(57)【要約】【課題】富栄養化物質の吸着ではなく、長期的な水質改善維持効果を発揮することができる珪藻類着生材料及びこれを用いた水質改善方法を提供する。【解決手段】石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体からなる珪藻類着生材料にある。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体からなることを特徴とする珪藻類着生材料。
【請求項２】
請求項１に記載の珪藻類着生材料において、前記造粒物、破砕物、固化体又は成形体が、石炭灰及び固化材を含有することを特徴とする珪藻類着生材料。
【請求項３】
石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体からなる珪藻類着生材料を水中に載置し、該珪藻類着生材料に珪藻類を着床させ、水質改善を維持することを特徴とする水質改善方法。
【請求項４】
請求項３に記載の水質改善方法において、前記造粒物、破砕物、固化体又は成形体が、石炭灰及び固化材を含有することを特徴とする水質改善方法。
【請求項５】
請求項３又は４に記載の水質改善方法において、前記珪藻類着生材料を砂又は珪藻土と共に水中に載置することを特徴とする水質改善方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、火力発電所から排出される産業廃棄物である石炭灰（フライアッシュ）を再利用した珪藻類着生材料及びそれを用いた水質改善方法に関し、特に、河川や湖沼、海域などにおける水質を浄化することができる珪藻類着生材料材及びそれを用いた水質改善方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川、湖沼、海域における水質汚染要因のひとつに、水底地盤からの有機物や窒素、リンなどの栄養塩類の溶出がある。これらの溶出に対する水質浄化の代表的な対策方法として覆砂工法がある。これは、有機底質の上に天然砂や粘性土壌等を用いて略均一厚さで層を形成するもので、多くの場合天然砂を用い、栄養塩類を多量に含む底泥の上部に厚さ３０ｃｍ〜１５０ｃｍ程度に撒き出して、栄養塩類が底泥から水中へ溶出するのを防ぐようにする。覆砂工法によれば、浚渫により有機底質を除去したり、薬剤散布によりリンを不溶化したりする工法に比べ、低コストで溶出防止の効果を得ることができる。
【０００３】
しかし、従来の天然砂等を覆砂材として用いた場合は、コスト面から採取した状態のままで使用せざるを得ず、覆砂を行なう場所の条件に適した覆砂材を選択することは難しいのが実情である。
【０００４】
また、天然砂に代わりうる覆砂材料として、火力発電所から排出される石炭灰（フライアッシュ）を水熱化学処理して得られた人工ゼオライトをそのままか若しくは板状等に成形して用いる海域の浄化方法の発明が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。    しかし、この材料では水熱化学処理等にかなりの製造コストがかかる。通常、水底地盤の上面に覆砂層を敷設するにあたっては大量の覆砂材料を必要とするから、覆砂工事にかかる費用も多大なものになってしまう。
【０００５】
そこで、低コストで製造でき、かつ栄養塩類、特にリンを確実に吸着させ、覆砂される場所の底質の条件に適するように製造することができる水質浄化材料、さらに、汚染底質上の覆砂工法において、低コストで良好な覆砂性能を得ることができる覆砂工法を先に提案した（特許文献２参照）。
【０００６】
しかしながら、従来のように富栄養化物質の吸着を目的とする覆砂工法により水質改善には限界があり、水質改善を長期に亘って維持することはできないという問題がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２９９５１号公報（００１０欄〜００１２欄）
【特許文献２】特開２００４−１１３８８５号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、富栄養化物質の吸着ではなく、長期的な水質改善維持効果を発揮することができる珪藻類着生材料及びこれを用いた水質改善方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決する本発明の第１の態様は、石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体からなることを特徴とする珪藻類着生材料にある。
【００１０】
かかる第１の態様では、石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体が水中における珪藻類の着生を促進し、珪藻類による富栄養化物質の吸収を図ると共に甲殻類や貝類などの水中生物の育成環境を整え、水質改善効果を長期に亘って維持することができる。
【００１１】
本発明の第２の態様は、第１の態様に記載の珪藻類着生材料において、前記造粒物、破砕物、固化体又は成形体が、石炭灰及び固化材を含有することを特徴とする珪藻類着生材料にある。
【００１２】
かかる第２の態様では、石炭灰及び固化材を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体が水中における珪藻類の着生を促進し、珪藻類による富栄養化物質の吸収を図ると共に甲殻類や貝類などの水中生物の育成環境を整え、水質改善効果を長期に亘って維持することができる。
【００１３】
本発明の第３の態様は、石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体からなる珪藻類着生材料を水中に載置し、該珪藻類着生材料に珪藻類を着床させ、水質改善を維持することを特徴とする水質改善方法にある。
【００１４】
かかる第３の態様では、石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体を河川、湖沼、海域などの水中に載置することにより珪藻類の着生を促進し、珪藻類による富栄養化物質の吸収を図ると共に甲殻類や貝類などの水中生物の育成環境を整え、水質改善効果を長期に亘って維持することができる。
【００１５】
本発明の第４の態様は、第３の態様に記載の水質改善方法において、前記造粒物、破砕物、固化体又は成形体が、石炭灰及び固化材を含有することを特徴とする水質改善方法にある。
【００１６】
かかる第４の態様では、石炭灰及び固化材を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体を河川、湖沼、海域などの水中に載置することにより珪藻類の着生を促進し、珪藻類による富栄養化物質の吸収を図ると共に甲殻類や貝類などの水中生物の育成環境を整え、水質改善効果を長期に亘って維持することができる。
【００１７】
本発明の第５の態様は、第３又は４の態様に記載の水質改善方法において、前記珪藻類着生材料を砂又は珪藻土と共に水中に載置することを特徴とする水質改善方法にある。
【００１８】
かかる第５の態様では、前記珪藻類着生材料を砂と共に水中に載置することにより、珪藻類の着生効果が促進され、これによる富栄養化物質の吸収を図ると共に甲殻類や貝類などの水中生物の育成環境を整え、水質改善効果が早期に発現する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明は、石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体からなる珪藻類着生材料を用いることにより、単なる富栄養化物質の吸着ではなく、珪藻類を着床させて珪藻類による富栄養化物質の吸収を図ると共に甲殻類や貝類などの水中生物の育成環境を整え、水質改善を図ることにより、長期的な水質改善維持効果を発揮することができるという効果を奏する。また、本発明によると、珪藻類の選択的な着生を図ることで珪藻類を卓越種とすることができ、赤潮や青潮のような他の有害藻類の発生を抑制するという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
本発明に係る珪藻類着生材料は、例えば、火力発電所から産業廃棄物として廃棄される石炭灰を使用する。さらに石炭灰の中でも、火力発電所からの排気前に電気集塵機で捕集されるフライアッシュを用いることが、珪藻類の着生効果の観点から望ましい。
【００２２】
珪藻類着生材料は、石炭灰好ましくはフライアッシュのみを造粒、固化したもの、又はフライアッシュに固化材等を混合した材料を造粒した造粒、固化若しくは成形した造粒物、固化体又は成形体、さらには上述した固化体又は成形体を破砕した破砕体などの形態を有している。
【００２３】
造粒、固化又は成形にあたってはセメント等の固化材および水と混合するが、石炭灰、特にフライアッシュは保水性が悪く、造粒、固化、成形、特に造粒にあたっては、固化材と水に保水材、さらには、砂、砂利、砕石等も加えるようにしてもよい。これらをミキサに投入して室温付近で攪拌・混合して造粒、固化又は成形する。
【００２４】
造粒、固化又は成形するにあたっては、石炭灰に事前に何らかの化学的処理を加えることなく電気集塵機から回収したままを用いることが望ましい。造粒物、固化体、成形体の製造コストを低く抑えることが可能となるからである。
【００２５】
使用できる固化材としてはセメントまたはセメントと二水石膏が、保水材としてはベントナイトや海水性若しくは淡水性の浚渫粘土または笠岡粘土などの粘性土が、それぞれ安定して造粒物、固化体又は成形体を製造する観点から望ましい。保水材として特に好ましいのはベントナイトである。
【００２６】
なお、各成分の配合割合は特に限定されないが、石炭灰と固化材等とを配合する場合には、石炭灰が１０〜９０重量部、好ましくは３０重量部以上、さらに好ましくは５０重量部以上含有されるようにするのが望ましい。石炭灰がこの範囲より少ないと、珪藻類の着生効果が顕著に発現しない傾向がでてくるからである。
【００２７】
固化材は、２重量部以上１５重量部以下であることが望ましい。２重量部以上で材料に必要とされる強度を得ることができ、１５重量部以下で造粒、固化、成形時に用いるミキサの出口で造粒物が付着するトラブルが発生しにくくなり、造粒物、固化体等の取扱いが容易となるからである。より望ましくは７重量部以上１３重量部以下であり、さらに望ましくは９重量部以上１１重量部以下である。
【００２８】
固化材に二水石膏を含む場合は、二水石膏が７重量部以上１０重量部以下となるように配合することが望ましい。７重量部以上で他の固化材量の使用量を減少せしめて製造コストを抑制でき、１０重量部以下で造粒、固化、成形が安定に行える。
【００２９】
保水材は５重量部以下で加えることが望ましい。５重量部以下で造粒時の付着トラブルが生じにくくなり取扱いが容易となる。より望ましくは４重量部以下である。また、保水材を用いないで造粒、固化、成形することも可能であるが、加えたほうが造粒、固化、成形がより安定となりやすい。そのためさらに望ましくは２重量部以上３重量部以下である。
【００３０】
また、保水材の他、一般にコンクリートに使用する砂、砂利、砕石等を含有させてもよく、これらの配合割合は一般的なコンクリート成形体と同様でよい。
【００３１】
したがって、フライアッシュを含有するコンクリート成形体の廃棄物等も本発明の珪藻類着生材料とすることができ、勿論、コンクリート成形体の破砕物も同様に本発明の珪藻類着生材料とすることができる。
【００３２】
なお、水は、造粒、固化又は成形が安定となり、粒子の強度が必要な範囲に入るように加えればよい。
【００３３】
本発明の珪藻類着生材料は、テトラポットなどの大型のコンクリート成形体でもよいが、表面積を大きくするためには、例えば、直径が１〜５０ｍｍ程度のビーズ状の粒状物や破砕物の方が好ましい。なお、後述するように砂と共に水中に載置する場合には、造粒物や粉砕物を用いるのが好ましい。
【００３４】
次に、本発明の珪藻類着生材料を用いた水質改善方法について説明する。
【００３５】
本発明に係る水質改善方法では、上述した石炭灰を含有する造粒物、破砕物、固化体又は成形体からなる珪藻類着生材料を、水質改善を目的とする河川、湖沼、海域などの水中に載置すればよい。これにより、シリカを主成分とした石炭灰を含有する珪藻類着生材料に珪藻類を着床させ、水質改善効果を長期に亘って維持することができる。珪藻類の着生は載置した水中の環境によっても異なるが、通常、２０日前後で着生が目視できるようになる。すなわち、珪藻類着生材料を用いることにより、単なる富栄養化物質の吸着ではなく、珪藻類を着床させて珪藻類による富栄養化物質の吸収を図ると共に甲殻類や貝類などの水中生物の育成環境を整え、水質改善を図ることにより、長期的な水質改善維持効果を発揮することができる。また、かかる方法によると、珪藻類の選択的な着生を図ることで珪藻類を卓越種とすることができ、赤潮や青潮のような他の有害藻類の発生を抑制することができる。
【００３６】
また、本発明に係る水質改善方法においては、珪藻類着生材料を砂又は珪藻土と共に水中に載置することにより、珪藻類の着生をさらに促進することができる。珪藻類の着生環境がさらに整うからである。特に珪藻土は、珪藻類の死骸が堆積したものであるので、珪藻類の育成環境がさらに整い、珪藻類を卓越種とすることができる。
【００３７】
さらに、本発明では、珪藻類、特に付着性珪藻類を予め着床させた珪藻類着生材料を、珪藻類が着床していない珪藻類着生材料と共に水中に載置するようにしてもよい。これにより、珪藻類の着生がさらに促進される。
【００３８】
以下、実施例を用いて、本発明を具体的に説明する。
【００３９】
（製造実施例１）
火力発電所の電気集塵機から回収された石炭灰（フライアッシュ）を用い、石炭灰８３重量部、普通ポルトランドセメント１４重量部及び保水材３重量部と、これら材料に対して水２５重量％とをドラム横置型ミキサに投入し、攪拌羽根を８３ｒｐｍで、チョッパーを１５００ｒｐｍで５分間運転してほぼ球状で粒径が約１〜５ｍｍの造粒物を形成した。次に、この造粒物をミキサから取り出し、２０℃で２８日間乾燥して目的とする造粒物を得た。
【００４０】
（製造実施例２）
火力発電所の電気集塵機から回収された石炭灰（フライアッシュ）を用い、石炭灰８３重量部、普通ポルトランドセメント１４重量部及び保水材３重量部と、これら材料に対して水２５重量％とをドラム横置型ミキサに投入し、攪拌羽根を８３ｒｐｍで、チョッパーを１５００ｒｐｍで５分間運転してほぼ球状で粒径が約１〜４０ｍｍの造粒物を形成した。次に、この造粒物をミキサから取り出し、２０℃で２８日間乾燥して目的とする造粒物を得た。
【００４１】
（製造実施例３）
火力発電所の電気集塵機から回収された石炭灰（フライアッシュ）を用い、石炭灰８３重量部、普通ポルトランドセメント１４重量部及び保水材３重量部と、これら材料に対して水２５重量％とをドラム横置型ミキサに投入し、攪拌羽根を８３ｒｐｍで、チョッパーを１５００ｒｐｍで５分間運転してほぼ球状で粒径が約５〜４０ｍｍの造粒物を形成した。次に、この造粒物をミキサから取り出し、２０℃で２８日間乾燥して目的とする造粒物を得た。
【００４２】
（着生実施例１）
製造実施例１の造粒物と砂とを５０：５０で混合して海中に載置し、１０日後、載置した領域の近傍での珪藻類個体数を測定した。この結果を図１に示す。
【００４３】
（着生実施例２）
製造実施例２の造粒物を海中に載置し、１０日後、載置した領域の近傍での珪藻個体数を測定した。この結果を図１に示す。
【００４４】
（着生実施例３）
製造実施例３の造粒物と砂とを５０：５０で混合して海中に載置し、１０日後、載置した領域の近傍での珪藻類個体数を測定した。この結果を図１に示す。
【００４５】
（比較例）
着生実施例１〜３の海域に隣接する領域の珪藻類個体数を、着生実験を行う前（事前調査）及び１０日後に測定した。この結果を図１に示す。
【００４６】
（着生試験結果）
図１から明らかなように、本発明の珪藻類着生材料を用いた着生実施例１〜３では、在来地盤のままである比較例と比較して、珪藻類個体数が有意に多く、珪藻類着生性能があることが確認された。また、珪藻類着生材料と共に砂を用いた着生実施例１及び３では、砂を用いなかった着生実施例２と比較して珪藻類個体数が著しく多く、珪藻類着生材料と共に砂を用いると珪藻類の着生が著しく促進されることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、水質改善、環境改善を、長期に亘って維持できるものであり、広く、海域、河川、湖沼の水質・環境改善に適用することができる。また、石炭灰を多く含むコンクリート成形体の廃棄物の有効利用を図る上でも期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】着生実施例及び比較例の結果を示す図である。
【図１】
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