石炭灰造粒物を利用した底質改善技術の実用化

keywords.jpg石炭灰,ヘドロ,底質,改善 

山本 民次 

TAMIJI YAMAMOTO

division.jpg生物圏科学研究科 環境循環系制御学専攻 環境予測制御論講座

position.jpg教授

共同研究者 : 浅岡 聡

研究概要

研究の背景

河口沿岸域の底泥には有機物が溜まり,これが硫酸還元(嫌気分解)される際に硫化水素が発生し,生物生息を危うくしている。石炭火力発電所から出る副産物として,年間1千万トン程度の石炭灰が出る。これは原料炭の質によるが,重金属などの元素が規制値以下であれば,循環型社会推進基本法に則り,有効利用すべきものである。これを用いて河口沿岸域に堆積した有機泥の改善を行うことができれば,副産物の有効利用と環境改善という一石二鳥となる。

研究内容

火力発電で用いる石炭の燃えかすが石炭灰であり,これをセメント造粒したものが「石炭灰造粒物」である.我々はこれをヘドロ化した有機質の底泥の改善に効果があることを突き止めた.ヘドロと混合することで,ヘドロ中の硫化水素やリンを効率良く吸着する.そのメカニズムについて科学的に明らかにした.すでに,海域底泥改善の実証試験として,複数の海域で成果が確認されており,さらにH22年度からは広島湾再生行動計画の一環として海田湾海域で実用規模の試験に入った.中海等でも実験が同時進行しており,砂を採取した深掘り跡内の硫化水素の発生抑制試験が行われている.閉鎖性海域などの水質は良くなったが,底質が悪いところが多く,底生生物相が貧弱で,このために生態系の健全性が損なわれている場所は多い.

成果

室内実験,現場実証試験などで,石炭灰造粒物が高効率に硫化水素を吸着・酸化することが分かった。

実用化に向けて(想定業界・用途、課題、企業への期待など)

同技術はほぼ実用段階にあるので,実水域への適用を行い,その効果について,現場での検討を行いたい.底質の改善を希望する各種団体等との共同研究や,このテーマに関する講演・助言など歓迎.
応用分野
主に河口域から海域を対象に研究を行ってきたが,湖沼,池,堀など,さまざまな閉鎖性水域に適用可能である.

本研究の特徴・優位性

石炭灰造粒物は多孔質であるため,表面積が大きく,反応性が高い.そのため,ヘドロ中の硫化水素やリンを効率良く吸着する.また,単に物理的吸着だけでなく,石炭灰造粒物表面で触媒酸化作用が起きることや,リンについては化合物を形成するため,効果は長期間持続するのが特徴である.

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1.浅岡 聡・山本民次:石炭灰造粒物による有機質底泥の改善.用水と排水,51, 157-163 (2009.2).2.浅岡 聡・山本杏子・原口浩一・山本民次:底質改善材としての石炭灰造粒物の底生微細藻および底泥の菌叢への影響.用水と排水,51, 237-244(2009.3).3. 浅岡 聡・山本民次・早川慎二郎:石炭灰造粒物による硫化物イオンの除去.水環境学会誌,32, 363-368(2009.7).3. Asaoka, S., T. Yamamoto, I. Yoshioka and H. Tanaka: Remediation of coastal marine sediments using granulated coal ash. J. Hazad. Mat., 172, 92-98 (2009.12). 4. Asaoka, S. and T. Yamamoto: Characteristics of phosphate adsorption onto granulated coal ash in seawater. Mar. Poll. Bull., 60, 1188-1192 (2010.8). 5.Asaoka, S., S. Hayakawa, K. H. Kim, K.Takeda, M. Katayama and T. Yamamoto: Combined adsorption and oxidation mechanisms of hydrogen sulfide on granulated coal ash. J. Coll. Interface Sci., 377, 284-290 (2012.4). 6.中原真哉・平岡喜代典・山本民次・上嶋英機:石炭灰造粒物の覆砂による底質改善.(Improvement of coastal marine sediments by capping with granulated coal ash). 水環境学会誌,35, 159-166 (2012.10). 7. Yamamoto, T., K. Harada, K. H. Kim, S. Asaoka and I. Yoshioka: Suppression of phosphate release from coastal sediments using granulated coal ash. Estuar. Coast. Shelf Sci. 116, 41-49 (2013.2).

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