JP2006081501A - Method for producing adhesion base and adhesion base - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、海藻類の着生に適した着生基盤の製造方法および着生基盤に関する。 The present invention relates to a method for producing a growth base suitable for the growth of seaweeds and a growth base.
藻場は、底生生物、魚類、プランクトン、水生植物などの様々な生物の生息に適するほか、水質浄化、親水等の環境改善にも寄与しており、近年、人工的に藻場を造成することが種々試みられている。そして従来、藻場造成の一つの方法として、海藻類の種子(種苗)が活着し易いブロック(または盤)を海底に沈設する方法があり、例えば、特許文献1には、コンクリート製ブロック本体の表面に大きな稜角部を有する溝状凹部と比較的小さな溝とを形成し、さらに前記溝状凹部に二価の鉄等(栄養分)を溶出する増殖材を貼付ける方法が記載されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載される方法によれば、コンクリート製ブロック本体を用いるため、水中に浸漬した際、アルカリ成分の溶出が起こり、この溶出したアルカリ成分によって海藻類の着生、生長が阻害されるばりか、甲殻類等の小動物の寄付きが阻害される。なお、この溶出の問題は、成型後、気中または水中で養生することによってある程度避けることができるが、その養生には長時間を要し、必要に応じて短期間に沈設することは困難となる。
However, according to the method described in
また、上記特許文献1に記載される方法によれば、二価の鉄等を溶出する増殖材をブロック本体の表面に接着材を用いて貼付けるようにしているため、増殖材が剥離する虞があり、長期的に安定して栄養分を補給することは困難である。
Further, according to the method described in
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたもので、その第1の課題とするところは、特別に養生を行わなくてもアルカリ成分の溶出を抑えることができる着生基盤の製造方法および着生基盤を提供することにある。また、第2の課題とするところは、前記第1の課題に加え、別体の増殖材に頼ることなく栄養補給が可能な着生基盤の製造方法および着生基盤を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and the first problem is that the production of a curing base that can suppress the elution of alkali components without special curing. It is to provide a method and a settlement base. Moreover, the place made into the 2nd subject is to provide the production method and the growth base of the growth base which can supply nutrition without relying on a separate propagation material in addition to the said 1st subject.
上記第1の課題を解決するための第1の発明は、骨材、セメントおよび水を混練して混合物を得る混練工程と、前記混合物を型に注入して、少なくとも上部側がポーラス性状をなす成型体を得る成型工程と、前記成型体を炭酸と接触させる炭酸処理工程とを含むことを特徴とする。この第1の発明においては、成型工程後、成型体を炭酸と接触させるので、セメントに含まれるアルカリ成分Ca(OH)2が水に不溶の炭酸カルシウムCaCO3に即効的に変質し、特別の養生が不要になる。 A first invention for solving the first problem includes a kneading step of kneading aggregate, cement and water to obtain a mixture, and molding the mixture into a mold so that at least the upper side has a porous property It includes a molding step for obtaining a body, and a carbonic acid treatment step for bringing the molded body into contact with carbonic acid. In this first invention, after the molding step, the molded body is brought into contact with carbonic acid, so that the alkaline component Ca (OH) 2 contained in the cement is immediately transformed into calcium carbonate CaCO 3 insoluble in water, Curing is unnecessary.
また、上記第2の課題を解決するための第2の発明は、上記第1の発明の混練工程において、セメントの一部を人工ゼオライトで置換し、あるいは上記成型工程と炭酸処理工程との間に、ミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を成型体に含浸させる含浸処理工程を設定することを特徴とする。前者においては、生物育成物質としての人工ゼオライトが成型体内に練り込まれるので、基盤全体が栄養補給源となり、海藻類の着生、生育が促進される。また、後者においては、含浸処理によって成型体の表面並びに気孔露出面にミネラル分と鉄分とを含む富栄養層が形成されるので、前記同様に基盤全体が栄養補給源となる。 A second invention for solving the second problem is that, in the kneading step of the first invention, a part of the cement is replaced with artificial zeolite, or between the molding step and the carbonic acid treatment step. In addition, an impregnation treatment step for impregnating a molded body with an acidic solution containing a mineral and iron ions is set. In the former, since artificial zeolite as a biological growth substance is kneaded into the molded body, the entire base serves as a nutrient supply source, and the growth and growth of seaweeds are promoted. Moreover, in the latter, since the eutrophic layer containing mineral and iron is formed on the surface of the molded body and the exposed surface of the pores by the impregnation treatment, the entire base becomes the nutrient supply source as described above.
本発明に係る着生基盤は、上記した製造方法により製造され着生基盤であって、多孔質性状部と非多孔質性状部とを上下に2層に配したことを特徴とする。このように構成した着生基盤においては、その上側の多孔質性状部が、海藻類の着生および生長を促す役割をなす一方で、下側の非多孔質性状部が、強度および重量を負担する役割をなす。 The growth substrate according to the present invention is a growth substrate manufactured by the above-described manufacturing method, and is characterized in that a porous property portion and a non-porous property portion are arranged in two layers in the vertical direction. In the epithelial base constructed in this way, the upper porous portion plays a role in promoting the growth and growth of seaweeds, while the lower non-porous portion bears strength and weight. To play a role.
第1の発明に係る着生基盤の製造方法によれば、生物育成に有害となるアルカリ成分が水に不溶な成分として固定されるので、得られる着生基盤に対する海藻類の着生、生長が促進される。また、成型体に炭酸処理を施すので、養生を行う必要がなくなり、製造後、着生基盤を速やかに海底に沈設することができる。 According to the method for producing an epiphytic substrate according to the first invention, an alkaline component that is harmful to biological growth is fixed as an insoluble component in water. Promoted. In addition, since the molded body is subjected to carbonic acid treatment, it is not necessary to perform curing, and the production base can be quickly laid on the seabed after the production.
また、第2の発明に係る着生基盤の製造方法によれば、人工ゼオライトの練り混ぜ、またはミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液の含浸処理によって着生基盤に栄養分が取込まれるので、得られる着生基盤の全体が栄養補給源となり、上記第1の発明の効果と相俟って、海藻類の着生、生長が著しく促進される。また、得られる着生基盤は、長期的に安定して栄養分を補給するので、藻場造成に向けて極めて有用となる。 In addition, according to the method for producing a growth base according to the second invention, nutrients are taken into the growth base by kneading artificial zeolite or impregnation with an acidic solution containing minerals and iron ions. The entire established foundation serves as a nutrient supply source, and coupled with the effect of the first invention, the growth and growth of seaweeds are remarkably promoted. Moreover, since the obtained foundation is stably replenished with nutrients in the long term, it is extremely useful for the establishment of seaweed beds.
さらに、本発明に係る着生基盤によれば、上側のポーラス性状部の海藻類着生促進効果と下側の非ポーラス性状部の強度および重量負担効果とによって、藻場造成に向けて好適となる。 Furthermore, according to the settlement base according to the present invention, the seaweed growth promoting effect of the upper porous portion and the strength and weight-bearing effect of the lower non-porous portion are suitable for the formation of the seaweed bed. Become.
以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基いて説明する。
図1は、着生基盤を製造するための本発明に係る製造工程を示したものである。同図中、実線矢印は本製造工程のメインの流れを示しており、骨材、セメントおよび水を混練して混合物を得る混練工程Aと、前記混合物を型に注入して、後述する所定の形状の成型体を得る成型工程Bと、前記成型体を炭酸と接触させる炭酸処理工程Cとからなっている。また、同図中、破線矢印は前記メインの流れに付加するサブの流れを示しており、ミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を前記成型体に含浸させる含浸処理工程Dを含んでいる。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a manufacturing process according to the present invention for manufacturing a growth base. In the figure, a solid line arrow indicates the main flow of this manufacturing process, and a kneading step A for kneading aggregate, cement and water to obtain a mixture, and injecting the mixture into a mold, and a predetermined process described later It consists of a molding step B for obtaining a shaped molded body and a carbonic acid treatment step C for contacting the molded body with carbonic acid. Moreover, the broken line arrow in the same figure has shown the subflow added to the said main flow, and the impregnation process D which impregnates the acidic solution containing a mineral content and an iron ion is included.
本実施形態において、上記混練工程Aで用いる骨材の種類は任意であり、小石はもちろん、貝殻、木材チップ、廃プラスチック片等を用いることができる。これら骨材の粒径は、あまり細かいと多孔質化が困難になり、逆に大きすぎると、製造後の着生基盤の強度不足を招くので、5〜20mm程度とするのが望ましい。また、貝殻を骨材として用いる場合は、身(タンパク質)が付着していると腐臭の原因となるので、例えば、酸性溶液等を用いて事前にタンパク質を分解しておくのが望ましい。 In this embodiment, the type of aggregate used in the kneading step A is arbitrary, and not only pebbles but also shells, wood chips, waste plastic pieces, and the like can be used. If the particle size of these aggregates is too fine, it will be difficult to make them porous. On the other hand, if the particle size is too large, it will cause insufficient strength of the substrate after production. Further, when shellfish is used as an aggregate, if the body (protein) is attached, it causes odor. Therefore, for example, it is desirable to decompose the protein in advance using an acidic solution or the like.
上記混練工程Aにおいては、後の成型工程Bで得られる成型体を多孔質性状にするか、普通コンクリート性状(非多孔質性状)にするかにより、セメントおよび水を含むセメントペーストと骨材との混合比並びに該セメントペーストの水セメント比を決定する。本発明者等の研究によれば、セメントペーストaと骨材bとの混合比(a:b)が、容積比で4.5未満:5.5超で、かつ水セメント比(W/C)が40%未満にすれば、多孔質性状の空隙率の高い(10%以上)成型体となり、a:b=4.5以上:5.5以下で、W/Cが40%以上にすれば普通コンクリート性状の空隙率の低い(10%未満)成型体になることが確認されている。 In the kneading step A, depending on whether the molded body obtained in the subsequent molding step B is made porous or ordinary concrete (non-porous), a cement paste containing cement and water and an aggregate As well as the water-cement ratio of the cement paste. According to the study by the present inventors, the mixing ratio (a: b) of the cement paste a and the aggregate b is less than 4.5 by volume ratio: more than 5.5 and the water cement ratio (W / C). ) Less than 40%, a molded article with a high porosity (10% or more) is obtained, and a: b = 4.5 or more: 5.5 or less, and W / C is 40% or more. For example, it has been confirmed that it becomes a molded article having a low porosity (less than 10%) of ordinary concrete.
上記混練工程Aにおいては、セメントの一部を人工ゼオライトに置換するようにしてもよい。人工ゼオライトは、それ自体が担持する金属イオン(鉄イオン等)や水中から吸着した栄養分(マグネシウム、カルシウム等)を徐々に放出する生物育成物質としての機能を有している。セメントに対するこの人工ゼオライトの配合割合は、あまり多いとセメントのバインダー(固結材)としての効果を低下させ、逆に少なすぎると、前記した生物育成物質としての機能が十分に発揮されないので、人工ゼオライトとセメントとの配合比は、0.5:9.5〜2:8程度とするのが望ましい。 In the kneading step A, a part of the cement may be replaced with artificial zeolite. Artificial zeolite has a function as a biological growth substance that gradually releases metal ions (iron ions, etc.) carried by itself and nutrients (magnesium, calcium, etc.) adsorbed from water. If the blending ratio of the artificial zeolite to the cement is too large, the effect of the cement as a binder (consolidating material) is reduced. On the other hand, if the blending ratio is too small, the above-mentioned function as a biological growth substance cannot be sufficiently exhibited. The blending ratio of zeolite to cement is preferably about 0.5: 9.5 to 2: 8.
上記したようにセメントの一部を人工ゼオライトに置換する場合は、セメントのバインダーとしての効果を低下させないようにする必要があるが、それには、上記した配合比に加え、人工ゼオライトの粒子をセメント(セメントペースト)中に均一に分散させる必要がある。図2は、人工ゼオライトを添加する場合の好ましい手順を示したもので、先ず人工ゼオライトと水とを練り混ぜて一次混合し、次いで前記一次混合された混合物にセメントを練り混ぜて二次混合し、しかる後、前記二次混合された混合物に骨材を練り混ぜるようにし、これによって人工ゼオライトの粒子がセメントペースト中に均一に分散する。 When a part of the cement is replaced with the artificial zeolite as described above, it is necessary to prevent the effect of the cement as a binder from being lowered. It is necessary to disperse uniformly in (cement paste). FIG. 2 shows a preferred procedure in the case of adding artificial zeolite. First, artificial zeolite and water are kneaded and primary mixed, then cement is mixed into the primary mixed mixture and secondarily mixed. Thereafter, the aggregate is kneaded into the secondary mixture, whereby the artificial zeolite particles are uniformly dispersed in the cement paste.
上記成型工程Bにおいては、上記した混練工程A内で混練された混合物を型枠内に注入し、所定形状の成型体を得る。図3は、成型体(着生基盤)1の一つの形態を示したもので、ここでは、ポーラス性状部2と非ポーラス性状部(普通コンクリート性状部)3とを上下に配した二層構造となっている。この場合、ポーラス性状部2は、海藻類が着生し易いようにかつ浮泥が堆積しないように上面を波形に形成し、一方、非ポーラス性状部3は、十分な強度を有しかつ波浪にも耐える十分な重量物となるように矩形盤状に形成するのが望ましい。
In the molding step B, the mixture kneaded in the kneading step A described above is poured into a mold to obtain a molded body having a predetermined shape. FIG. 3 shows one form of the molded body (growth base) 1. Here, a two-layer structure in which a
上記二層構造の成型体1を得るには、上記混練工程において、セメントペーストと骨材との混合比(a:b)および水セメント比(W/C)を調整し、ポーラス化に適した混合物と非ポーラス化に適した混合物とを用意する。また、内底を波形形状とした型枠を用意する。そして先ず、ポーラス化に適した混合物を前記型枠内に注入し、該混合物が適当に固化した段階で、その上に非ポーラス化に適した混合物を供給する。これにより、脱型後、反転すれば、ポーラス性状部2と非ポーラス性状部3との間に継目がなく、しかも上面を波形とした成型体1が一体に得られるようになる。。
In order to obtain the molded
上記のようにして得られた成型体1中のポーラス性状部2は、図4に示されるように、個々の骨材5が、人工ゼオライト粒子6(ただし、人工ゼオライトを添加した場合)を分散させたセメント層7に包まれるとともに、骨材5同士がネットワーク状に連接されたセメント層7によって固結され、さらに骨材5の相互間に多くの空孔7が存在する組織となっている。一方、成型体1中の非ポーラス部3は、前記空孔7が存在しない以外は同様の組織となっており、高密度で十分な強度が確保されている。
As shown in FIG. 4, the
さらに、上記炭酸処理工程Cにおいては、上記したごとく成型工程Bで得られた成型体1を炭酸と接触させて、セメントのアルカリ成分を水に不溶の炭酸カルシウムに変質させる。成型体1を炭酸と接触させる方法は任意であり、例えば、密閉容器内に成型体を収納し、この容器内に炭酸ガスを吹込むようにしても、あるいは炭酸ガスを溶け込ませた溶液に成型体1を沈積するようにしてもよい。前者の場合は下記(1)式に示す反応が、後者の場合は下記(2)式に示す反応がそれぞれ起こり、アルカリ成分であるCa(OH)2が水に不溶のCaCO3に変わる。本実施形態においては、成型体1の上部側がポーラス性状部2となっているので(図3)、炭酸がポーラス性状部2の内部まで浸入し、ポーラス性状部2では。アルカリ成分の大部分が水に不溶のCaCO3に変わる。
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O (1)
Ca(OH)2+H2CO3→CaCO3+2H2O (2)
Furthermore, in the carbonic acid treatment step C, as described above, the molded
Ca (OH) 2 + CO 2 → CaCO 3 + H 2 O (1)
Ca (OH) 2 + H 2 CO 3 → CaCO 3 + 2H 2 O (2)
本発明は、上記混練工程Aにおいて、混練用の水として、予め炭酸を溶け込ませた炭酸水を用いるようにしてもよいものである。この場合は、混練工程A内でアルカリ成分の分解がかなりの程度進むので、上記した炭酸処理工程Cをより短時間で終えることができる。 In the kneading step A, the present invention may use carbonated water in which carbonic acid is dissolved in advance as kneading water. In this case, since the decomposition of the alkali component proceeds considerably within the kneading step A, the above-described carbonic acid treatment step C can be completed in a shorter time.
一方、上記成型工程Bと炭酸処理工程Cとの間に含浸処理工程Dを設定する場合は、ミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を用意し、この酸性溶液を成型体1に接触させる。この場合、成型体1に酸性溶液を含浸させる方法は任意であり、浸漬方式、散布方式、塗布方式等を採用することができる。この含浸処理工程Dで使用する酸性溶液は、ミネラル分と鉄イオンとを含んでいれば、その種類を問わないが、できるだけ鉄分の多いものを選択するのが望ましい。このような酸性溶液としては、シマニシ科研社製の「トーヨーシューム」がある。このトーヨーシュームは、一例として、図5に示すような成分組成を有している。なお、このトーヨーシュームは高濃度の原液として供給されるので、1%程度に希釈して使用する。
On the other hand, when the impregnation treatment step D is set between the molding step B and the carbonic acid treatment step C, an acidic solution containing a mineral and iron ions is prepared, and this acidic solution is brought into contact with the molded
上記した酸性溶液(トーヨーシューム)を成型体1に含浸させることにより、成型体1の表面にはミネラル分と鉄分とを含む富栄養層が形成される。また、この酸性溶液は、成型体1中のポーラス性状部2の内部に浸入し、空孔7の周りの露出面にも前記富栄養層が形成される。さらに、酸性溶液中に含まれる硫酸(H2SO4)とセメント中のアルカリ成分との間に下記(3)式の反応が起こり、CaSO4(石こう)が生成する。この反応は、前記多孔質性状部2では内部でも進行する。
Ca(OH)2+H2CO3→CaSO4+2H2O (3)
By impregnating the molded
Ca (OH) 2 + H 2 CO 3 → CaSO 4 + 2H 2 O (3)
上記のように製造された着生基盤は、海中における海藻類の種子(遊走子)の放出にタイミングを合せて海底に敷設(沈設)される。本着生基盤は、前記したように成型体1に炭酸処理を施して完成するので、養生を行う必要がなく、製造後、速やかに敷設することができ、タイミングを損うことはない。この敷設に際しては、着生基盤を個々に沈設してもよいが、効率を上げるため、海上で、所定大きさの着生基盤の複数を生分解性のシートまたはネット上に配列固定し、これらシートまたはネット単位で沈設するようにしてもよい。着生基盤は、上記したようにその下側の非ポーラス部3が十分な強度を有しかつ十分な重量を有しているので、海底に敷設した状態で安定し、波浪に対しても十分に耐えるものとなる。なお、所望により、成型工程Bで成型体1に適当数のフックを埋込んでおき、このフックを着生基盤同士の連結に、または着生基盤と前記シートまたはネットとの連結に用いるようにしてもよい。
The seedling base manufactured as described above is laid (sunk) on the seabed in time with the release of seaweed seeds (zoospores) in the sea. Since the present foundation is completed by subjecting the molded
一方、上記したタイミングで海底に敷設された着生基盤は、その上部側が多孔質性状部2となっており、しかも、その上面が波形形状(凹凸形状)をなしているので、海藻類の種子が効率よく着生し、かつ生長する。また、本着生基盤は、生物育成に有害となるアルカリ成分が水に不溶な成分として固定されているので、海藻類の着生、生長がより一層促進されるほか、プランクトン等の微生物や微小動物も寄り付いて、それらの生長も促進される。
On the other hand, the growth base laid on the sea floor at the above timing has a
ここで、混練工程Aにおいてセメントの一部を人工ゼオライトで置換した場合は、人工ゼオライトが基盤全体に分散して取込まれるので、基盤全体が栄養補給源となり、海藻類の着生、生育がより一層促進される。また、人工ゼオライトは、海水中の栄養分を吸着する機能と吸着した栄養分を徐々に放出する機能とを有しているので、前記栄養補給は長期的に持続し、海藻類が繁殖する藻場造成に向けて好適となる。 Here, when a part of the cement is replaced with artificial zeolite in the kneading step A, since the artificial zeolite is dispersed and taken in the entire substrate, the entire substrate becomes a nutrient supply source, and the algae is grown and grown. It is further promoted. In addition, since artificial zeolite has a function of adsorbing nutrients in seawater and a function of gradually releasing the adsorbed nutrients, the above-mentioned nutritional supplementation lasts for a long time, and the seaweed breeding where seaweeds breed It becomes suitable toward.
また、成型工程Bと炭酸処理工程Cとの間に含浸処理工程Dを設定し、成型体1にミネラル分および鉄イオンを含む酸性溶液を含浸させた場合は、海底に敷設後、着生基盤からミネラル分や鉄分が早期に海水に溶け出すので、海藻類の種子の放出時期にタイミングを合せて本着生基盤を沈設することで、海藻類に速効的に栄養が補給され、上記同様に海藻類の着生、生長が促進される。
Moreover, when the impregnation process D is set between the molding process B and the carbonic acid treatment process C, and the molded
なお、上記実施形態においては、成型工程で、ポーラス性状部2と非ポーラス性状部(普通コンクリート性状部)3とを上下に配した二層構造の成型体1を一体に得るようにしたが、本発明は、ポーラス性状の成型体と非ポーラス性状の成型体とを別体に成型して、その後に両者を接合一体化するようにしてもよいものである。本発明はまた、前記二層構造の成型体に代えて、全体がポーラス性状をなす成型体を得るようにしてもよい。。また、この成型体の形状、大きさも任意であり、上面に設ける凹凸も、前記波形に代えて、種々の凹凸形状とすることができる。
In the above embodiment, in the molding step, the two-layer molded
図1に示したメインの製造工程に従って混練、成型および炭酸処理を行い、図3に示した形状を有し、かつ一辺が30cm、全高(厚み)が10cmの大きさの、全ポーラス性状の着生基盤を製造した。また、この着生基盤の製造に際しては、混練工程において、骨材として粒径7〜10mm程度の小石と貝殻とを用いるとともに、セメントに対する人工ゼオライトの配合比を0%,5%,10%の3とおりに設定し、合計6種類の着生基盤を製造した。そして、製造した6種類の着生基盤を一枚のシート上に敷き並べて固定し、この着生基盤付きシートを、熊本県、八代海の埋立護岸の敷石上部に、2004年4月に敷設し、海藻類の着生、生長状況を経時的に観察した。なお、4月という時期は、アカモクの種子の放出時期に当たる。その結果、同年5月初旬には、各種類の着生基盤にアカモクの種子の着生が認められ、その後、順調に生長を続け、翌年(2004年)の1月には、30cmを超えるものもあった。 Kneading, molding and carbonic acid treatment are carried out according to the main manufacturing process shown in FIG. 1, and it has the shape shown in FIG. 3 and has a shape of 30 cm on one side and a total height (thickness) of 10 cm. Produced a raw base. In the production of the growth base, pebbles having a particle size of about 7 to 10 mm and shells are used as aggregates in the kneading process, and the blending ratio of artificial zeolite to cement is 0%, 5%, and 10%. A total of 6 types of epidermis bases were manufactured. Then, the six types of foundations produced were laid and fixed on a single sheet, and this sheet with foundations was laid in April 2004 on the paving stones of the landfill revetment in Yatsushiro Sea, Kumamoto Prefecture. The algae growth and growth were observed over time. The period of April corresponds to the release period of the red mock seeds. As a result, at the beginning of May of the same year, the seedlings of akamoku were recognized on each type of seedling base. After that, they continued to grow steadily, and in January of the following year (2004), those that exceeded 30 cm There was also.
A 混練工程
B 成型工程
C 炭酸処理工程
D 含浸処理工程
1 成型体
2 ポーラス性状部
3 非ポーラス性状部
A kneading process B molding process C carbonic acid treatment process
Claims (6)
It is the growth base manufactured by the manufacturing method of any one of Claims 1 thru | or 5, Comprising: The porous property part and the non-porous property part were distribute | arranged to two layers up and down, It is characterized by the above-mentioned. A foundation for growth.
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