JP2719716B2

JP2719716B2 - 自崩壊性を有する水質及び底質改善用造粒体

Info

Publication number: JP2719716B2
Application number: JP1037352A
Authority: JP
Inventors: 哲志岩下; 昌美清水; 文直大村
Original assignee: 日本石灰工業組合
Priority date: 1989-02-18
Filing date: 1989-02-18
Publication date: 1998-02-25
Anticipated expiration: 2013-02-25
Also published as: JPH02218488A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、この石灰散布工法により、悪化した底質を
浄化し、水域の水質を改善するための石灰系散布剤に関
するものである。

［従来の技術］近年、全国各地の湾、河川や湖などでは水質、底質の
汚染が進行している所が多くなってきたといわれてい
る。すなわち、水域の富栄養化が進むにつれ、それに伴
う赤潮の発生、貧酸素水塊の発生、青潮の発生等の現象
があり、漁業や生活環境に大きな被害や影響が出てい
る。

これらは生物利用されず、自然の循環浄化能力以上に
生活雑排水や畜産排水等からの有機物・栄養塩類の流入
があり、そのために海底、川底、湖底にそれらが堆積
し、それに気象や海象条件などが加わることにより、発
生する現象と考えられている。自然循環浄化能力の豊か
な湾や湖等は、長年にわたって有機物や栄養塩類（主に
リン（Ｐ）、チッ素（Ｎ））の流入量が少なく、それら
のヘドロとしての底質の堆積も少なく、加えて水の交換
が十分行なわれているため、水の透明度も大きく、清澄
である。

一方、自然循環浄化能力以上に汚染の進んだ湾や湖等
は、長年にわたって有機物や栄養塩類（P,N）の流入量
が多く、それらがヘドロとして底質へ厚く堆積してい
て、水の交換も不十分で、水の透明度も低下し、にごっ
ている。

したがって、汚染の進んだ湾や湖等の改善をするに
は、水質総量規制や下水道整備等を進めて陸地からの有
機物や栄養塩類（P,N）の流入量を減少されるだけでな
く、それまでに堆積した有機質汚泥すなわちヘドロの底
質を改善し、底質からの汚染物質の溶出による汚染を少
なくしてやることがかなり有効な手段であると考えられ
るようになってきた。

ここで、海や湖等の富栄養化についてさらに詳細に述
べると、有機物や栄養塩類の流入も多くなると、底質に
堆積したヘドロからの栄養塩類等の水への再溶出も重な
り、特に水の出入りの少ない閉鎖的な湾や湖等では深刻
な富栄養化の現象を示すようになる。

すなわち水中に栄養塩類等が多くなると、気象条件等
も相まってラン藻・藻類の直物プランクトン等の異常発
生繁殖の原因となり、赤潮の発生等が頻繁になってく
る。赤潮が発生すると、直接的には魚のエラにこれがつ
まって呼吸が出来なくなり、魚の大量死という被害につ
ながる。又、この赤潮を含めたプランクトンの異常多量
発生はプランクトンの多量死になり、その死がいや有機
物が底質に堆積し、それらをバクテリアが分解するため
に、水中の溶存酸素が消費され、貧酸素水塊が形成され
る。

さらに硫酸イオン（SO₄ ^2-）が貧酸素水塊に多くあれ
ば、硫酸塩還元菌がヘドロ表面付近に繁殖し、これが硫
酸イオンを呼吸作用でとり、体内で還元して猛毒の硫化
水素をはき出す。この硫化水素の規模がある程度発達
し、気象条件等の外的エネルギーが加わると、底の方に
あった貧酸素、硫化水素水塊が表面付近まで浮上してく
る。これが通称“青潮”“にが潮”と呼ばれるもので、
瞬時にして魚介類等を死滅させるものである。

このように水質の富栄養化に伴う赤潮、青潮などの諸
現象やそれらによる被害は底質の悪化と非常に関係が深
い。

この底質の浄化改善の具体的方法としては、ヘドロを
除去する浚渫工法、ヘドロを砂で覆う覆砂工法、ヘドロ
の表面に石灰系材料を散布する石灰散布工法等がある。

石灰系材料による水質底質改善は、昭和30年頃から、
三重県の英虞湾奥部で個人単位で実施されていた。これ
は、田畑に石灰を散布して土壌改良をしているが、石灰
を海にも散布したら、底質が改善され、アコヤ貝のへい
死も少なくなるのではないかという一漁民の発想と実行
から生れた。漁民が、石灰散布すると翌年から確実にア
コヤ貝へい死率が下がった。この事は硫化水素の発生を
防止できたことを示している。しかし石灰散布について
は経験的に効果があり良い事はわかっていても、その作
用についての科学的解明はなされていなかった。

これに科学的なメスを入れたのが昭和53年〜55年度に
かけて行なわれた水産庁の「赤潮対策技術開発試験の石
灰による底質改善試験」である。この試験は、三重県水
産技術センターが水産庁からの委託を受けて行なったも
ので、これにより、底質改善における科学的なメカニズ
ムや施工法等が確立されるに至った。また、昭和57年に
は水産庁より「石灰による底質改良マニュアル」も発行
され、石灰散布法は定着し、現在まで毎年、真珠養殖業
者により実施されるに至った。

さらに、この方法は近年三重県の的失湾の青ノリ養殖
業者にも採用され、青ノリの実収率向上に寄与してい
る。また、五ケ所湾のタイ、ハマチ養殖業者にも認めら
れ、赤潮発生防止にも役立っているらしい。また高知県
浦の内湾の悪化した底質を石灰散布法によって浄化する
試験が昭和61年度からはじまり、好結果が得られ、引き
続き試験散布が行なわれている。

このように石灰散布法は徐々に普及してきているが、
まだまだ未完性の技術で、確立しなければならない事項
は多い方法である。

［発明が解決しようとする課題］これまで各湾で実施されている石灰散布法は、消石灰
が粉体であるため、水の白濁及び飛散による二次公害の
ため、散布剤は５〜30mm粒径の生石灰塊であり、散布法
は手撒きであった。

散布剤が生石灰である場合には下記の諸問題点をかか
えている。

（１）生石灰は水にふれると発熱し、火災や火傷を引
き起す可能性があり、取扱いはかなり注意を要する。

（２）生石灰は水にふれると崩壊粉化するので、散布
区域の水が白濁して、水質汚濁などの弊害を引き起す可
能性がある。

（３）生石灰は比較的軟らかく、機械衝撃やすりへり
で粉化しやすいので、空中広域散布の場合、スモーキン
グが発生しやすく付近に害を与えやすい。

（４）生石灰だけでは改善効果が期待出来ない場合、
他物質を入れて配合、複合化しにくく、又できても他物
質の偏析が起きやすい。

そこで、本発明者らは、石灰散布による底質改善のメ
カニズムが水酸化カルシウムの溶出にあることを突き止
め、更に鋭意努力の結果、前記諸問題を解決することの
できる水質及び底質改善用造粒体を発明するに至った。

［課題を解決するための手段］本発明に係る自崩壊性を有する水質及び底質改善用造
粒体では、消石灰を主成分とする粉粒体と、含水するこ
とにより体積が膨張する崩壊剤と、含水することにより
酸素を発生する酸素供給剤とを、水中で崩壊するように
混合配合して造粒したものである。

［作用］本発明では、消石灰を主成分とする粉粒体と、含水す
ることにより体積が膨張する崩壊剤と、含水することに
より酸素を発生する酸素供給剤とを、水中で崩壊するよ
うに混合配合して造粒したものであるため、発熱が少な
く、確実に底質に到着した後に徐々に崩壊し、更に溶存
酸素量が上昇する。

更に付言すると、本発明においては消石灰は粉状物で
あるので、そのままではスモーキングや水質汚濁の原因
になるので、造粒する。造粒の方法はブリケットマシン
等による加圧成形でもよいし、ドラムやパンによる転勤
造粒でもよいし、押し出成形機による造粒でよく、通常
の造粒技術でよい。しかしながら、結合を与える結合剤
（バインダー）の種類によっては水質底質によくない影
響を与えるため、なるべくならば有機質等のバインダー
は使用しない方がよい。

また、造粒物が比較的かたく、粉化しにくい強度をそ
なえている事も必要である。石灰による改善効果だけで
なく、酸素供給も付加したい場合は消石灰粉状物に過酸
化カルシウム等を事前混合配合して造粒成形する。

しかしながら、単なるかたい造粒組成物では、比表面
積が小さく、効果を十分発揮しがたい面がある。そこで
本発明の造粒組成物の最大の特徴は、含水すると体積が
膨張して造粒組成物が自から崩壊して比表面積を大きく
して効果を十分に発揮できる能力を付与した事である。
それには造粒成形の事前に適切な崩壊剤を適量混合配合
して造粒成形すればよい。ただ含水すれば、あるいは水
中に投入すればすぐ自崩壊するのでなく、確実に底質に
到着してから徐々に崩壊するのでなくてはならない。な
ぜなら水中で落下途中で崩壊すれば白濁し水質汚濁につ
ながるからである。混合配合する崩壊剤としては生石
灰、ドロマイト焼成物、モンモリロナイト等があげられ
るが、崩壊させるタイミングを重視して、それに適する
量を選択することが肝要である。

［実施例］石灰は日本が国内自給出来る唯一の天然資源の加工物
であり、安価で安定供給のできる物質である。したがっ
て、水質及び底質浄化のための他工法すなわち、浚渫工
法、覆砂工法等に比較して、石灰散布法は１ケタも２ケ
タも安価に出来る格別に経済的な方法である。

前述のような経済的な理由から、本発明の水質底質改
善造粒組成物も石灰を主構成の成分とした。しかし、そ
れが生石灰単味であることは前記の如く、問題点が多い
ので、消石灰粉状物を主構成成分とすることにした。消
石灰が主構成成分であれば、発熱はないので火災や火傷
を引き起す心配はない。なお、消石灰は粉状物であるの
で、そのままではスモーキングや水質汚濁の原因になる
ので、造粒して水質及び底質改善体を作成した。

以下に実施例を示す。

実施例−１（自崩壊性試験）自崩壊性の試験を下記の方法で行なった。

試験方法 100ml溶のビーカーに純水100mlを入れ、恒温水槽に設
置し、ビーカー内の純水を20℃±１℃に保ち、ピーカー
内に下記の５種類の供試体を一粒を入れ、ストップウォ
ッチにて、供試体にヒビ割れが出来る時間（t₁）、供試
体が完全に原形をくずし、崩壊した時間（t₂）を測定し
た。

供試体 No.1:JIS工業用１号消石灰をブリケットマシンにて10
mm×7mm×5mmの大きさのアーモンド型に成形。

No.2:JIS工業用１号消石灰70重量部と過酸化カルシウ
ム粉末（CaO₂純度49％）30重量部を混合し、ブリケット
マシンにて10mm×7mm×5mmの大きさのアーモンド型に成
形。

No.3:JIS工業用１号消石灰50重量部と過酸化カルシウ
ム粉末（CaO₂純度49％）30重量部を混合し、JIS工業用
符号生石灰粉末20重量部とを混合し、ブリケットマシン
にて10mm×7mm×5mmの大きさのアーモンド型に成形。

No.4:JIS工業用１号消石灰40重量部と過酸化カルシウ
ム粉末（CaO₂純度49％）30重量部を混合し、JIS工業用
符号特石灰30重量部とを混合し、ブリケットマシンにて
10mm×7mm×5mmの大きさのアーモンド型に成形。

No.5:直径約10mmの大きさのJIS工業用特号生石灰塊状
物。

試験結果に記載の供試体No.1〜No.5をの試験方法にもとづ
き試験を行ない、第１表にその結果をまとめた。

効果崩壊材の配合していない供試体No.1,No.2は崩壊せ
ず、これでは比表面積が小さく、水質や底質との反応面
積も小さいので、造粒組成物しての十分な効果を期待出
来ない。又、供試体No.5は生石灰塊であるが、反応活性
が大きすぎて、水深によっては投入しても底質に到着す
る以前に完全崩壊し、水質汚濁をまねきかねない。供試
体No.3,No.4は崩壊材の配合量を変化させたものである
が、崩壊材配合量の少ないNo.3は崩壊時間が長く、それ
の配合量を増したNo.4の崩壊時間はNo.3にくらべて短
い。これは目的に応じて、崩壊時間を調節コントロール
出来ることを示している。さらにビーカー底に崩壊した
供試体の状態はNo.5,No.4及びNo.3共によくくずれてお
り、目視ではそれらに相違を認めなかった。又、いずれ
の供試体によっても水質の白濁はなかった。

実施例−２自崩壊性をもつ本発明造粒組成物が、溶存酸素量（D
O）,pH,硫化水素（H₂S）にどのような効果を示すか次の
ような実験を行なった。

実験方法三河湾産の底泥の上に予め窒素ガスを通気した貧酸素
状態の海水を静かに満たし、嫌気状態を保ち数日間放置
してH₂Sを発生させた。この海水をそれぞれ250mmずつガ
ラスビン（フタ付き）４本に分取してそれぞれの実験区
とし、下記の通り供試体を添加した。これらのガラスビ
ンの中の海水を25〜27℃に保ち、24時間後に前述の項目
の水質の測定を行なった。なお供試体の添加量は0.5gと
し、それぞれのガラスビンの海水に、添加し、添加５分
後に撹拌ガラス棒でゆるやかに撹拌した。

実験区Ａ区…実施例−１の供試体No.2を添加した。

Ｂ区…実施例−１の供試体No.3を添加した。

Ｃ区…実施例−１の供試体No.5を添加した。

対象区…供試体無添加の実験区実験結果に記載の実験区をの実験方法にもとづき実験を行
ない、第２表にその結果をまとめた。

効果溶存酸素DOについては、酸素供給材の配合してあるＡ
区、Ｂ区でそれぞれ効果が見られ、崩壊剤の配合してあ
るＢ区でその効果が顕著であった。当然のことながら、
Ｃ区、対象区では変化はなかった。

またpHの上昇はＡ区、Ｂ区及びＣ区で見られ、Ｂ区、
Ｃ区でその上昇が大きかった。対象区では変化はなかっ
た。硫化水素H₂Sの発生は、Ａ区、Ｂ区及びＣ区で減少
しているが、Ｂ区及びＣ区が著しく減少した。

したがって、自崩壊性のない改良剤ではH₂Sについて
も効果を顕著に発揮出来ない。なお対象区ではH₂Sの減
少はなく、むしろ増加している。また、当然な事ではあ
るが、Ａ区に使用した改良剤供試体は崩壊せず原形を保
っており、Ｂ区及びＣ区に添加したそれらは完全に崩し
てガラスビンの底に沈積していた。

［発明の効果］以上説明したように、本発明による自崩壊性を有する
水質及び底質改善用造粒体では、安価に供給できる石灰
を使用しているため、水質及び底質浄化のための他工程
すなわち、浚渫工法、覆砂工法等に比較して、本改善用
造粒体を使用する石灰散布法は１ケタも２ケタも安価に
できる。

また、消石灰が主構成成分であるため、発熱が少な
く、火災や火傷を引き起す心配がない。更に、造粒して
いるため、投入時のスモーキングや水質汚濁の原因にな
ることもない。

また、造粒成形の事前に適切な崩壊剤を適量混合配合
して造粒成形するため、含水するとすぐ体積が膨張する
ものでなく、確実に底質に到着してから徐々に膨張し、
その後に造粒体が自から崩壊して比表面積を大きくする
ので、水中落下時に崩壊することによる白濁や水質汚濁
が発生しないでより大きな効果を得ることができる。

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】消石灰を主成分とする粉粒体と、含水する
ことにより体積が膨張する崩壊剤と、含水することによ
り酸素を発生する酸素供給剤とを、水中で崩壊するよう
に混合配合して造粒したことを特徴とする自崩壊性を有
する水質及び底質改善用造粒体。
【請求項２】前記崩壊剤が、生石灰、ドロマイト焼成
物、酸化マグネシウム組成物、モンモリロナイト等の１
種又は２種以上の材料から選ばれたことを特徴とした請
求項１に記載の自崩壊性を有する水質及び底質改善用造
粒体。
【請求項３】前記酸素供給剤が、過酸化カルシウム、過
酸化マグネシウム、過炭酸ソーダ及び酸化鉄等の１種又
は２種以上の材料から選ばれたことを特徴とした請求項
１に記載の自崩壊性を有する水質及び底質改善用造粒
体。
【請求項４】前記消石灰、崩壊剤及び酸素供給剤の粒径
が5mm以下好ましくは1mm以下の粉粒物を混合配合して造
粒したことを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか
に記載の自崩壊性を有する水質及び底質改善用造粒体。