JP2006043663A - 水質浄化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明では港湾などの比較的浅い部分などの水流の滞留しやすい場所や養魚場などアンモニムを主体とする富栄養化成分の蓄積しやすい部分の水質の保持を低廉にしかも長期にわたって安定的に行う方法を見出すことを課題とした。
【解決手段】
水底の少なくとも一部を平均粒径１から２０ｍｍであり、嵩比重が０．８ｇ／ｍｌ以上で表面が多孔化し、ゼオライト化した砂状体で覆うことによる水質の浄化方法であって、水底に沈めるものの、砂状体層を通して海底部分と水部分の間を自由に海生物の移動が可能となること、陽イオン交換能を有するのでアンモニウムイオンなどの富栄養化成分を吸着すると共にその表面にアンモニウムを主とする富栄養化分分解バクテリアを担持形成出来るのでこの様な成分の分解を継続的に行え、それによって、水中の環境を変化させず、持続的に富栄養化物を継続的に分解出来るようになった。

Description

本発明は浅い港湾などの海域や養魚場などで水の移動が比較的しにくい場所において水環境、自然環境を変えずに、富栄養化の元となる主としてアンモニア系の窒素を分解浄化する水質の浄化方法に関するものである。

昨今の諫早湾などに代表される浅い海域では海水の動きがとまりあるいは鈍くなると共に、富栄養化の現況となると考えられるアンモニア性の窒素の増加が問題になると同時に、海底面には生物の死骸などがたまり、これも分解過程における窒素やリン成分の増大が問題となっている。また養魚場では魚からの老廃物であるアンモニウム濃度等の増加、えさ成分の半分解物などによる富栄養化、また時としては酸素分の不足、等種々の問題が起こる。

特に海底土砂の積層によるこのような問題は海水そのものの流通が比較的激しく起こる比較的外海に近い湾内部分ではなく、海岸側、特に海岸に近い浅瀬部分では海水の流通が不十分になりやすく、より富栄養化が加速する可能性がある。特に埋め立て地に近い部分ではこの傾向が顕著であり、このような場所では種々の方法によってその回復が試みられている。また養魚場では人工的に魚類の密度を上げ、えさの量を増やす結果、アンモニア濃度の高揚が大きな問題となっている。これらを解決する手段としていわゆる覆砂ということが行われており基本的には海底表面を砂で完全に覆ってしまい海底表面の影響を減らすということが行われてきた。また海底表面に添加物質を入れることにより水質の改良を図る、あるいは海生植物により水質の浄化を行う等の方法が行われ、それらはいくつかの特許技術が知られている。

つまり、▲１▼砂で海底表面を覆う方法として特開平０９−０４１３０、特開２０００−１４４７３９では覆砂方法が示され、また特開２００２−２２０８２１及び特開２００３−３４２９２９では海底内部の砂をくみ上げて海底表面に散布する方法が開示されている。▲２▼海底土砂を化学処理する方法として、特開平０９−２３４４９９ではオゾンを送ってバッキする方法が、特開２００１−２９９１２７では珪酸ナトリウムを土中に入れて窒素を処理する方法が示されている。また特開２０００−２１８２９６では底質土に重合珪酸ゲルに閉じこめた粒状ゲルを底質と接触させて好気性にする。▲３▼海底表面にマットを敷きつめる方法として特開２００３−２４７２１７では水底に植生マットを敷きつめること、また特開２００４−０９２２４４では生分解シートで表土を覆うことが開示されている。更に▲４▼砂以外の物質で覆ってしまい、その特性から処理する方法として特開２００４−１２４４６７では石炭灰粒で覆砂する、特開２００４−１１３８８５では石炭灰の造粒物を水質浄化剤としてリンを除去することが示されている。更に▲５▼より完全に覆砂する方法として特開２００１−０２９９５１では石炭灰を水熱処理してゼオライトを底質表面に敷設して覆砂することが示されている。これらでは基本的には完全に砂で覆ってしまうこと、または化学処理を加えて表面を処理することが示されているが、覆砂、あるいは表面を覆うのに多量の処理材を必要とすること、また効果が持続的でないという問題を持っており、繰り返し処理をしていくことが必要であった。

この中でゼオライト処理を行う方法が開示されており確かに金属処理その他の化学的処理には有効であるが、石炭灰によるゼオライトは造粒をしなければ非常に微細であり、海流に流されてしまうこと、また極めて高価であるという問題を有していた。
特開平０９−０４１３０ 特開２０００−１４４７３９ 特開２００２−２２０８２１ 特開２００３−３４２９２９ 特開平０９−２３４４９９ 特開２００１−２９９１２７ 特開２０００−２１８２９６ 特開２００３−２４７２１７ 特開２００４−０９２２４４ 特開２００４−１２４４６７ 特開２００４−１１３８８５ 特開２００１−０２９９５１

解決しようとする課題は港湾などの比較的浅い部分などの水流の対流しやすい場所や養魚場などアンモニムを主体とする富栄養化成分の蓄積しやすい部分の水質の保持を低廉にしかも長期にわたって安定的に行う方法を見出すことである。

本発明は水底の少なくとも一部を平均粒径１から２０ｍｍを有し、嵩比重が０．８ｇ／ｍｌ以上で表面が多孔化し、ゼオライト化した砂状体で覆うことによる水質の浄化方法であって、水底に沈めるものの、砂状体層を通して海底部分と水部分の間を自由に海生物の移動が可能となること、陽イオン交換能を有するのでアンモニウムイオンなどの富栄養化成分を吸着すると共にその表面にアンモニウムを主とする富栄養化成分分解バクテリアを担持形成出来るのでこの様な成分の分解を継続的に行え、それによって、水中の環境を変化させず、持続的に富栄養化物を継続的に分解出来るようになった。

本発明では水底に通常の覆砂用途同様の方法で砂状体を撒くが、その砂状体としては嵩比重が０．８ｇ／ｍｌ以上で粒径が１から２０ｍｍの表面をゼオライト化したガラスあるいは水砕スラグなどの多孔表面を有するものを使用する。嵩比重０．８ｇ／ｍｌ以上であれば真比重は少なくとも１．１ｇ／ｍｌ以上あるので、砂よりは軽いものの、水底に安定に存在することが出来る。また粒径が１から２０ｍｍの比較的薄い層では地中と水中を移動する生物類は容易に行き来することが出来るので、これによっても生物環境は破壊されることは少なくなる。またゼオライト化した表面層は陽イオン交換能があるので水中のアンモニウムに代表される陽イオンを集め吸着する作用がある。

一方水砕スラグや多孔化ガラスの表面には水中に存在する嫌気性のアンモニア分解バクテリアが集まりやすく、それによって継続的に水中のアンモニア分の分解を加速すると共に、安定に存在出来るので継続的なアンモニア（アンモニウム基）の分解が起こり、通常のイオン交換樹脂などのような吸着容量には制限されずに継続的な作用が期待出来る。従って従来の覆砂法のような定期的な維持作業を大幅に減らすことが可能となる。これにより従来の覆砂法に比較して、継続的な効果があることから、完全な覆砂は必ずしも必要ではなくその点から作業性は従来に比較して遙かに容易である。またこのように特にアンモニア（アンモニウム基）の分解を積極的に進めることが出来るので、養魚場などの魚群が豊富で水流の比較的小さな場所での水処理にも有用であり、水それ自身の浄化が行われると共に長期にわたっては水底の浄化が合わせて行われる。

さらに此の方法を生け簀などに使用することによって、つまり長期間水の交換なしに此の材料を水底に敷きつめるのみで長期にわたり安定に、また水質の変化なしに使用することが出来るようになる。

本発明の水処理方法により、港湾の比較的浅い部分、特に水の移動が少ない部分における富栄養化防止が容易に行えるようになり、その効果が長期間持続すること、また養魚場における水中アンモニウムイオン濃度を大幅に下げることが出来るようになる。さらに小型の生け簀においても水の交換頻度が従来の１／３以下まで下がると共に、アンモニウムイオン濃度を０．１ｍｇ／ｌ程度を保持することが可能であり、しかも条件によるが１ヶ月以上保守をしなくてもこのレベルを保持することがわかる。また海底土の覆砂用として通常の砂量の１／１０程度の量を撒くことにより、当初差異は出ないが、一ヶ月後くらいから顕著な効果が出てくること、特にアンモニアを主とする富栄養化物質の減少が著しくなる。

ここに述べたように水底部分に沈めることによって水の浄化を行う、いわゆる覆砂法で、嵩比重が０．８ｇ／ｍｌ以上、望ましくは０．８から１．８ｇ／ｍｌの砂状のガラスあるいは水砕スラグでその表面をゼオライト化したものを撒くことによって水質浄化を行うものである。ガラス表面のゼオライト生成方法は通常の方法でよく、アルミニウム並びにアルカリ原料をたとえばアルミン酸ソーダ水溶液のような形で加えて、水熱法あるいはマイクロ波による加熱反応法を使って生成させる。このときに完全にゼオライト化してしまうとガラス粒子が微細化されるのでここでは合目的ではなく内部にガラス構造を残したまま表面をゼオライト化したものを使用する。このような表面をゼオライト化したガラスあるいは水砕スラグを常法に従って水底に撒くことによる撒く量は平均して水底に１から１０ｍｍ程度の厚みになるように敷きつめておくことによって目的が達成される。

粒径１００から１０００ミクロンの廃ガラス瓶の粉砕物に全重量の１％に相当するＳｉＣ粉末を混合したものを８００℃まで加熱し、１０分間保持した後５％アルミン酸ナトリウム水溶液をシャワーでかけながら冷却と共に反応させた。冷却、水洗後にクラッシャーで簡単につぶし、平均粒径５ｍｍの表面が白色の表面が多孔化したガラス粉末を作成した。嵩比重を測定したところ１．０ｇ／ｍｌであり、陽イオン交換能ＣＥＣ値が５０ｍｅｑ／１００ｇであった。これを水の出入を止めた生け簀に５ｍｍの厚みで敷きつめて生け簀でのアンモニア濃度の変化を測定した。なお、対比用としてガラスを入れていないものを用意し、同じ条件での計測を行った。なお使用した水は海水であり、２４時間照明を点灯しておいた。その結果，本実施例ではアンモニア濃度が最初５から１０ｐｐｍであったものが、２５ｐｐｍ間で上昇した後、２０から２５ｐｐｍで安定化した。一方対比例であるガラスを入れなかったものは時間と共に上昇を続け１週間後には１００ｐｐｍを超えなお上昇する傾向にあった。

本発明に於ける水処理方法は、港湾内の比較的水深の浅い部分で、水の流れが十分でない部分や養魚場、あるいは生け簀などのアンモニア成分を主とする富栄養化が起こりやすい、あるいは富栄養化が起こっている部分に適用することによって富栄養化を解消すると共に水質の浄化、回帰がすすみ、環境的にも望ましい姿となる。しかも継続的に効果があるので、水質浄化それ自身の費用、コストが極めて低くなる、またメンテナンス手間を最小にすることが出来るので、従来から細々行われていたこれらの浄化を大きく進展させることが出来るようになると考えられ、その適用範囲は港湾部のみでも極めて大きくなると考える。

Claims (8)

1. 水底の少なくとも一部を平均粒径１から２０ｍｍを有し、嵩比重が０．８ｇ／ｍｌ以上で表面が多孔化し、ゼオライト化した砂状体で覆うことによる水質の浄化方法。
2. 水底が浅港湾の水底であることを特徴とする請求項１の水質浄化方法。
3. 水底が養魚浄水底であることを特徴とする請求項１の水質浄化方法。
4. 砂状体が発泡ガラスの表面をゼオライト化したものであることを特徴とする請求項１の水質浄化方法。
5. 砂状体が水砕スラグの表面をゼオライト化したものであることを特徴とする請求項１の水質浄化方法。
6. 水質の浄化を砂状体表面に成長したバクテリアにより行うことを特徴とする請求項１の水質浄化方法。
7. 水質の浄化が水中アンモニア分の分解であり砂状体表面に生育したアンモニア分解バクテリアによって分解することを特徴とする請求項１の水質浄化方法。
8. 水生生物が水底に置かれた砂状体を通して水底の砂地と水中を行き来出来る様にしたことを特徴とする請求項１の水質浄化方法。