JP5216426B2 - 水生植物植栽用基盤及び水中固定用水生植物基盤 - Google Patents
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Description
そこで、水生植物の植栽や水質浄化に係る技術が従来から提案されている。例えば、湿地帯や、水深の浅い水中の底に直接水生植物を植栽する方法、発泡樹脂等の軽比重の基台を利用して草木を植栽するいわゆる浮島方式の水上での植栽方法(特許文献1等)、基盤本体に多数の小開口が設けられた、次第に水中に沈降して着底する水面緑化用基盤(特許文献2)、覆砂工法における覆砂材の代わりに用いるための、生分解性シート又は植生マットからなる基盤材の層間に、酸化第二鉄を主成分とするシルトを含む中間層を有する、底泥浄化用の複層マット(特許文献3)が知られている。
しかしながら、水中に直接植栽する方法では、多大な労力と費用を要するという問題がある。また、浮島方式では、基盤に浮力を与えるための発泡樹脂が難分解性であり、且つ劣化し易い。更に、浮島となる基盤が風雨や波浪の影響により移動しないようにロープやワイヤー等で固定する作業も必要となる。
次第に水中に沈降して着底する水面緑化用基盤は、水中に直接植栽する方法の問題点を解決するが、その基盤の構造が複雑である。
特許文献3に記載される複層マットは、覆砂材の代わりとすることを目的とするものであり、水質浄化作用に優れるが、目詰まりを起し易いシルトを利用するので、そのシルト層が嫌気的になり易く、実使用においては水生植物の良好な生育を阻害するおそれがある。また、該複層マットは、酸化第二鉄を含むが、このような還元されていない酸化鉄の状態では、水生植物の鉄分補給効果は期待できず、その生育が疑問視される。
この植物育成用マットは、木材破砕物が主原料であるため、水上に浮き、水中の底に固定して水生植物を植栽する用途には不向きである。また、この植物育成用マットは、陸上における植物の育成を意図しているため、該マットに植物の育成に必要なリン系や窒素系の肥効成分を含有させることが意図されている。
しかし、このような肥効成分を含むマットを水中における水生植物の植栽に利用すると、該肥効成分が水中に溶解し、水質汚染の原因になるという問題がある。
該セラミックス多孔体は、水酸化鉄や酸化第二鉄等を焼成により反応性に富む鉄に変化させた状態で含むので、下水に含まれる硫化物や不純物等が該鉄と反応し、浄化作用等を示す。
しかし、このようなセラミックス多孔体を、水生植物の植栽に利用する点については知られていない。
本発明の別の課題は、河川、湖沼等における緑化並びに水質浄化に有用であり、かつ環境的にも優れ、その施工も容易な、水中において沈降する比重を有する水中固定用水生植物基盤を提供することにある。
また本発明によれば、木材破砕物と、鉄含有セラミックス多孔体と、接着剤とを含み、マット状に固結した、水生植物植栽用基盤であって、前記鉄含有セラミックス多孔体の含有割合が、前記基盤が水中に沈降しうる比重1050〜1100kg/m3となる割合である水生植物植栽用基盤が提供される。
更に本発明によれば、上記水生植物植栽用基盤に、水生植物又はその苗木を植栽した、河川、湖沼の底に該基盤を載置するための水中固定用水性植物基盤が提供される。
尚、以下、本発明の水生植物植栽用基盤及び水中固定用水性植物基盤をまとめて、本発明の基盤ということがある。
本発明の水中固定用水性植物基盤は、上記本発明の水生植物植栽用基盤に、水生植物又はその苗木を植栽したものであるので、河川、湖沼の岸辺の底に該基盤を載置するという簡便な方法で、緑化及び水質浄化効果を得ることができる。
本発明の水生植物植栽用基盤は、木材破砕物と、鉄含有セラミックス多孔体と、接着剤とを含む。
木材破砕物は、原木又は木材を砕いてなる破砕物であって、不定形の片や粒の集合物である。木材の種類は特に限定されず、針葉樹、広葉樹のいずれでも良いが、保水性、抗菌性に優れ、破砕処理が容易な点から、杉等の針葉樹の使用が好ましい。木材破砕物には、凹凸に富み、抗菌性を有する樹皮の破砕物が含まれることが好ましい。
木材破砕物の形状は上述のとおり不定形であるが、その大きさや粒度は、破砕方法により調整することができる。その粒度分布は特に限定されるものではないが、通常、0.2mm以下の粉状物から、2cm以上の片状物の混合物を用いることができる。
木材破砕物は、水生植物植栽用基盤における主成分を構成し、容量的には、好ましくは該基盤の70〜85容量%程度を占める。
鉄含有セラミックス多孔体は、上記作用を有する反応性に富んだ鉄を含有し、多孔質であれば特に限定されない。多孔質の細孔の径は、通常2nm〜10μm程度である。
該多孔体としては、例えば、有機物含有廃棄物、粘土及び鉄化合物を含む混合物を成形し、焼成した焼成物が挙げられる。
有機含有廃棄物の性状は、鉄含有セラミックス多孔体の製造にあたって、流動物状又は粉粒物とすることが好ましく、特に、その粒径が5mm程度以下、更には2mm程度以下であることが好ましい。また、水分の多い有機含有廃棄物は、予め脱水や乾燥させたものであることが好ましい。
前記鉄化合物は、上記焼成により、上述の水生植物に鉄分を補給する作用や、水中に存在するリンや窒素等を固定する作用を示す、反応性に富む鉄の原料となる材料であって、例えば、酸化鉄や水酸化鉄が挙げられる。
鉄含有セラミックス多孔体の製造は、得られる鉄含有セラミックス多孔体の形態に応じて適宜選択することができる。例えば、粒状にする場合には、上記各材料を混合し、適当に成形し焼成した後に、粉砕する方法、また、ペレット状にする場合は、上記各材料を混合し、ペレット状に成形し焼成する方法等により行うことができる。
鉄含有セラミックス多孔体の製造における焼成は、通常、600〜1300℃の焼成温度範囲において行うことができる。焼成の雰囲気は、反応性に富む鉄を含むために、還元性雰囲気が好ましい。
上記鉄含有セラミックス多孔体の含有割合は、本発明の水生植物植栽用基盤の比重を上記範囲にするために、乾燥物換算における木材破砕物100質量部に対して、通常18〜43質量部である。
接着剤の含有割合は、本発明の水生植物植栽用基盤を構成する材料を固結し、マット状にできうる割合であれば特に限定されないが、乾燥物換算における木材破砕物100質量部に対して、通常20〜30質量部である。
本発明の水生植物植栽用基盤は、木材破砕物等が接着剤によって固結し、マット状に形成されるため、該マット中には空隙が形成された状態であり、水生植物の発根、根の生育が妨げられず、また、空隙が連なっている状態で、水の流通もし易いものである。従って、このような空隙を塞ぐような他の材料を構成材料として含ませることは好ましくない。
また、本発明の水生植物植栽用基盤は、水中の底に沈降させて使用するので、水質汚染の原因となるリンや窒素系の肥効成分は含有しないことが好ましい。
本発明の水生植物植栽用基盤は、天然由来の木材破砕物を主として構成されるため、時間の経過にしたがって生分解が好適に進行する。
前者の粒状等の鉄含有セラミックス多孔体を予め他の材料と混合撹拌する方法では、鉄含有セラミックス多孔体が、少なくとも基盤内部に分散固定された水生植物植栽用基盤を得ることができる。
加熱圧着成形は、接着剤として熱可塑性樹脂系や熱硬化性樹脂系のものを用いた場合に有効であり、その際の温度は、通常、100〜170℃の範囲から適宜選択することができる。また、加熱温度及び加圧圧力は、成形マットの例えば上下部分等において変化させることもできる。
水生植物植栽用基盤の大きさは、植栽する水生植物の種類及び量により適宜決定することができる。水中での水生植物の固定を十分なものにする点から、厚さは、5〜10cm程度が好ましい。
水生植物としては、例えば、抽水性植物、浮葉性植物、沈水性植物が挙げられ、具体的には、クレソン、シュロカヤツリ、ワスレナグサ、ショウブ、ミソハギ、ルイジアナアヤメ、シキザキカキツバタ、シラサギツゲ、ポンテデリア、キショウブ等が挙げられる。
本発明の水中固定用水生植物基盤は、河川、湖沼の岸辺等の底に載置することにより施工することができる。
実施例1
図1に示す水生植物植栽用基盤10を準備した。該基盤10は、木材破砕物を接着剤で加熱圧着成形した、50cm×50cm×8cmのマット状成形物11を調製した後、底が閉塞した6つの穴12を設け、該穴12に鉄含有セラミックス多孔体のペレット13を充填して作製した。
木材破砕物としては、杉の間伐材の原木を、そのまま機械により切削、粉砕して調製したもの4500質量部を用い、接着剤としては、熱硬化性樹脂系接着剤(商品名「ポリメリックMDI」、三井化学ポリウレタン株式会社製)1000質量部を用い、その他、粉状炭400質量部を用いて、マット状成形物11を調製した。
該成形物11の調製は、木材破砕物、接着剤及び粉状炭を混合・攪拌してなる混合物を、130〜160℃に加熱した加熱プレス機の台(平板)上に載置し下方から加熱処理し、一方、上方に備えられている加圧板を100〜120℃に加熱し、混合物上に降下させ、約1t/m2の圧力を加えて、10分間板状に圧縮、成型し、上下の各熱源(台と加圧板。)の加熱を停止し、余熱でもって10〜15分程度、緩やかに混合物の加熱を継続することにより行った。
また、ペレット13は、有機物含有廃棄物としての焼酎廃液400質量部(有機物換算量20質量部)と、粘土100質量部と、酸化第二鉄40質量部とを混合し、直径6mm、長さ2cmの円柱状のペレットに成形した後、酸化性雰囲気において、900℃、9時間焼成して調製した。
基盤10は、比重が1050kg/m3であり、水に沈降するものであった。また、基盤10のマット状成形物11は、内部に水等が流通できる空隙が多数入り組んだものであった。
一方、全窒素濃度30mg/L、アンモニア態窒素濃度5mg/L、全有機態炭素濃度13mg/Lの中性の原水65リットルを入れた、110リットル容積の水槽を準備した。
準備した水槽に、上記で作製した水中固定用水性植物基盤を2枚沈め、60日間栽培した。水は水槽内にかけ流した。60日後、かけ流しの水を止め、明暗条件で、それぞれ3時間ずつ25℃の条件で培養を行った。明暗の培養前後で全窒素、アンモニア態窒素及び全有機態炭素それぞれの濃度を測定し、1日当たりの水中固定用水生植物基盤1枚あたりの除去量を計算した。尚、アンモニア量はイオン電極法により、全窒素量は熱分解法により、全有機態炭素は燃焼触媒法によりそれぞれ測定した。
その結果、全窒素除去量は576mg/日、アンモニア態窒素除去量は78mg/日、全有機態炭素除去量は402mg/日であった。また、栽培期間終了時も水生植物の生育は順調であった。
ペレット13の代わりに、砂利を充填した以外は実施例1と同様に、水生植物植栽用基盤及び水中固定用水生植物基盤を作製した。得られた水中固定用水生植物基盤を用いて、実施例1と同様に栽培を行ったところ、30日目から葉が黄色く変色しはじめ水生植物の生育に支障がでた。これは、この例の水生植物が、ペレット13による鉄分の補給ができなかったことによる要因と推測できる。
Claims (7)
- 木材破砕物と、接着剤とを含むマット状に固結した基盤に、水生植物又はその苗木を植栽するための複数の底が閉塞した穴が設けられており、該穴に鉄含有セラミックス多孔体を充填してなり、前記鉄含有セラミックス多孔体の含有割合が、前記基盤が水中に沈降しうる比重1050〜1100kg/m3となる割合である水生植物植栽用基盤。
- 木材破砕物と、鉄含有セラミックス多孔体と、接着剤とを含み、マット状に固結した、水生植物植栽用基盤であって、
前記鉄含有セラミックス多孔体の含有割合が、前記基盤が水中に沈降しうる比重1050〜1100kg/m3となる割合である水生植物植栽用基盤。 - 木材破砕物を乾燥物換算で100質量部と、鉄含有セラミックス多孔体18〜43質量部と、接着剤20〜30質量部とを含む請求項1又は2記載の水生植物植栽用基盤。
- 鉄含有セラミック多孔体が、少なくとも基盤内部に分散固定されている請求項2記載の水生植物植栽用基盤。
- 鉄含有セラミックス多孔体が、有機物含有廃棄物と、粘土と、鉄化合物とを含む混合物を成形し、焼成した焼成物である請求項1〜4のいずれかに記載の水生植物植栽用基盤。
- 接着剤が、熱可塑性樹脂系又は熱硬化性樹脂系の接着剤である請求項1〜5のいずれかに記載の水生植物植栽用基盤。
- 請求項1〜6のいずれかに記載の水生植物植栽用基盤に、水生植物又はその苗木を植栽した、河川、湖沼の底に該基盤を載置するための水中固定用水性植物基盤。
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