JPH08209669A - 海底泥土層の改良方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ヘドロなどの軟泥層で被覆され漁場の老朽化
や富栄養化が進展した海底泥土層を健全な土壌に改良
し、復活させることを目的とする。 【構成】 対象の海底泥土層を海底方向（上下方向）に
複数区分し、最上層の第１層から順次揚泥装置２００に
より、掘削揚泥した後再び海底へ揚泥した泥土を落下堆
積させることによって、当初の配列と全く逆転配列した
泥土層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ヘドロなどの汚泥層が
被覆された海底泥土層の改良方法に係り、ヘドロ浚渫作
業を行うことなく海底泥土層を改良する方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】日本の沿岸に接する港湾は、工業を始め
とする産業立地の有利性に基づいて大工場に隣接し、河
川を通じて流れ込む様々な汚染や汚濁物質に加えて、養
殖漁業が盛んな静穏域においては、魚介類の養殖などに
よる餌料残渣や排渫物の有機物質の堆積がさらに加わ
り、海底表層の悪化を招いている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような沿岸海域で
は、有機底泥や、いわゆる、ヘドロなどの汚泥層が健全
な砂層または軟泥層の表面を被覆し、水質の汚濁、無酸
素水塊の発生、富栄養化などが起り、水産業、とりわ
け、養殖業にとって生産性の阻害や病害の発生など好ま
しくない現象が生じ、環境の観点からは、海岸線や海底
の汚泥化、悪臭の発生、透明度の低下などの由々しき問
題を発生させている。このような自然の浄化力を超えた
負荷による弊害を除去するため、様々な対策がとられて
いるが、どれも決定的な手段となっていない。その中で
比較的良い効果をもたらすと考えられる浚渫による表面
汚濁層の採取除去は、高コストであるうえ浚渫された汚
濁物質の埋立地の確保難や浚渫による海洋拡散による二
次的弊害、除去後の浚渫泥の処理問題が厄介であり、必
ずしも決定的な解決策とはなっていない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明においては、砂層や軟泥層で形成された海
底の泥土層であって、かつ、表層にヘドロなどの汚泥層
が堆積された海底泥土層の改良方法であって、該海底泥
土層を海底方向に複数段に区分し、該区分された複数段
の区分泥土層のうち最上段第１層の海底泥土層を、竪型
スクリュコンベヤと該竪型スクリュコンベヤの下部外周
に同軸状に旋回自在に配設され該竪型スクリュコンベヤ
の泥土取込口前方の泥土を掘削し攪拌流動化する旋削装
置とからなる揚泥装置により攪拌流動化して揚泥した
後、該竪型スクリュコンベヤ上端部の排泥口より排出落
下させて該第１層の海底泥土層の混合均質化を行った
後、該揚泥装置の下端部を第２層の海底泥土層に沈降せ
しめて前記第１層と同様に該第２層の海底泥土層を揚
泥、排出落下ならびに均質化を実施して該第２層を前記
第１層の上に堆積させることによって該第１層と該第２
層とを逆転反転させ、第３層以降の海底泥土層について
も順次同様な手順で揚泥、排出落下ならびに均質化を繰
り返して前記区分された複数段の海底泥土層の上下間配
列順序を完全に逆転させることとした。また、第２の発
明では、さらに揚泥される泥土に固化剤を混入して混練
・固化処理を行うようにした。さらに、第３の発明で
は、揚泥される泥土にバクテリアや活性菌などのＥＭ菌
を混入して土壌の改良を行うこととした。

【０００５】

【作用】本発明においては、海底の泥土層を高さ方向に
複数段に区分し、最上段の第１層から最下段層に向けて
順次以下の操作を行う。すなわち、まず、第１層中へ揚
泥装置の下端部を埋没させて稼動し第１層の泥土を旋削
装置で攪拌流動化した後竪型スクリュコンベヤで吸入し
た後揚泥し、上端部の排泥口より排出落下させることに
よって第１層にある泥土を混合均質化する。次に、揚泥
装置を第２層まで埋没させ、同様に攪拌流動化、揚泥、
排出落下させることにより、第２層の泥土は第１層の泥
土の上に堆積し、第１層と第２層は逆転される。以下第
３層、第４層と順次同様な操作を繰返すことにより、当
初上から順に第１層、第２層、…、第ｎ層に形成されて
いた海底泥土層は全作業終了後は上から順次第ｎ層、第
（ｎ−１）層、…、第２層、第１層のように配列が完全
に逆転され、汚染されていない健全な最下段の第ｎ層が
表層になり、海底泥土層の改良が実施される。第２の発
明では、各層の流動性を考慮して揚泥の際に固化剤を混
入して竪型スクリュコンベヤによる揚泥中に混練を行っ
て揚泥した泥土に対する固化処理を行ってから再び海底
へ戻すことにより、排出落下の際の泥土の拡散を防止各
段の泥土層の置換を円滑に行う。さらに、ヘドロなどの
軟泥など汚濁物質で汚染された泥土の健全化を図るため
ＥＭ菌（有用微生物：Effective Micro-organisms ）
を、特に表層を主体に汚染度の進んでいると思われる泥
土層へ混入して海底へ戻すことにより、その後の微生物
の活動により汚染泥土の健全化が達成される。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図１０は本発明の実施例に係
り、図１は泥土改良船の全体側面図、図２は操業中の泥
土改良船の全体側面図、図３は揚泥装置の全体側面図、
図４は揚泥装置の部分断面側面図、図５は旋削装置の側
面図、図６は図５のＡ−Ａ視の平面図、図７は図５のＢ
−Ｂ視の平面図、図８は海底泥土層の改良方法の作業手
順を示す説明図、図９は泥土改良船の作業を示す平面説
明図、図１０は竪型スクリュコンベヤの要部縦断面図で
ある。本発明に使用する揚泥装置２００は、図１〜図２
に示すように、泥土改良船１に搭載され主として竪型ス
クリュコンベヤ２１０と竪型スクリュコンベヤ２１０の
下部外周に旋回自在に配設された旋削装置２１６とから
形成され、泥土改良船１の船尾または船首に立設された
柱脚２の頂上の滑車３を経由して巻上装置４によって昇
降されるワイヤロープ４ａを介して懸垂される吊り下げ
ロッド１０の下端に締結され、吊り下げロッド１０から
張設された昇降台車１２の車輪１２ａが柱脚２に沿設さ
れたガイドレールを転動することにより昇降自在に懸架
される。

【０００７】揚泥装置２００を構成する竪型スクリュコ
ンベヤ２１０と旋削装置２１６の詳細は、図５〜図７に
示され、揚泥装置２００は海底泥土層やその上に堆積す
る表層のヘドロなどの軟泥層からなる泥土を旋削装置２
１６で掘削して細分化し、さらに攪拌流動化して竪型ス
クリュコンベヤ２１０で揚泥し、上部の排泥口より排出
し、排泥管２１５ａやこれに接続され伸縮自在なテレス
コ管２１５ｂを経由して再び海底へ落下排出させるよう
にしたものである。本発明の実施例における竪型スクリ
ュコンベヤ２１０は、図３〜図４に示すように、垂直な
円筒状のケーシング２１１内にケーシング２１１と同芯
状に周囲に螺旋状のスクリュ羽根２１３を取り付けた回
転軸２１２を上下端の軸受を介して回転自在に軸承し、
頂上の油圧モータ２１２ａで可変速に回転駆動され、下
部側面に設けた開口である泥土取込口（吸込口）２１４
より取り込んだ泥土を排泥口（排出口）２１５より吐出
し、前述したように排泥管２１５ａ、テレスコ管２１５
ｂで落下排出させる。スクリュの回転数は４００〜１２
００ｒｐｍで可変とする。竪型スクリュコンベヤ２１０
の上部にある排泥口２１５には排泥管２１５ａと伸縮自
在なテレスコ管（テレスコピック管）２１５ｂが接続さ
れ、揚泥した泥土を排出する。

【０００８】一方、旋削装置２１６は竪型スクリュコン
ベヤ２１０と同軸状に回転自在に配設され、油圧モータ
２１６ａおよび減速機２１６ｂを介して回転駆動され
る。すなわち、減速機２１６ｂの出力軸２１６ｃとフラ
ンジ同志の接合により連結された回転筒２１６ｄの下端
に上部回転板２１６ｅが接合される。旋削装置２１６の
本体は、図４および図５〜図７に詳細に示されるよう
に、上部回転板２１６ｅと図６に示す３枚の下部張出板
２１６ｆとを３本の支柱２１６ｇで接合し、上部回転板
２１６ｅ〜下部張出板２１６ｆ間に３次元的にスパイラ
ル状に湾曲したスパイラルアーム２１６ｈを受け渡して
形成し、スパイラルアーム２１６ｈの側面に略等間隔に
外側を向いた５つのアームビット２１７ｃを取り付けた
ものである。掘削ビット２１７は、上記のアームビット
２１７ｃのほか、下部張出板２１６ｆの下面に２個〜３
個取り付けられた下部ビット２１７ａと支柱２１６ｇの
下部に外側向けに取り付けた支柱ビット２１７ｂがあ
る。支柱の断面は、図６に示すように、旋削装置２１６
の回転方向（反時計方向）に対して、前方が細く後方が
太いくさび形形状とし、支柱ビット２１７ｂやアームビ
ット２１７ｃで削り取られた泥土が内側の竪型スクリュ
コンベヤ２１０の泥土取込口（吸込口）２１４へ導かれ
るよう配慮する。また、下部張出板２１６ｆが上部回転
板２１６ｅと同様に円板とせず、３本の張出板とした理
由も、上と同様に、下部ビット２１７ａで削り取った底
面部の泥土層をすくい上げて泥土取込口（吸込口）２１
４へ導くための通路の確保のためである。

【０００９】このように、旋削装置２１６は、本体の回
転に伴って、硬い泥土層に対して、側面にはアームビッ
ト２１７ｃや支柱ビット２１７ｂで、側面には下部ビッ
ト２１７ａで泥土層を少しずつ削り取り作業を継続して
いくので、能率よく、かつ、円滑に掘削作業が進行す
る。また、スパイラルアーム２１６ｈに取り付けたアー
ムビット２１７ｃは各々高さと平面的取付角度が少しず
つ異なっており、５つのアームビット２１７ｃは一度に
泥土層に当接することなく、時間的に少しずつずれてい
くので、従来の浚渫装置のインレット装置に比べて回転
トルクが当接ビットに集中することができ、強力な掘削
が可能となる。

【００１０】このような揚泥装置２００を搭載した泥土
改良船１による、本発明の海底泥土層の改良方法の作業
の詳細について説明する。図８は本発明の海底泥土層の
改良方法の作業手順を示したもので、海底泥土層を海底
方向（上下方向）に複数段に、たとえば５段に区分し、
図８に示すように第１層Ａ、第２層Ｂ、第３層Ｃ、第４
層Ｄ、第５層Ｅとする。各段の１層の高さは、竪型スク
リュコンベヤの泥土取込口（吸込口）２１４の高さが通
常４００〜５００ｍｍ程度であることを考慮し、約１０
００ｍｍ程度とする。したがって、海底泥土層が５ｍを
越え、例えば１０ｍ程度あったとしても区分数は５段に
止めることとし通常は３〜５段程度にする。このように
して区分段数を決定した後、まず最初に旋削装置２１６
が第１層Ａ内で作業できる高さに揚泥装置２００を巻上
装置４でワイヤロープ４ａを下降させ第１層Ａの上部か
ら下部へ沈下させながら旋削装置２１６ならびに竪型ス
クリュコンベヤ２１０を稼動する。旋削装置２１６およ
び竪型スクリュコンベヤ２１０の操業により、第１層Ａ
の泥土は旋削装置２１６のアームビット２１７ｃや下部
ビット２１７ａで掘削されて細分化され攪拌流動化しな
がら竪型スクリュコンベヤ２１０の泥土取込口２１４か
ら竪型スクリュコンベヤ２１０内へ吸引されスクリュ羽
根２１３によって揚泥され、排泥口２１５より排出さ
れ、排泥管２１５ａやテレスコ管２１５ｂを経由して第
１層Ａの上に順次落下堆積される。以上のようにして、
第１層Ａの泥土をほぼ排泥しつくした段階で、次に旋削
装置２１６を第２層Ｂの中へ上部から下部へ次第に沈下
させながら同様な作業を行う。第２層の排泥作業が終了
した段階では、図８（ｂ）の第２工程に示すように、当
初上からＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの順に配列されていた泥土
は、第１層Ａと第２層Ｂとが入れ替り、Ｂ、Ａ、Ｃ、
Ｄ、Ｅの順に配列される。

【００１１】以下同様にして、第３層Ｃに旋削装置２１
６を沈下して作業する第３工程、および第４工程、第５
工程の作業を順次行うことによって、複数段に区分され
た各層の配列順序が逐次入れ替り、第５工程の全作業が
終了した段階では、当初Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅに配列され
ていた泥土層は完全に上下が逆転し、上から順にＥ、
Ｄ、Ｃ、Ｂ、Ａの順序に反転され、比較的汚染の大きい
表層の第１層Ａが最下層に、最も汚染度の少ない健全な
Ｅ層が表層に転換される。

【００１２】複数段に区分する各層の水平方向の広さは
旋削装置２１６の掘削能力によって決定されるが、通常
の場合、例えば１．５〜２ｍ四方を目安とし、図９に示
すように、土壌改良を必要とする海域を１．５〜２ｍ四
方の格子状に平面分割して、泥土改良船１に複数の揚泥
装置２００（図９の場合は４基並列）を設置して作業区
分の終了とともに１区分だけ泥土改良船１を前進または
後退するようにして作業を続けると効率的である。

【００１３】上述の作業工程は第１層から第５層まで順
次段階的に旋削装置２１６、すなわち揚泥装置２００全
体を沈下させて作業するようにしたが、第１層から第５
層まで同一の沈下速度で旋削装置２１６を沈下させつつ
作業を続行しても、結果的には上述したように全作業が
完了したときには各段層は完全に逆転するので、このよ
うな作業方法でも差しつかえない。

【００１４】一方、第２の発明では、竪型スクリュコン
ベヤ２１０のケーシング２１１の外周に注入管３００を
沿設して下端部をケーシング２１１内に貫通して設け、
揚泥した泥土に固化剤を泥土量に応じて適当量混入し
て、海底へ再投棄する汚染泥土を固化し、無公害化する
ようにした。また、この注入管３００に、固化剤の代り
に汚染した土壌を改良して健全な泥土に変換させるバク
テリアや活性菌などのＥＭ菌（有用微生物群）を混入混
練して土壌の改良をより効果的に行うこともできる。Ｅ
Ｍ菌は有用微生物とも呼ばれ、腐敗した土壌に蘇生の方
向性を持つ微生物を混入して、増殖させ抗酸化物質のレ
ベルを高めて土中の空気や水を浄化させる働きがあり、
具体的には、例えば光合成細菌、酵母菌、乳酸菌、麹菌
などである。

【００１５】以上説明したように、本発明の海底泥土層
の改良方法によれば、従来の浚渫作業のように多大な採
取汚泥の廃棄処理や埋立地確保など費用のコスト増を招
くことなく、汚染した沿岸海域を覆う表層汚泥を海底に
埋没させ、代りに健全な土壌を表層に反転させることが
簡便容易に、かつ、自動的にできるので、沿岸海域の健
全化を達成し、漁業資源の海の砂漠化を防止し、水質の
改善と養殖場の再活性化を促進することができる。

【００１６】

【発明の効果】本発明によれば、汚染された海底泥土層
の蘇生化を促進し、養殖漁場の再活性化を図るととも
に、地球環境を良好に保全し、生物生産を増大させるこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す泥土改良船の全体側面図
である。

【図２】本発明の実施例を示す操業中の泥土改良船の全
体側面図である。

【図３】本発明の実施例を示す揚泥装置の全体側面図で
ある。

【図４】本発明の実施例を示す揚泥装置の部分断面側面
図である。

【図５】本発明の実施例を示す旋削装置の側面図であ
る。

【図６】図５のＡ−Ａ視の平面図である。

【図７】図５のＢ−Ｂ視の平面図である。

【図８】本発明の実施例に係る海底泥土層の改良方法の
作業手順を示す説明図である。

【図９】本発明の実施例に係る泥土改良船の作業を示す
平面説明図である。

【図１０】本発明の実施例に係る竪型スクリュコンベヤ
の要部縦断面図である。

【符号の説明】

１ 泥土改良船 ２ 柱脚 ２ａ ガイドレール ３ 滑車 ４ 巻上装置 ４ａ ワイヤロープ １０ 吊り下げロッド １２ 昇降台車 ２０ 海底泥土層 ２００ 揚泥装置 ２１０ 竪型スクリュコンベヤ ２１１ ケーシング ２１２ 回転軸 ２１２ａ 油圧モータ ２１３ スクリュ羽根 ２１４ 吸込口（泥土取込口） ２１５ 排泥口 ２１５ａ 排泥管 ２１５ｂ テレスコ管 ２１６ 旋削装置 ２１６ａ 油圧モータ ２１６ｂ 減速機 ２１６ｃ 出力軸 ２１６ｄ 回転筒 ２１６ｅ 上部回転板 ２１６ｆ 下部張出板 ２１６ｇ 支柱 ２１６ｈ スパイラルアーム ２１７ 掘削ビット ２１７ａ 下部ビット ２１７ｂ 支柱ビット ２１７ｃ アームビット ３００ 注入管

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 砂層や軟泥層で形成された海底の泥土層
   であって、かつ、表層にヘドロなどの汚泥層が堆積され
   た海底泥土層の改良方法であって、該海底泥土層を海底
   方向に複数段に区分し、該区分された複数段の区分泥土
   層のうち最上段第１層の海底泥土層を、竪型スクリュコ
   ンベヤと該竪型スクリュコンベヤの下部外周に同軸状に
   旋回自在に配設され該竪型スクリュコンベヤの泥土取込
   口前方の泥土を掘削し攪拌流動化する旋削装置とからな
   る揚泥装置により攪拌流動化して揚泥した後、該竪型ス
   クリュコンベヤ上端部の排泥口より排出落下させて該第
   １層の海底泥土層の混合均質化を行った後、該揚泥装置
   の下端部を第２層の海底泥土層に沈降せしめて前記第１
   層と同様に該第２層の海底泥土層を揚泥、排出落下なら
   びに均質化を実施して該第２層を前記第１層の上に堆積
   させることによって該第１層と該第２層とを逆転反転さ
   せ、第３層以降の海底泥土層についても順次同様な手順
   で揚泥、排出落下ならびに均質化を繰り返して前記区分
   された複数段の海底泥土層の上下間配列順序を完全に逆
   転させる海底泥土層の改良方法。
2. 【請求項２】 揚泥される泥土に固化剤を混入して混練
   ・固化処理を行う請求項１記載の海底泥土層の改良方
   法。
3. 【請求項３】 揚泥される泥土にバクテリアや活性菌な
   どのＥＭ菌を混入して土壌の改良を行う請求項１記載の
   海底泥土層の改良方法。