| 発明の名称 |
海底泥土層の改良方法 |
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| 発行国 |
日本国特許庁（ＪＰ） |
| 公報種別 |
公開特許公報（Ａ） |
| 公開番号 |
特開平８−２０９６６９ |
| 公開日 |
平成８年（１９９６）８月１３日 |
| 出願番号 |
特願平７−１４０６６ |
| 出願日 |
平成７年（１９９５）１月３１日 |
| 代理人 |
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| 発明者 |
杭岡 潔 |
| 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。 |
特許請求の範囲
【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。
【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。
【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。
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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２１６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２１５ｂで落下排出させる。スクリュの回転数は４００〜１２００ｒｐｍ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）２１４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１０００ｍｍ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２１６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。ＥＭ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。
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