JP2006325515A - 海洋ブロックの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 安全性が高く、環境を汚染することなしに浚渫土を迅速処理にて固化させ、海中において膨潤崩壊したり、再溶解しない安定な海洋ブロックを効率的かつ安価に製造する方法を提供する。
【解決手段】 浚渫土に凝集固化剤を添加して予備固形物を得る工程と、得られた予備固形物を固液分離して含水比１００〜２００質量％の固形物を得る工程と、得られた固形物に二次添加剤としてポリビニルアルコールおよび／または土質改良剤を添加する工程と、二次添加剤が添加された固形物を成形し、乾燥する工程と、を含む。
【選択図】 なし

Description

本発明は、浚渫土を原料として効率的かつ安価に、海洋微生物、微細藻類、海草、海藻等の付着基盤や擬似漁礁機能を有する海洋ブロックを製造する方法に関する。

藻場や干潟は有用魚貝類の繁殖場であり、幼稚仔の生育場でもあるとともに、沿岸域における海洋環境の保全に重要な役割を果たしているが、近年、沿岸開発等から減少の一途をたどっており、その復元・拡張が強く望まれている。その一方で、沿岸における閉鎖性内湾域では、海域の富栄養化等により海底には汚泥が溜まっており、漁業活動などの生産性への影響から底質改善対策が全国各地で実施されている。

汚染された底泥は一般に陸上の処理場に埋め立てられるが、その処理コストは上昇し続けている。そのために、近年、底質を海域にて有効利用することが強く望まれ、埋め立て処理に代わって、底質の有効利用には資源の枯渇を避けるために二つの方法が注目されている。その一つは、天然土壌は長時間で形成され、その領域を処理場として無駄に消費することがないように、環境に優しい有益な材料として底質を利用することである。そのために、不安定な浚渫土の土壌素材の性質を安定化させて、いろいろな形の固化物を作り、さらには、汚染を解消しつつ、アコヤガイを含むいろいろな生物のための有効な住処を提供することである。

このような状況から、浚渫した汚泥（浚渫土）を重要な未利用資源として再度海底などに戻し、海苔、海藻類の藻場・魚介類の成育に適した底質層そして再利用する方法が知られている。例えば、浚渫土の処理方法として、従来よりセラミック化、ボルトランドセメント混合、ガラス化によるブロック製造法などがある。しかし、浚渫土にセメント系や石灰系の固化剤を添加、混合して汚泥を固化させても、浚渫土が多量の有機物や水を含むために十分な固化効果が得られず、また固化物からアルカリ分が溶出するなどの問題があった。そこで、近年、このような問題を解消するために、例えば、特許文献１および特許文献２では、安全な中性無機固化剤として、フライアッシュや製紙スラッジの焼却灰に鉱物やカルシウム、シリカなどの無機化合物、界面活性剤などを配合した固化剤が提案されている。
特許第３２７４３７５６号明細書 特開２００２−３６３５６０号公報

しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載されているような中性無機固化剤は、含水汚泥に対し少量の添加で汚泥を団粒状に固化することはできるものの、得られた固化物を海底などに戻した場合には、膨潤崩壊したり有害物質が再溶出し、海洋ブロックとして適切なものとはいい得なかった。

そこで、本発明の目的は、安全性が高く、環境を汚染することなしに浚渫土を迅速処理にて固化させ、海中において膨潤崩壊したり、再溶解しない安定な海洋ブロックを効率的かつ安価に製造する方法を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、浚渫土を特定条件下で処理することにより得られる固形物により上記目的を達成し得ることを見出し、本発明を完成するに至った。

即ち、本発明の海洋ブロックの製造方法は、浚渫土に凝集固化剤を添加して予備固形物を得る工程と、
得られた予備固形物を固液分離して含水比１００〜２００質量％の固形物を得る工程と、
得られた固形物に二次添加剤としてポリビニルアルコールおよび／または土質改良剤を添加する工程と、
二次添加剤が添加された固形物を成形し、乾燥する工程と、
を含むことを特徴とするものである。

本発明において、前記凝集固化剤は、好ましくはペーパースラッジ焼却灰を原料とする凝集固化剤である。また、前記凝集固化剤を浚渫土に対し、好ましくは０．５〜１０容積％添加する。さらに、前記二次添加剤を浚渫土に対し、好ましくは１〜２０容積％添加する。

本発明によれば、環境を汚染することなしに浚渫土を迅速処理にて固化させ、海中において膨潤崩壊したり、再溶解しない安定な海洋ブロックを効率的かつ安価に製造することができる。よって、得られた海洋ブロックは、海洋微生物、微細藻類、海草、海藻等の付着基盤および擬似漁礁機能を有する海洋ブロックとして有用である。

以下、本発明の実施の形態につき具体的に説明する。
本発明の海洋ブロックの製造方法においては、先ず、浚渫土に凝集固化剤を添加して予備固形物を得る。浚渫土は、海底に堆積した底質汚泥を除去する浚渫事業において生じ、その処分に困っていた浚渫処理土を有利に再利用することができる。また、凝集固化剤としては、ペーパースラッジ焼却灰を原料とする凝集固化剤を好適に挙げることができる。この種の凝集固化剤は、株式会社大正印写よりアクアリファインＡＲ−Ｐ（登録商標）として市場において入手することができる。凝集固化剤の添加量は、浚渫土の容積に対し、好ましくは０．５〜１０容積％、より好ましくは１〜５容積％であり、この添加量が０．５容積％未満であると固化が十分ではなくなり、一方、１０容積％を超えて添加してもそれに伴う十分な固化は得られず、却ってコスト的に不利となる。

次いで、本発明においては、得られた予備固形物を固液分離して含水比１００〜２００質量％の固形物を得る。固液分離手段は、特に制限されるべきものではなく、例えは、（株）研電製のスリットセーバー（登録商標）を好適に使用することができる。得られた固形物の含水比は１００〜２００質量％であり、好ましくは１００〜１５０質量％である。この含水比が１００質量％未満では固液分離操作に時間とエネルギーがかかり過ぎ、一方、２００質量％を超えると安定した海洋ブロックを得ることが困難となる。

本発明においては、前記固形物に二次添加剤としてポリビニルアルコールおよび／または土質改良剤を添加する。これら二次添加剤は、海洋ブロックの基盤の強度を増加させるとともに、海水中での再分散を抑える働きを有する。ポリビニルアルコールとしては、日本酢ビ・ポバール（株）製のポリビニルアルコールを好適に使用することができ、また、土質改良剤としては、石膏系中性土質改良剤が好ましく、特に好ましい土質改良剤は石原産業（株）製のジプサイダー（登録商標）である。

ポリビニルアルコールの添加量は、固形物の質量に対し、好ましくは１〜２０容積％、より好ましくは３〜１０容積％であり、この添加量が１容積％未満であると基盤の強度増加効果が十分ではなくなり、一方、２０容積％を超えて添加してもそれに伴う十分な強度増加は得られず、却ってコスト的に不利となる。同様の理由により、土質改良剤の添加量は、固形物の質量に対し、好ましくは１〜２０容積％、より好ましくは３〜１０容積％である。

海洋ブロックの成形にあたっては、上記のようにして得られた固形物をその目的に応じ、例えば、海洋微生物、微細藻類、海草、海藻等の付着基盤や擬似漁礁機能を有する海洋ブロック等の目的に応じ適宜形状に成形する。成形法は特に制限されるべきものではなく、慣用に従い成形することができる。しかる後、成形された固形物を自然乾燥等の通常の乾燥手段により乾燥することにより所望の海洋ブロックを得ることができる。

以下、本発明を実施例に基づき説明する。
（浚渫土）
以下の実験例では、赤潮発生とアコヤガイの病気発生などによって真珠養殖業が危機に瀕している、閉鎖性の極めて高い三重県英虞湾において堆積した底質汚泥を除去する浚渫事業において生じた含水比９００質量％の浚渫土を用いた。

（浚渫土処理プラント）
実験例の浚渫土処理プラントとして図１に示す処理プラントを構築した。このプラントは、主に原泥貯留部、薬剤反応部、固液分離部から構成され、固液分離装置としてスリットセーバーシステム（（株）研電社製）を取り入れた。全体寸法は長さ２ｍ×幅１．５ｍ×高さ２．３ｍで、全ステンレス材で構成され、各駆動部はプログラムにより連続自動制御できるようにした。処理能力は、浚渫泥水にして時間あたり１〜２ｍ³である。

具体的には、図１に示すように、浚渫土１は原泥ポンプ２を介して、原泥撹拌機４を備えた容積２８０リットルの原泥貯留槽３に導入される。原泥貯留槽内の原泥は原泥供給ポンプ１９を介してライン５より一対の反応槽６（各容積４０リットル）の頂部に供給される。ライン５は二股に分岐し、一対のバルブ７を有しており、また反応槽６はそれぞれ撹拌機８を備えている。また、各反応槽６には、一対の容量８ｋｇの粉体供給機９から夫々凝集固化剤が添加される。反応槽６において得られた予備固形物は各ライン１０、１１を介してスリットセーバー１２に供給される。反応槽６の底部からのライン１１および反応槽６側面からのライン１０はストップバルブ１３を備えており、また反応槽底部からのライン１１は流量調整弁１４も備えており、各流量が適宜調整可能となっている。スリットセーバー１２に供給された予備固形物は、ここで水分が除去され、固形物１５となる。除去された水分はスリットセーバー１２の下部に配置された濾過液槽１６に落下され、ここから放流水１７として外部に放出され、一部は返送ポンプ１８を介して原泥貯留槽３に供給される。

英虞湾立神浦より採取した上記浚渫土に対し、上記処理プラントで固液分離実験を行った。採取した浚渫土は大部分がシルト・粘土質の細粒分から成り、有機物を多く含んでいた。処理プラントの固液分離効果は、薬剤反応部での土粒子を結合させるフロックの形成状況に大きく左右されるため、薬剤の選定と反応条件を検討した結果、凝集固化剤、特にはペーパースラッジ焼却灰を原料とした薬剤アクアリファインＡＲ−Ｐ（（株）大正印写製）を用いることで、含水比９００質量％の浚渫泥水から含水比１５０質量％の固形物が得られた。添加率は、泥水体積に対し約１．５容積％とした。

（供試ブロックの製造）
上記のようにして得られた固形物（１次処理）を基本材料とし、２次処理としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（日本酢ビ・ポバール（株）製ポリビニルアルコール）、および石膏系中性土質改良剤（ＧＹＰ）（石原産業（株）製ジプサンダー（登録商標））をそれぞれ下記の表１に示す配合割合で添加した後、成形、自然乾燥して、各供試ブロックを作製した。また、比較のため、２次処理を施さずに、１次処理の後成形、自然乾燥したブロックも作製した。

得られた供試ブロックに対し、硬さおよび収縮率を測定した。得られた結果を下記の表１に併記する。

表１から明らかように、２次処理としてＰＶＡまたはＧｙｐを加えることにより、供試ブロックの硬さを大幅に高めることができた。なお、Ｇｙｐ添加ブロックの硬さはＰＶＡと比べて低いが、５％添加の場合には収縮率を低く抑えることができた。

浚渫土処理プラントを示す工程図である。

符号の説明

１ 浚渫土
２ 原泥ポンプ
３ 原泥貯留槽
４ 原泥撹拌
５ ライン
６ 反応槽
７ バルブ
８ 撹拌機
９ 粉体供給機
１０，１１ ライン
１２ スリットセーバー
１３ ストップバルブ
１４ 流量調整弁
１５ 固形物
１６ 濾過液槽
１７ 放流水
１８ 返送ポンプ
１９ 原泥供給ポンプ

Claims (4)

1. 浚渫土に凝集固化剤を添加して予備固形物を得る工程と、
   得られた予備固形物を固液分離して含水比１００〜２００質量％の固形物を得る工程と、
   得られた固形物に二次添加剤としてポリビニルアルコールおよび／または土質改良剤を添加する工程と、
   二次添加剤が添加された固形物を成形し、乾燥する工程と、
   を含むことを特徴とする海洋ブロックの製造方法。
2. 前記凝集固化剤が、ペーパースラッジ焼却灰を原料とする凝集固化剤である請求項１記載の海洋ブロックの製造方法。
3. 前記凝集固化剤を浚渫土に対し０．５〜１０容積％添加する請求項１または２記載の海洋ブロックの製造方法。
4. 前記二次添加剤を浚渫土に対し１〜２０容積％添加する請求項１〜３のうちいずれか一項記載の海洋ブロックの製造方法。

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