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底泥分級浄化工法

再懸濁浄化工法による硫化物の分級除去
汚染された底質をから有機物質・硫化物を除去し浄化する工法です。硫化水素の発生を抑制し悪臭発生を防止します。

NETIS登録番号:KTK-110004-A

工法の概要

底泥分級浄化工法は、従来の底質改善工法の4つの利点を複合的に組み合わせた新しい理論に基づき開発された工法です。
(1)汚泥浚渫の利点
汚濁物質を除去する事が出来る。
汚濁物質は粒子に吸着する事に着目し、底質の粒度組成で細かい方から10%の質量を取り除けば、底質の全比表面積の80~90%の除去が可能となる理論に基づき、細粒分のみ回収を行うため、一般的な浚渫方法の1/10の回収質量除去にて底質が改善されます。
(2)エアレーションの利点
水中の溶存酸素を増やし好気性バクテリアによる有機物分解を促進する。
使用する噴射撹拌ジェットは水とエアーを混合した混気ジェットが使用されますので、水中の溶存酸素が増え好気状態になります。
(3)海底耕耘の利点
底質攪拌機により乱して海水と混ぜ合わせて好気化する。
改善対象となる層厚の底質をシェル(鋼管)内に取込み、混気ジェットの水流により撹拌して土粒子を分散させますので、再堆積した底質は好気化されます。
(4)覆砂の利点
底質から溶出する栄養塩を低減して水棲生物の生息環境を良好にする。
底質を懸濁させ、汚染物質が付着した細粒子を回収除去しますので、再堆積した粗粒子は、汚染物質が無く、覆砂と同じ効果となります。

工法の特徴

  1. 基本的には水ジェットによる底質の撹拌再懸濁を目的としているため、大がかりな機械設備および大型作業船を必要せず、無振動・低騒音の施工が可能です。
  2. 従来の浚渫方法と比較して、除去土量は1/10程度(含水比により変化します)であり、処分費用を加味するとトータル的なコストダウンが可能です。
  3. 施工後は好気化した再堆積層となり、覆砂を実施したのと同じ効果が期待できます。
  4. ジェットによる撹拌・再懸濁ですので、稚貝やベントス等の底棲生物に与えるダメージが少なくて済み、嫌気化した底質を好気化させ底棲生物が生息しやすい環境を整えますので、生物多様性となり漁業資源の活性化が行えます。
  5. ⑤ ジェットにより巻き上げられた再懸濁物を水中で回収しますので、水中に浮遊する懸濁物も同時に回収する事になり、水質改善も同時に行えます。
  6. 硫化水素が発生し悪臭がする水域では、再懸濁後に再堆積する未回収粒子が好気状態で堆積して硫化水素の発生を抑制できます。

工法の用途

  1. 閉鎖水域における栄養塩や有害物質に汚染された底質及び水質の改善
  2. 河口付近に流入堆積した、有害物質の除去と水質改善
  3. 供用されている荷役岸壁前面の底質の油分を含む有害物質の除去
  4. 底泥が堆積して効果が薄れた覆砂の機能の回復
  5. 養殖イケスの富栄養化底質土の除去と水質改善(溶存酸素量の増加)(赤潮発生の防止)
  6. 水棲生物産卵場所の底質改善による青潮発生抑制
  7. 湖沼・ダムに堆積する底質と水質の改善(組立式台船による施工)

施工方法

シェル内再懸濁イメージ
シェル内再懸濁イメージ
  1. 噴射撹拌ロッド先端のシェルに底質を取込み、シェル内部に装備されたジェット水流で取り込んだ底質を撹拌し、泥水状にして粒子を懸濁浮遊させます
  2. 懸濁浮遊した粒子は、ジェット水流が作り出す上昇流に乗り、水面に向かって浮上します。
  3. 粒子の大きさや重さ・形状にて浮上深度に差が出るため、自然に細粒分と粗粒分の水中分級が行われます。
  4. 水面付近まで浮上した細粒分には汚染の元になる有機物が多く付着していますので、この細粒子のみを回収(従来の浚渫工法に比べ、その浚渫土量の1/10にあたる質量)して底質を改善します。
  5. 懸濁水となって回収された細粒子は船上にて固液分離して、有機物が付着した懸濁物は袋詰め処分されます。

比表面積

表面積 6cm² → 60cm²
 比表面積とは、物体1g当たりの表面積のことで、物体が小さくなれば、それに応じて比表面積が増大します。右図は1辺1cmの立方体で表面積は6cm²です。この立方体を各辺10等分すると1辺1mmの立方体が1,000個でき、この1,000個の総表面積は60cm²になります。このように物体が小さくなれば、比表面積も増大します。
 この関係は、球体(粒径)の場合でも同じで、球状粒子の径が1mmの場合、比表面積は0.0012m²/gですが, 径が0.001mmになると比表面積が1.2m²/gと著しく増大し、1000倍の汚濁物質が回収されることになります。

水中での分級(ストークスの法則を応用)

 堆積している粒子の比重は海水の比重1.03以上です。
 この堆積粒子はジェット水流により分散され、エアーレーションにより上昇しますが、やがては上昇エネルギーが衰え沈降が始まります。
 この沈降開始の深度は粒径が大きく重いもの(粗粒子)ほど早く始まり、小さく軽いもの(細粒子)ほど遅くなり水面近くまで浮上します。
再懸濁工法では細粒子の回収が目的ですので、水中で自然に分級される原理を応用し、対象粒子が浮上してくる深度にて懸濁水をポンプアップして懸濁物質を回収します。

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