水質浄化材、並びに、排水処理方法及び覆砂工法
【課題】材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化材、並びに、排水処理方法及び覆砂工法を提供する。
【解決手段】本発明の水質浄化材は、Ｈｉビーズ（すなわち、石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物）に、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）処理を施して得られるもの（「ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ」）である。
【解決手段】本発明の水質浄化材は、Ｈｉビーズ（すなわち、石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物）に、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）処理を施して得られるもの（「ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ」）である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質浄化材、並びに、排水処理方法及び覆砂工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川、湖沼、海域などにおける水質汚染要因のひとつに、水底地盤からの栄養塩類の溶出があり、栄養塩類の代表的なものとして、リン（Ｐ）、窒素（Ｎ）が知られている。
【０００３】
そこで、従来より、リン（Ｐ）や窒素（Ｎ）を吸着する性能を備えた各種の水質浄化材が開発されており、例えば、石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物（以下「Ｈｉビーズ」という。）が知られている。また、このＨｉビーズを用いた排水処理方法や、Ｈｉビーズを用いた覆砂工法も知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、近年では、このＨｉビーズに水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）処理を施して、当該Ｈｉビーズをゼオライト化させて得られる人工ゼオライト（以下「Ｎａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライト」という。）が開発されており、また、このＮａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトのｐＨを下げるために、当該Ｎａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトに塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）処理を施して得られる人工ゼオライト（以下「Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライト」という。）も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したＨｉビーズそれ自体は、ゼオライト化しておらず、ゼオライト化したＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと比べ、材料コストが安いという点で優れている。
【０００７】
しかし、Ｈｉビーズは、一応、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）を吸着する性能を備えているものの、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと比べ、その性能が低く、とりわけ、リン（Ｐ）を吸着する性能が低く、そのため、水質浄化能を十分に備えたものとはいえなかった。
【０００８】
そこで、従来より、材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化技術の開発が望まれていたのである。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化材、並びに、排水処理方法及び覆砂工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、次の手段が採用されている。
すなわち、本発明の水質浄化材は、石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物に、塩化カルシウム処理を施してなるものである。
固化材は、造粒物を固化させるための材料であり、具体的には、セメント、二水石膏、又は、これらの材料を組み合わせたものである。
保水材は、造粒物に保水性を維持させるための材料であり、具体的には、ベントナイト、海水性若しくは淡水性の浚渫粘土、笠岡粘土などの粘性土、又は、これらの材料を組み合わせたものである。
【００１１】
また、本発明の排水処理方法は、前記水質浄化材と天然ゼオライトとを含有する排水処理材に、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）を含有する排水を通水させるものである。
【００１２】
また、本発明の覆砂工法は、前記水質浄化材を、水底地盤の覆砂材として用いるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化材、並びに、排水処理方法及び覆砂工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ、及びＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトのそれぞれについて、積算給水量（Ｌ）と積算Ｐ除去量（ｍｇＰ／ｋｇ）の関係を示すグラフである。
【図２】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ、及びＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトのそれぞれについて、Ｐ吸着状況を示すグラフである。
【図３】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズの製造方法を示す概略図である。
【図４】Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトの製造方法を示す概略図である。
【図５】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いた排水処理方法の概要を示す図である。
【図６】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いた覆砂工法の概要を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１６】
＜ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズの水質浄化能について＞
本発明の水質浄化材は、Ｈｉビーズ（すなわち、石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物）に、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）処理を施して得られるもの（以下、本発明の水質浄化材を「ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ」という。）である。本発明者は、このＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズについて、積算給水量（Ｌ）と積算Ｐ除去量（ｍｇＰ／ｋｇ）の関係、及び、リン（Ｐ）の吸着状況を調べた。その際、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトを比較対照とした。各結果を図１、図２に示す。なお、リン（Ｐ）の吸着状況を調べる際には、「湖沼底泥からリン溶出に関する研究」（水質汚濁研究；Ｐ１５７〜Ｐ１６２）の記載に従って、実験を行った。また、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトの各製造方法の概略をそれぞれ図３、図４に示し、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトの各成分をそれぞれ表１、表２に示す。
【表１】
【表２】
【００１７】
図１及び図２に示すように、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと比べ、ほぼ同等のリン（Ｐ）除去能、及びリン（Ｐ）吸着能を備えていることが判明した。このことから、本発明の水質浄化材であるＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、従来技術の水質浄化材であるＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと同様に、水質浄化能に優れているといえる。なお、前述した通り、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、ゼオライト化したものではなく、ゼオライト化したＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと比べると、材料コストが安い。従って、本発明のＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化材であるといえる。
【００１８】
＜ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いた排水処理方法について＞
次に、本発明者らは、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いて、排水処理を行うこととした。但し、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、リン（Ｐ）吸着能に優れているものの、窒素（Ｎ）の吸着能については、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトよりも劣るため、窒素（Ｎ）の吸着能を補うために、天然ゼオライトを併用することとした。なお、天然ゼオライトは、窒素（Ｎ）の吸着能に優れている。この排水処理の概要を図５に示す。
【００１９】
図５に示すように、この排水処理方法は、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズと天然ゼオライトとを含有する排水処理材１０１、１０２に、それぞれ、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）を含有する排水を通水させて、排水の水質を浄化するという技術である。
【００２０】
図５（ａ）に示す排水処理材１０１は、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズからなる層１０と、天然ゼオライトからなる層２０とで構成され、図５（ａ）に示す排水処理材１０２は、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズと天然ゼオライトとの混合層で構成されている。なお、本発明の排水処理材は、図５の実施形態に限定されるものではなく、例えば、各層の数、各層の成分、及び各層の組み合わせなどについては、適宜設計し得るものである。
【００２１】
これらの排水処理材１０１、１０２に排水を通水させると、排水中のリン（Ｐ）は、主としてＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズの作用により排水から除去されるとともに、排水中の窒素（Ｎ）は、主として天然ゼオライトの作用により排水から除去されて、水質汚染要因が除去されるので、当該排水の水質が浄化されることとなる。なお、このようにして、排水を処理した後の排水処理材１０１、１０２には、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）が吸着されており、肥料成分が豊富に含まれているため、これらの排水処理材１０１、１０２を緑化用資材として活用することができる。
【００２２】
＜ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いた覆砂工法について＞
また、本発明者らは、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いて、覆砂工法を行うこととした。この覆砂工法の概要を図６に示す。
【００２３】
図６に示すように、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを水底地盤（底沼など）の覆砂材３０として用いた場合には、水底地盤から溶出していたリン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）がＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズに吸着されて、水底地盤からの栄養塩類の溶出が抑制されることとなる。
【００２４】
また、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、前述したように安価な材料である。従って、このＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを水底地盤の覆砂材３０として用いることにより、材料コストが安く、水質浄化能に優れた覆砂工法を実施することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０ ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズからなる層
２０ 天然ゼオライトからなる層
３０ 覆砂材
１０１、１０２ 排水処理材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水質浄化材、並びに、排水処理方法及び覆砂工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川、湖沼、海域などにおける水質汚染要因のひとつに、水底地盤からの栄養塩類の溶出があり、栄養塩類の代表的なものとして、リン（Ｐ）、窒素（Ｎ）が知られている。
【０００３】
そこで、従来より、リン（Ｐ）や窒素（Ｎ）を吸着する性能を備えた各種の水質浄化材が開発されており、例えば、石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物（以下「Ｈｉビーズ」という。）が知られている。また、このＨｉビーズを用いた排水処理方法や、Ｈｉビーズを用いた覆砂工法も知られている（下記特許文献１参照）。
【０００４】
さらに、近年では、このＨｉビーズに水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）処理を施して、当該Ｈｉビーズをゼオライト化させて得られる人工ゼオライト（以下「Ｎａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライト」という。）が開発されており、また、このＮａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトのｐＨを下げるために、当該Ｎａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトに塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）処理を施して得られる人工ゼオライト（以下「Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライト」という。）も開発されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１１３８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、前述したＨｉビーズそれ自体は、ゼオライト化しておらず、ゼオライト化したＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと比べ、材料コストが安いという点で優れている。
【０００７】
しかし、Ｈｉビーズは、一応、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）を吸着する性能を備えているものの、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと比べ、その性能が低く、とりわけ、リン（Ｐ）を吸着する性能が低く、そのため、水質浄化能を十分に備えたものとはいえなかった。
【０００８】
そこで、従来より、材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化技術の開発が望まれていたのである。
【０００９】
本発明は、このような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化材、並びに、排水処理方法及び覆砂工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、次の手段が採用されている。
すなわち、本発明の水質浄化材は、石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物に、塩化カルシウム処理を施してなるものである。
固化材は、造粒物を固化させるための材料であり、具体的には、セメント、二水石膏、又は、これらの材料を組み合わせたものである。
保水材は、造粒物に保水性を維持させるための材料であり、具体的には、ベントナイト、海水性若しくは淡水性の浚渫粘土、笠岡粘土などの粘性土、又は、これらの材料を組み合わせたものである。
【００１１】
また、本発明の排水処理方法は、前記水質浄化材と天然ゼオライトとを含有する排水処理材に、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）を含有する排水を通水させるものである。
【００１２】
また、本発明の覆砂工法は、前記水質浄化材を、水底地盤の覆砂材として用いるものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化材、並びに、排水処理方法及び覆砂工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ、及びＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトのそれぞれについて、積算給水量（Ｌ）と積算Ｐ除去量（ｍｇＰ／ｋｇ）の関係を示すグラフである。
【図２】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ、及びＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトのそれぞれについて、Ｐ吸着状況を示すグラフである。
【図３】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズの製造方法を示す概略図である。
【図４】Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトの製造方法を示す概略図である。
【図５】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いた排水処理方法の概要を示す図である。
【図６】ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いた覆砂工法の概要を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明について詳細に説明する。
【００１６】
＜ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズの水質浄化能について＞
本発明の水質浄化材は、Ｈｉビーズ（すなわち、石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物）に、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）処理を施して得られるもの（以下、本発明の水質浄化材を「ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ」という。）である。本発明者は、このＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズについて、積算給水量（Ｌ）と積算Ｐ除去量（ｍｇＰ／ｋｇ）の関係、及び、リン（Ｐ）の吸着状況を調べた。その際、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトを比較対照とした。各結果を図１、図２に示す。なお、リン（Ｐ）の吸着状況を調べる際には、「湖沼底泥からリン溶出に関する研究」（水質汚濁研究；Ｐ１５７〜Ｐ１６２）の記載に従って、実験を行った。また、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトの各製造方法の概略をそれぞれ図３、図４に示し、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズ、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトの各成分をそれぞれ表１、表２に示す。
【表１】
【表２】
【００１７】
図１及び図２に示すように、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと比べ、ほぼ同等のリン（Ｐ）除去能、及びリン（Ｐ）吸着能を備えていることが判明した。このことから、本発明の水質浄化材であるＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、従来技術の水質浄化材であるＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと同様に、水質浄化能に優れているといえる。なお、前述した通り、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、ゼオライト化したものではなく、ゼオライト化したＣａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトと比べると、材料コストが安い。従って、本発明のＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、材料コストが安く、水質浄化能に優れた水質浄化材であるといえる。
【００１８】
＜ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いた排水処理方法について＞
次に、本発明者らは、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いて、排水処理を行うこととした。但し、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、リン（Ｐ）吸着能に優れているものの、窒素（Ｎ）の吸着能については、Ｃａ型Ｈｉビーズ人工ゼオライトよりも劣るため、窒素（Ｎ）の吸着能を補うために、天然ゼオライトを併用することとした。なお、天然ゼオライトは、窒素（Ｎ）の吸着能に優れている。この排水処理の概要を図５に示す。
【００１９】
図５に示すように、この排水処理方法は、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズと天然ゼオライトとを含有する排水処理材１０１、１０２に、それぞれ、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）を含有する排水を通水させて、排水の水質を浄化するという技術である。
【００２０】
図５（ａ）に示す排水処理材１０１は、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズからなる層１０と、天然ゼオライトからなる層２０とで構成され、図５（ａ）に示す排水処理材１０２は、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズと天然ゼオライトとの混合層で構成されている。なお、本発明の排水処理材は、図５の実施形態に限定されるものではなく、例えば、各層の数、各層の成分、及び各層の組み合わせなどについては、適宜設計し得るものである。
【００２１】
これらの排水処理材１０１、１０２に排水を通水させると、排水中のリン（Ｐ）は、主としてＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズの作用により排水から除去されるとともに、排水中の窒素（Ｎ）は、主として天然ゼオライトの作用により排水から除去されて、水質汚染要因が除去されるので、当該排水の水質が浄化されることとなる。なお、このようにして、排水を処理した後の排水処理材１０１、１０２には、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）が吸着されており、肥料成分が豊富に含まれているため、これらの排水処理材１０１、１０２を緑化用資材として活用することができる。
【００２２】
＜ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いた覆砂工法について＞
また、本発明者らは、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを用いて、覆砂工法を行うこととした。この覆砂工法の概要を図６に示す。
【００２３】
図６に示すように、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを水底地盤（底沼など）の覆砂材３０として用いた場合には、水底地盤から溶出していたリン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）がＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズに吸着されて、水底地盤からの栄養塩類の溶出が抑制されることとなる。
【００２４】
また、ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズは、前述したように安価な材料である。従って、このＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズを水底地盤の覆砂材３０として用いることにより、材料コストが安く、水質浄化能に優れた覆砂工法を実施することができる。
【符号の説明】
【００２５】
１０ ＣａＣｌ２処理Ｈｉビーズからなる層
２０ 天然ゼオライトからなる層
３０ 覆砂材
１０１、１０２ 排水処理材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物に、塩化カルシウム処理を施してなる水質浄化材。
【請求項２】
請求項１に記載の水質浄化材と天然ゼオライトとを含有する排水処理材に、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）を含有する排水を通水させる排水処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の水質浄化材を、水底地盤の覆砂材として用いる覆砂工法。
【請求項１】
石炭灰と固化材と保水材とを含有する造粒物に、塩化カルシウム処理を施してなる水質浄化材。
【請求項２】
請求項１に記載の水質浄化材と天然ゼオライトとを含有する排水処理材に、リン（Ｐ）及び窒素（Ｎ）を含有する排水を通水させる排水処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の水質浄化材を、水底地盤の覆砂材として用いる覆砂工法。
【図１】
【図２】
【図６】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図６】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１１−１４７９０５（Ｐ２０１１−１４７９０５Ａ）
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２４４１（Ｐ２０１０−１２４４１）
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（５１００２１７８６）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年８月４日（２０１１．８．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１月２２日（２０１０．１．２２）
【出願人】（０００２１１３０７）中国電力株式会社 (6,505)
【出願人】（５１００２１７８６）
【Ｆターム（参考）】
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