JP4213386B2 - 無機電解凝集剤及び該無機電解凝集剤を使用した泥土改質方法 - Google Patents

Description

技術分野
湖沼、内湾、河川等の汚染底泥を疎水性、保水性及び通気性等に優れた土壌に変えることの出来る無機電解凝集剤及びその無機電解凝集剤を使用した泥土改質方法である。
背景技術
湖沼、内湾、河川等の底泥には、リン、窒素、有機物、ヘドロ等の富養塩及びその未分解物が溜まり、当該底泥は酸素消費量の増大化が起こりＤＯが低下している。
この時点で、水中生態系に支障が生じ、自然界が有する自浄能力が無くなり、底泥は硫化物に変わる。これをエネルギー源として各種のプランクトン類、アオコ類が発生し、水質は加速度的に悪化していく。
底泥には腐養泥とも言われている様に、多くの昆虫類・魚類・藻類・水草類等々の死骸体及び肥沃な地表流入土などが堆積されており、極めて植生に有効な、あらゆる栄養塩を、高濃度に含有した、有機系の熟成物も多く含んでいるが、これら堆積物は嫌気分解と共に、リン、窒素等の栄養塩を水中に溶出するため、自然界の植物連鎖現象が起こり、結果的に上記ＤＯを著しく低下させ、腐敗分解を促進させ、還元態下に於いては硫化物と成り湖底等に堆積する。
このため、当該堆積物は、メタン、ブタン、硫化水素等の悪臭を発生させ、鉄分は硫化鉄に変化し、黒褐色か濃茶色を呈している。また、多くの成分はその姿を変え溶存し環境破壊を促進している。
従って、水質の改善には還元下での底質泥土の改質が基本であり、当該底泥が改質されることにより生態系の修復が行われることになる。
しかし、現在行われている底泥の浄化方法は、浚渫による底泥の撤去のみであり、その撤去のみでは水中の生態系が破壊され、例えば生態系の循環の無い防火用水の貯水槽の水を見るようなものであった。
上記のように浚渫による底泥の撤去等により一旦生態系が破壊されてしまうと、湖沼等はその復活に何十年もの年月を要することに成る。
本発明は、上記欠点を解決し、単に泥土の浄化処理の工期短縮や、工事費等の削減だけを目的とするものではなく、環境保全と資源の永続利用に資する一環として浚渫底泥の積極的資源化を図るものである。特に本発明により、環境汚染、自然生態系破壊、棲息生物無差別殺戮の極みである農薬等を使用することなく、有機系栽培による、健康食糧増産が可能な土壌を得ることにある。
発明の開示
本発明は上記目的を達成するため、請求の範囲第１項に記載したように、塩素を含まない溶媒中にホスホン酸と硫酸マグネシウムを混合し、数分間撹拌し、その後、硫酸アルミニウムとポリ硫酸第二鉄を混合し、数分間撹拌して得る無機電解凝集剤である。
また、請求の範囲第２項に記載したように、浚渫により底泥を放流中、該放流中の底泥に上記無機電解凝集剤と土粒子補強剤としてケイ酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として炭酸カルシウムを混合した水溶液を添加する泥土改質方法である。
さらに、請求の範囲第３項に記載したように、浚渫により得られた底泥を自然沈殿槽内に数時間放置し、浮水を清澄処理して放流し、その後、残った底泥中に請求の範囲第２項に記載の無機電解凝集剤と土粒子補強剤及びｐＨ調整剤とを添加する泥土改質方法である。
発明を実施するための最良の形態
以下に、本発明にかかる無機電解凝集剤及び該無機電解凝集剤を使用した泥土改質方法について、その具体的な実施の形態を説明する。
本発明の無機電解凝集剤は、地下水等の塩素が混入されない清水を溶媒とし、該溶媒５０〜１００ｇにホスホン酸５〜１０ｇと硫酸マグネシウム１５〜３０ｇを投入し、２〜３分間軽く撹拌する。次に硫酸アルミニウム３５０ｇ〜７００ｇとポリ硫酸第二鉄を投入し、５〜１０分間程度軽く撹拌して得るものである。
上記無機電解凝集剤の構成配分は下記の表１の通りである。

実施例１
浚渫により湖沼、内湾、河川等の底泥を放流中、該放流中の底泥に、上記無機電解凝集剤を投与する。同時に土粒子補強剤としてケイ酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として炭酸カルシウムを混合した水溶液を投与することにより泥土を改質することが出来る。
また、その時に生じる汚濁水、は順次清澄化するので放流が可能となる。
実施例２
上記同様の浚渫底泥を自然沈殿槽にストックする。該自然沈殿槽において２〜３時間程度静置後、浮水を清澄処理し、放流する。その後、底泥中に上記無機電解凝集剤を投与し、更に土粒子補強剤としてケイ酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として炭酸カルシウムを混合した水溶液を投与することにより泥土を改質する方法である。
表２は、底泥１ｔ当りの無機電解凝集剤、土粒子補強剤及びｐＨ調整剤の添加量を示している。

上記実施例１，２では無機電解凝集剤の併用剤として、ケイ酸ナトリウム及び炭酸カルシウムを用いる事を特徴としている。
上記剤の添加量は、底泥の性状・処理土壌の用途により異なってくる。
上記無機電解凝集剤、土粒子補強剤及びｐＨ調整剤は、イオン価の異なる無機金属正荷電物質を、一溶媒液中に、特殊装置を用いて合成し、単一正荷電ではなし得ない反応を、その相乗効果から高正荷電に改質した強力イオン結合土壌改良剤である。上記土壌改良剤は、水和反応時に無機系特有のイオン増加現象が起こり、数系統の正荷電物質が底泥中で同時反応を起し、各々の特徴をもって、その役割を担い、異性荷電との強い衝突結合を起こし、汚濁粒子及び底泥の電気二重層の殻を破壊する。
即ち、中和することになり、ファンデルワールスの法則に基づく電解結合が起こり団粒子に成長する。成長した団粒子は親水基を失っているため、拘束水分子は自由水に変わり、粒子結合の電解圧縮力により粒間から押し出され（これを疎水化現象と言う）、経時と共に強固に結合し、疎永性団粒子となる（これを不可逆性と言う）。
即ち、処理土壌は二度と再泥化を起こすことなく、構築する活性団粒子内に各種の栄養塩等を包含し、シリカ被膜及びヒドロシキアパタイトにて溶出することなく保持することになる。
上記のように改良された土粒子は、アルミナ八面体とケイ酸四面体が結合しており、ＳｉＯ荷電はＯ_２の負荷電と引合いバランスを保ち、もう一方のＯ_２の負荷電が隣のＳｉＯを引付ける。
一方、Ａｌ_２Ｏ_３の八面体が、マンガン、マグネシウム等を吸着保持できる。即ち、大量の酸素を有した団粒子内に多種のミネラル等、栄養塩をヒドロシキアパタイト、ケイ酸コロイド等に堅持されている。同時に底泥は含有する有機物により優れたＣＥＣ、ＡＥＣ（イオン交換量）等、多くの−ＯＨや−ＣＯＯ−（フェノール基・カルボキシル基）を有することから、大量の栄養エネルギーを貯蔵する宝庫とすることが出来る。
又、併用するＳｉＯは植物や土中微生物の免疫力を高め、健康的育成促進を図ることが出来る。
上記のような性状的特徴から、植物が必要とする栄養成分を、必要な時に必要な量を供給することが可能となる。
以上説明したように、本発明にかかる無機電解凝集剤及び該無機電解凝集剤を使用した泥土改質方法によって、得られた処理済み土壌は、
１）自重で１．５〜３．０ｋｇの地耐力を有し、耕地した場合はフカフカとなり、転圧した場合は堅く締る土壌を得ることが出来る。
２）植生に極めて重要な保水性、通気性、疎水性等を得ることが出来、水捌けに優れた土壌微生物に良好な土壌を得ることが出来る。
３）泥土の様々な欠点を改質し、一般健康土壌に等しい性状を有し、且つ植物に必須な栄養塩を保持し、植物育成に有効な土壌を得ることが出来る。
４）ｐＨ６〜７の範囲であり、キレート効果を有し公害物質を無害化する土壌を得ることが出来る。
産業上の利用可能性
上記無機電解凝集剤及び該無機電解凝集剤を使用した泥土改質方法によって得られた土壌は、農地としての利用、また、無農薬による野菜の増産促進をする有機栽培肥土資源としての利用、従来の慣行農法によってイオン交換量が劣化している老朽農地の地力を復活させる資源としての利用、更に植林地等の造成用土壌、公園造成用土壌或いは埋立地用土壌等として有効に利用する等様々な分野で利用することが出来る。

Claims (3)

1. 塩素を含まない溶媒にホスホン酸と硫酸マグネシウムを混合し、数分間撹拌し、その後、硫酸アルミニウムとポリ硫酸第二鉄を投与し、数分間撹拌して成ることを特徴とする無機電解凝集剤。
2. 浚渫により底泥を放流中、該放流中の底泥１ｔに対し請求の範囲第１項に記載の無機電解凝集剤５〜１０リットルに、土粒子補強剤としてケイ酸ナトリウム及びｐＨ調整剤として炭酸カルシウムを各々５〜１０リットル混合した水溶液を添加することを特徴とする泥土改質方法。
3. 浚渫による底泥を自然沈殿槽内に数時間放置し、浮水を清澄処理して放流し、その後、残った底泥中に請求の範囲第２項に記載の無機電解凝集剤と土粒子補強剤及びｐＨ調整剤とを添加することを特徴とする泥土改質方法。