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【発明の名称】 |
水海底浄化装置及び水海底浄化方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】中村 宏
【氏名】河口 真紀
【氏名】佐藤 道祐 |
【課題】湖沼、河川、運河、港湾、海岸などの水海域の汚染源になっている底泥は有害無用な邪魔者であるが、これを有用な資材にしたい。
【解決手段】水海域の底泥を浚渫する浚渫装置と、該浚渫装置によって引き上げられた泥を過熱水蒸気によって加熱処理して無機化砂に変える加熱処理装置と、該加熱処理装置によって得られた無機化砂を該水海域の底に覆砂する覆砂装置とを備えた水海底浄化装置により、湖沼、河川、運河、港湾、海岸などの水海域の底泥を高温の過熱水蒸気で加熱処理して無機化砂とし、この無機化砂を水海域の底の覆砂とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水海域の底泥を浚渫する浚渫装置と、該浚渫装置によって引き上げられた泥を過熱水蒸気に曝して該泥を無機化砂に変える加熱処理装置と、該加熱処理装置によって得られた無機化砂を該水海域の底に撒く覆砂装置とを備えたことを特徴とする水海底浄化装置。
【請求項２】
前記浚渫装置と、前記加熱処理装置と、前記覆砂装置が浮遊体に設置されていることを特徴とする請求項１に記載の水海底浄化装置。
【請求項３】
水海域の底泥を浚渫し、この浚渫によって引き上げられた泥を過熱水蒸気に曝して該泥を無機化砂に変え、該無機化砂を該水海域の底に撒いて該水海域を覆砂することを特徴とする水海底浄化方法。
【請求項４】
前記無機化砂を前記浚渫した場所に戻すことを特徴とする請求項３に記載の水海底浄化方法。
【請求項５】
前記過熱水蒸気の温度が３５０〜６００℃であることを特徴とする請求項３又は４に記載の水海底浄化方法。
【請求項６】
前記泥と前記過熱水蒸気との接触時間が５〜３０分であることを特徴とする請求項３〜５のいずれかに記載の水海底浄化方法。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、水海域の底泥から覆砂を製造し、これを元の場所に戻して覆砂する水海底浄化装置及び水海底浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
湖沼、河川、運河、港湾、海岸などの水海域、特に、水の出入りの少ない水海域においては、水質の富栄養化が著しく、水中の溶存酸素が著しく低下し、死滅した藻類その他の汚濁有機物が水底にヘドロ等となって大量に堆積し、そのヘドロ等が酸欠状態で分解し、悪臭や有害物質を発生させたり、水性生物を斃死させたり、養殖魚の歩留を低下させている。
【０００３】
そこで、従来は、このような状況を改善するため、水底のヘドロ等を浚渫するか、水底のヘドロ等の上にきれいな砂を被せて覆砂する対策が取られていた。
【０００４】
しかし、水底のヘドロ等を浚渫した場合、浚渫されたヘドロ等を脱水・乾燥させたり、このヘドロ等をどこかに捨てなければならないが、ヘドロ等を脱水・乾燥させるには場所、費用、時間等がかかるし、ヘドロ等を捨てるには捨て場の確保という困難な問題が有る。
【０００５】
また、覆砂をする場合は、そのための良質な砂を入手しなければならない。しかし、良質な砂の入手は、砂資源の枯渇という問題の他に、砂採取場の環境を破壊するという問題もあって、近年非常に困難である。
【０００６】
また、覆砂をしてもその下にはヘドロ等が存在しており、これが無酸素状態で分解し、ここから水中に有害物や悪臭が長期に亘って漏出して来る可能性があり、覆砂が抜本的な解決になっていないという問題がある。
【０００７】
また、覆砂には、ヘドロ等の上に更に砂を積層させるので、水底が浅くなり、湖沼の調節池としての貯水容量が減少したり、船の航行に支障をきたしたり、水界の生態環境を破壊するなどの問題を生じる場合もある。
【特許文献１】特開平０５−００５３０４号公報
【特許文献２】特開平０６−０８１３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
解決しようとする課題は、湖沼、河川、運河、港湾、海岸などの水海域の汚染源になっている底泥を有害で役に立たない邪魔者としてしか扱えなかった問題点を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、湖沼、河川、運河、港湾、海岸などの水海域の底泥を高温の過熱水蒸気で加熱処理して無機化砂とし、この無機化砂を環境浄化の資源とすることを最も主要な特徴とする。
【００１０】
すなわち、本発明に係る水海底浄化装置は、水海域の底泥を浚渫する浚渫装置と、該浚渫装置によって引き上げられた泥を過熱水蒸気に曝して該泥を無機化砂に変える加熱処理装置と、該加熱処理装置によって得られた無機化砂を該水海域の底に撒く覆砂装置とを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
ここで、前記浚渫装置と、前記加熱処理装置と、前記覆砂装置は作業船等の浮遊体に設置されていてもよい。なお、無機化砂とは高温の過熱水蒸気により底泥中から水分や油分を除去し、また有機物や有害な化合物を分解・除去した後に残る無機成分を主体とした砂状、顆粒状、フレーク状又は小塊状のものをいう。
【００１２】
また、この発明に係る水海底浄化方法は、水海域の底泥を浚渫し、この浚渫によって引き上げられた泥を過熱水蒸気に曝して該泥を無機化砂に変え、該無機化砂を該水海域の底に撒いて該水海域を覆砂することを特徴とするものである。
【００１３】
ここで、前記無機化砂は適宜撒いて覆砂に使用しても良いし、前記浚渫した元の場所に戻しても良い。無機化砂を元の位置に還元する際に、複数の地域間で、無機化砂を作成し、交換的に元の位置に戻すようにしてもよい。
【００１４】
また、前記過熱水蒸気の温度と接触時間は処理の対象となる泥の性状や汚染の程度を考慮して、適宜決定する。加熱処理の対象が運河の泥の場合、過熱水蒸気の温度は３５０〜６００℃、過熱水蒸気との接触時間は５〜３０分が好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
この発明は、覆砂する現場で入手できる泥を材料として覆砂を製造し、覆砂をするので、砂の輸送コストがかからず、また、砂の採取場所の環境破壊や、砂輸送による他の交通手段への障害等といった迷惑をかけなくて済むという効果がある。
【００１６】
また、この発明は、湖沼、河川、港湾、運河、海岸などの水海域の底泥を過熱水蒸気で急激に加熱処理するので、表面積が多く、含まれている有機物が炭化して形成された活性炭様の物質を含む水質浄化能力の高い無機化砂を得ることができ、従って、この無機化砂を水海域に撒いて覆砂すれば、その水海域の水質の浄化が進むという効果がある。
【００１７】
また、この発明は、過熱水蒸気で処理され、有害物が分解・除去された状態の無機化砂で覆砂するので、覆砂から有害物が漏出するおそれはなく、その水海域が覆砂で二次汚染されるおそれがないという効果がある。
【００１８】
また、この発明は、覆砂の材料を覆砂する場所で調達するので、覆砂によって水底が浅くなるという問題も発生しないという効果がある。
【００１９】
また、この発明は、底泥を過熱水蒸気で加熱処理し、留出成分を含む水蒸気を冷却して全て回収するか、また、留出成分を過熱器で８００℃以上で熱処理するので、大気汚染や異臭の発生が少ないという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
湖沼、河川、運河、港湾、海岸などの水海域の底泥の浄化という目的を、他から資材を調達することなくその現場だけで実現した。
【実施例１】
【００２１】
図１はこの発明の一実施例に係る水海底浄化装置の説明図である。同図において、１０は作業船であり、作業船１０には水海域の底泥を浚渫する浚渫装置１２と、浚渫装置１２によって得られた泥を過熱水蒸気によって加熱処理して無機化砂に変える加熱処理装置１４と、加熱処理装置１４によって得られた無機化砂を水海域の底に覆砂する覆砂装置１６とが設置されている。
【００２２】
浚渫装置１２は、図１の場合のように、水底の泥を船上にポンプで吸い上げるポンプ式のものを使用することができるが、パワーショベル式のものを使用して水底の泥を船上に引き上げるようにしても良い。
【００２３】
加熱処理装置１４は、図２に示すように、過熱水蒸気が吹き込まれる密閉された噴射炉１８と、噴射炉１８の上方に設けられた泥貯留装置２０と、噴射炉１８の下方に設けられた排出ダクト２２とを備えている。
【００２４】
噴射炉１８には過熱水蒸気供給管２４を介して過熱水蒸気発生装置が接続されている。過熱水蒸気発生装置は、水タンク２６の水を水蒸気に変えるボイラー２８と、ボイラー２８から発生した水蒸気を過熱水蒸気に変える過熱器３０からなる
【００２５】
泥貯留装置２０と噴射炉１８の間には泥貯留装置２０の泥を噴射炉１８に連続的に供給する連続供給装置３２が設けられ、噴射炉１８と排出ダクト２２の間には噴射炉１８の無機化砂を排出ダクト２２側に連続的に排出させる連続排出装置３４が設けられている。
【００２６】
水海底の浄化は、この水海底浄化装置を使用し、図３に示すような工程に従って行う。すなわち、まず、浚渫装置１２を使って水海域の底泥を浚渫する。この浚渫によって覆砂の原料となる泥が得られる。浚渫する堆積底泥の区画割合や量は、該堆積底泥全体の有機物汚染度により合目的的に決める。なお、堆積底泥の有機物汚染度が低い場合は、該堆積底泥の一部を浚渫し、本発明により無機化砂として覆砂しても良い。
【００２７】
次に、浚渫された泥を加熱処理装置１４に入れ、過熱水蒸気によって加熱処理する。泥に含まれていた油分その他の揮発性の成分は過熱水蒸気とともに泥から留出し、有機物は炭化し、ＰＣＢやダイオキシン等の有害な物質は過熱水蒸気によって分解・無害化する。泥はこの処理によって水分を失い、フレーク状又は粒状の砂になる。
【００２８】
次に、フレーク状又は粒状の砂は覆砂装置１６によって水海域の原位置（その泥を浚渫した元の位置）に所定の厚さで面状に撒布する。
【００２９】
次に、本発明の具体的な実験例について更に詳細に説明する。まず、汽水域運河の底の泥（原泥）を採取し、図２に示す構成の過熱水蒸気処理試験装置を用い、蒸気発生量２０Ｌ／時間で、この泥２ｋｇを５００℃の過熱水蒸気に１０分間曝した。泥は過熱水蒸気によってフレーク状の砂（無機化砂）になった。
【００３０】
次に、原泥と無機化砂の強熱減量（ｇ／１００ｇ）、有機炭素（ｇ／１００ｇ）、窒素含有量（ｍｇ／ｇ／ｄｒｙ）、リン含有量（ｍｇ／ｇ／ｄｒｙ）、硫化物（ｍｇ／ｇ／ｄｒｙ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）（ｍｇ／ｇ／ｄｒｙ）、油分（ｇ／１００ｇ）を分析したところ、表１の通りであった。
【００３１】
分析方法は、有機炭素はＪＩＳＳＭ８８１９に、強熱減量、窒素含有量、リン含有量、硫化物含有量、化学的酸素要求量にあっては「底質調査方法とその解説」（環境庁水質保全局水質管理課編、（社）日本環境測定分析協会発行、平成５年８月改訂版４刷）に、油分にあっては「下水試験方法上巻１９９７年版」（建設省都市局下水道部・厚生省生活衛生局水道環境部監修、（社）日本下水道協会発行、平成９年９月第２刷）に準拠した。
【００３２】
【表１】
【００３３】
この分析の結果から、無機化砂は原泥と比較して、硫化物の９１．５％およびＣＯＤの９７％が除去され、油分は検出限界以下になるなど、著しい浄化がなされていることがわかった。
【００３４】
ＣＯＤ値の著しい低下は、過熱水蒸気処理によって汚泥が引き起こす水環境へのインパクトを低減することを示唆していると考えられる。そこで、原泥と過熱水蒸気処理泥の酸素消費へのインパクトを経時的に追うために、大倉電気株式会社製（タイプＯＭ３１００Ａ）クーロメータ（自動記録式好気性微生物呼吸計）を用いてＢＯＤ量を調べた。調査では、ＳＳ（懸濁物質量）を１０００ｍｇ／Ｌとし、対象汽水域運河の比重などに合わせて海水の２倍希釈水（ｐＨ：８．０、ＥＣ：２０．２ｍＳ／ｃｍ）を液体として使用した。図４に原泥と過熱水蒸気処理泥のＢＯＤ経時変化を示す。
【００３５】
これによると、原泥のＢＯＤ値は７９０時間までほぼ一定の酸素消費速度で増加し、最終的に３７ｍｇ／Ｌでプラトーに達した。一方、過熱水蒸気処理泥は、酸素消費速度は小さく、４００時間で、５ｍｇ／Ｌのプラトーに達した。
【００３６】
先に示した表１のＣＯＤ値の結果と合わせ、過熱水蒸気処理泥の、環境水への酸素消費に与えるインパクトは著しく低下するものと思われる。
【００３７】
生物環境にとって、水質の溶存酸素の状況は重要である。当然溶存酸素が低下すれば水性生物の成育は難しくなり、また貧酸素条件下では生物にとって有毒な硫化水素やメタンの発生が考えられる。このため、有機物を多く含む汚泥の酸素消費に与えるインパクトが底質にとっても水質にとっても重要な問題になる。
【００３８】
以上のように、過熱水蒸気を施していない原泥と比較して、過熱水蒸気処理を施した泥のＢＯＤが著しく低下することから、過熱水蒸気処理を用いた本処理方法が、油分や硫化物の削減以上に生物環境へのインパクトを大幅に軽減させるものと考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】この発明の一実施例に係る水海底浄化装置の説明図である。
【図２】過熱水蒸気を用いた加熱処理装置の説明図である。
【図３】この発明の一実施例に係る水海底浄化方法の工程図である。
【図４】ＢＯＤの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 作業船
１２ 浚渫装置
１４ 加熱処理装置
１６ 覆砂装置
１８ 噴射炉
２０ 泥貯留装置
２２ 排出ダクト
２４ 過熱水蒸気供給管
２６ 水タンク
２８ ボイラー
３０ 過熱器
３２ 連続供給装置
３４ 連続排出装置
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| 【出願人】 |
【識別番号】５０４１９６３００
【氏名又は名称】国立大学法人東京海洋大学
【識別番号】０００２２２６６８
【氏名又は名称】東洋建設株式会社
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| 【出願日】 |
平成１７年８月９日（２００５．８．９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９０４０２
【弁理士】
【氏名又は名称】窪田 法明
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| 【公開番号】 |
特開２００７−４４６０８（Ｐ２００７−４４６０８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１９年２月２２日（２００７．２．２２） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−２３０６５０（Ｐ２００５−２３０６５０） |
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