物理化学的手法 - 水产海洋学会.doc

本調査の検討対象とする水環境改善技術 １．技術の原理による整理 海域における水質及び底質の浄化?改善技術の原理は、湖沼における水質?底質の浄化?改善技術と共通する部分が多い。一般に、水質?底質浄化技術はその浄化原理から物理化学的手法と、生物学的手法に分類される。また水質を浄化?改善する技術と、底質を対象とする技術に分けることができる。1は、主要な浄化原理?技術を整理したものである。 1に示される浄化技術を現場に適用する際には、様々な形態をとる。微生物製剤や凝十年にわたって効果を発揮するように環境を造成するケースもある（2）。このように技1　主要な水質?底質浄化原理 物理化学的手法 生物学的手法 の直接浄化 凝集沈殿接触沈殿 ろ過曝気循環導水接触酸化植生浄化 微生物製剤?酵素 底質改善 底泥酸化浚渫覆砂 栄養塩類不活性化バイオマニピュレーション 表 2　技術の例：沿岸海域の水質?底質改善に資する環境造成技術 物理化学的手法 生物学的手法 海底の改変 トレンチ作れい 藻場?海中林浅場 海岸の改変 海洋の空（うつろ）人工砂浜導流堤?曝気護岸 湧昇堤傾斜護岸 人工干潟 ２．主要な技術の概要 （１）凝集沈殿（凝集沈降剤） 特徴 水溶液中の粒子を凝集させ、沈降を促進させる薬剤で、原理的には、同一電荷に帯電している懸濁粒子を反対電荷で中和し、粒子を凝集させるという物理化学的な方法である。 改善内容 ?凝集沈殿により、有機物を除去?沈降させる(水中の有機物量の削減)。 長所 ?流速の遅い場所に有効な技術である。 ?海水と同程度の塩分を含有する海面埋立地浸出水の実験では、次のような凝集効果が認められている。 硫酸アルミニウム：最大COD除去率30％（脱水濃度150～300mg／?）を得るための添加量は40mg/?程度 塩化第２鉄およびポリ硫酸鉄：最大COD除去率50％を得るための添加量は120mg/?程度 課題 ?生物に対する影響を配慮する必要がある場所では、事前に毒性を調査するなどの必要がある ?散布後、堆積した沈降剤の回収策および処分方法の検討 （２）ろ過 特徴 砂、礫などを使用して、流動体（海水、河川水など）だけを透過させ、有機物（プランクトンなど）無機体の懸濁物質を流動体から分離する。 　礫を使った実績は、河川では礫間接触法として多いが海域では構想の段階である。砂を使ったろ過実績は、大阪南港の海水遊泳場の例などがあるが、いずれもタンク内のろ過であり水処理プラントとなっている。 　しかし、砂浜、干潟なども砂によるろ過機能であることを考えると、人工砂浜?干潟などの造成事例は数多くある。 　本技術の適用要件として、汚泥が処理できることが挙げられる。 改善内容 ?砂、礫などを利用して有機物を除去できる(水中の有機物量の削減)。 ?ろ過に時間をかけることで生物的な反応プロセスが働き、栄養塩を多少は除去できる (水中の栄養塩量の削減)。 課題 ?広範囲水域への展開 （３）曝気 特徴 曝気は撹拌等によって海水中に強制的に酸素を送り込む技術であり、環境改善事業、漁場環境整備事業として、護岸を砕波時に水中に空気が取り込まれやすい形状(曝気護岸)にした事例、ジェットポンプ等によって強制的に気泡を送り込んだ事例などがある。 空気混合ジェットポンプを用いた大分県楠本浦の事例(マリノフォーラム21)では、水深19mにジェットポンプ2基(流量1.4m3/分)を設置したところ、運転開始の約1日後からDOの増加が確認されており、DOに対する即効性は高いと言える。また、底質の改善効果については、同様にジェットポンプを用いた長崎県大村湾の事例において、約5ヶ月の運転で底泥表面に酸化層が形成されたことが報告されている。 効果の持続性については、曝気護岸など波のエネルギーなどを活用する場合には継続した効果が期待できるが、ポンプなど人為的な動力を必要とする技術では、運転を停止するともとの状態に戻ってしまう問題がある。このため、波のエネルギーを活用した省エネルギー型の波動ポンプ等も開発されている。また、局所的に海水を撹拌する技術であるため、広範囲の効果を期待するのが難しいことも課題である。 曝気による環境改善は汚濁物質を除去するものではなく、主にDOの低下という二次的な環境悪化に対する改善策として実施されている。酸素供給効果については、酸素の取り込み量、拡散流の混合領域の広さ等から予測することができる。 改善内容 ?水中に強制的に酸素を送り込む、もしくは海水循環を促進して酸素供給を図る(底層水のDO低下の抑制)。 ?流れを攪乱するため、懸濁物質の沈降を抑制する(有機物の沈降の抑制)。 長所 ?酸素供給効果については即効性が高く、予測も