試験区画における現況調査値を測定し、区画Ｓｔ．１〜６の９月１８日における底質（底泥）及び間隙水について、表１に示す方法にて分析を行った。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
各試験区画における底泥の各深度における好気性菌数、嫌気性菌数を下記表２〜４に示した。また、図４〜６に各区画の各底泥の上層、中層、下層での好気性菌数、及び嫌気性菌数を棒グラフに示した。また、表５にその結果についての考察、及び総合評価を示す。評価基準は比較例１と実施的に変わらないものを×、好気性効果が一部の底泥層に見られたものを△、好気性効果が底泥の各層に見られたものを○として評価した。
【００２３】
【表２】
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【００２４】
【表３】
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【００２５】
【表４】
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【００２６】
【表５】
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【００２７】
また、区画Ｓｔ．４おいては、表６及び図７に示すように、底泥の間隙水の窒素量を調べた。表６及び図７に示すように、深度２０ｃｍまでの底泥においてはＤＯＮ（溶存性有機体窒素）の量が少なくなり、ＤＴＮ（溶存性総窒素）についても少なくなっている。このようなことから底泥が改良され、総窒素の削減効果が十分に見られた。
【００２８】
【表６】
2005254139.tif 000008
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明の底泥浄化方法は、底泥内の好気性化を図っており、このような好気性化により長期に渡った水質の浄化ができ、また使用するゼオライト、火山礫、流木炭などの量は少なくて済み、湾或いは湖などの汚泥浄化に有効であり、極めて産業上利用可能性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は本発明の底泥浄化方法を実施した湾内の平面図及び断面図である。
【図２】図２は図１における区画６での収納材（杭）を打ち込み埋設したときの位置関係を示す平面図である。
【図３】図３は本発明の底泥浄化方法の実施に使用される杭型収納材が底泥に打ち込まれた状態を示す断面図である。
【図４】図４は、図１で示した各区画における底泥の上層での生息細菌数を棒グラフで示した図である。
【図５】図５は、図１で示した各区画における底泥の中層での生息細菌数を棒グラフで示した図である。
【図６】図６は、図１で示した各区画における底泥の深層での生息細菌数を棒グラフで示した図である。
【図７】図７は、実施例３の区画Ｓｔ．４における底泥の深さに対する全総窒素量の関係を示した図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    湖面
２    炭シート
３    流木炭
４    ゼオライト
５    火山礫
６    パーティション
７    底泥面
８    底泥
１１  杭型収納材
１２  網状収納袋
１３  杭型収納材の上端部
１４  投入開口
１５  杭型収納材の下端部
１６  通水用孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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