抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供在容易從底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的水域中在底質(zhì)上敷設(shè)底質(zhì)改良劑、從而能夠長期穩(wěn)定地抑制底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法。該方法通過在含甲烷氣體產(chǎn)生的水域的底質(zhì)上敷設(shè)底質(zhì)改良劑來抑制含甲烷氣體的產(chǎn)生，在該方法中，將含有總鐵含量在10質(zhì)量％以上的煉鋼渣且水淬高爐渣的含量為0質(zhì)量％～小于20質(zhì)量％的底質(zhì)改良劑敷設(shè)在水域的底質(zhì)上。
【專利說明】抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種在封閉性海域（例如內(nèi)海灣部）、生活廢水流入的河川、湖沼水 域、養(yǎng)殖水域等容易從底質(zhì)中產(chǎn)生含甲烷氣體的水域中在底質(zhì)上敷設(shè)底質(zhì)改良劑、利用物 理或化學作用來抑制底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 已經(jīng)知道，在生活廢水流入的河川、湖沼水域和封閉性海域、殘余餌食及糞便容易 沉積的養(yǎng)殖場水底等有機物流入量大的水域中，底質(zhì)容易陷入貧氧狀態(tài)，沉積的有機物的 分解以厭氧方式進行時，會產(chǎn)生甲烷氣體。據(jù)認為，這種在底質(zhì)中的甲烷氣體的產(chǎn)生不僅會 對水底生物環(huán)境產(chǎn)生不良影響，釋放到大氣中時也會影響全球變暖。
[0003] 甲烷氣體被稱作溫室氣體，被認為對全球變暖的影響是同摩爾數(shù)二氧化碳的約20 倍。因此，從抑制全球變暖的角度考慮，抑制甲烷氣體的產(chǎn)生被認為是重要的。盡管如此， 以往，對于從海域、河川產(chǎn)生甲烷的問題，有一種被忽視了的感覺。
[0004] 作為通過爐渣覆砂抑制甲烷氣體產(chǎn)生的技術(shù)，在專利文獻1中公開了這樣一種方 法：用水淬高爐渣對底泥沉積的水底進行覆砂，形成間隙水在PH8以上的好氧性覆砂層，在 好氧性覆砂層的下層形成由水淬高爐渣和煉鋼渣的混合物構(gòu)成的、通過煉鋼渣的堿刺激而 固結(jié)的下部覆砂層。
[0005] 專利文獻：
[0006] 專利文獻1 :日本專利第4423962號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 作為抑制甲烷氣體產(chǎn)生的作用，專利文獻1的方法旨在通過堿成分來降低產(chǎn)甲烷 菌的活性以及通過堿刺激使覆砂層固化、從而進行物理加蓋這二個作用。但是，根據(jù)本發(fā)明 者的研究結(jié)果，發(fā)現(xiàn)這些作用對甲烷氣體生成的抑制效果有限，對甲烷氣體生成的抑制不 充分。
[0008] 本發(fā)明的目的在于解決上述現(xiàn)有技術(shù)的問題，提供一種在封閉性海域、生活廢水 流入的河川和湖沼水域、養(yǎng)殖水域等容易從底質(zhì)中產(chǎn)生含甲烷氣體的水域中在底質(zhì)上敷設(shè) 底質(zhì)改良劑、從而能夠長期穩(wěn)定地抑制從底質(zhì)中產(chǎn)生含甲烷氣體的方法。
[0009] 專利文獻1的方法對產(chǎn)生甲烷氣體的抑制效果有限、對產(chǎn)生甲烷氣體的抑制不充 分的原因并不一定清楚。但是，根據(jù)本
【發(fā)明者】的研究結(jié)果，由于未見下部覆砂層的氧化還原 電位改善，因而可以作如下考慮。首先，有可能是，在下部覆砂層中，在水淬高爐渣受到煉鋼 渣的堿刺激而固化的過程中，水淬高爐渣所含有的硫成分（水淬高爐渣中含硫成分在〇. 6 質(zhì)量％左右）以硫化物的形式溶出到爐渣間隙水中。溶出的硫化物會消耗溶存氧，使下部 覆砂層變得厭氧，這樣，水底中的產(chǎn)甲烷菌保持活性，產(chǎn)生甲烷氣體。產(chǎn)生的甲烷氣體有可 能在下部覆砂層固化之前形成了氣體通道。另外，專利文獻1中也列舉了通過高通水性使 上部覆砂層保持好氧性、由此抑制甲烷氣體產(chǎn)生的效果，但根據(jù)本
【發(fā)明者】的研究結(jié)果，未發(fā) 現(xiàn)特別的效果。這可能是由于與甲烷氣體產(chǎn)生部接觸的部分限于下部覆砂層（固結(jié)層），且 由于上述原因，下部覆砂層變得厭氧，因而上部覆砂層未能對抑制產(chǎn)甲烷菌活化起作用。 [0010] 本
【發(fā)明者】基于以上研究結(jié)果進一步進行了深入研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，使用總鐵含量在 規(guī)定水平以上的煉鋼渣作為底質(zhì)改良劑并抑制水淬高爐渣的使用量，能夠長期穩(wěn)定地抑制 底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體。
[0011] 本發(fā)明是根據(jù)以上研究結(jié)果作出的，其要點如下。
[0012] 〔1〕抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其通過在含甲烷氣體產(chǎn)生的水域的底 質(zhì)上敷設(shè)底質(zhì)改良劑來抑制含甲烷氣體產(chǎn)生，其中，
[0013] 在所述水域的底質(zhì)上敷設(shè)含有總鐵含量在10質(zhì)量％以上的煉鋼渣且水淬高爐渣 的含量為0質(zhì)量％?小于20質(zhì)量％的底質(zhì)改良劑。
[0014] 〔2〕根據(jù)〔1〕所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征在于，以敷設(shè)層 的平均厚度在40mm以上的方式敷設(shè)底質(zhì)改良劑。
[0015] 〔3〕根據(jù)〔1〕或〔2〕所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征在于，底 質(zhì)改良劑含有煉鋼渣40質(zhì)量％以上。
[0016] 〔4〕根據(jù)〔1〕?〔3〕中任一項所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征 在于，以底質(zhì)改良劑的至少一部分埋沒在底泥中、使底質(zhì)改良劑和底泥混合在一起的層的 平均厚度在l〇mm以上的方式敷設(shè)底質(zhì)改良劑。
[0017] 〔5〕根據(jù)〔1〕?〔4〕中任一項所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征 在于，以底質(zhì)改良劑的沒有埋沒在底泥中的層的平均厚度在1〇_以上的方式敷設(shè)底質(zhì)改 良劑。
[0018] 〔6〕根據(jù)〔5〕所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征在于，分2次以 上將底質(zhì)改良劑投入水中敷設(shè)，并在至少一個連續(xù)的2次投入中，先投入的底質(zhì)改良劑的 平均粒徑比后投入的底質(zhì)改良劑的平均粒徑小。
[0019] 〔7〕根據(jù)〔5〕或〔6〕所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征在于，分 2次以上將底質(zhì)改良劑投入水中敷設(shè)，并在至少一個連續(xù)的2次投入中，在兩次投入之間設(shè) 置1小時以上的間隔。
[0020] 〔8〕根據(jù)〔1〕?〔7〕中任一項所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征 在于，煉鋼渣通過將在鐵水精煉工序中副反應產(chǎn)生的煉鋼渣粉碎后實施1個月以上的自然 陳化、蒸汽陳化、高壓蒸汽陳化、溫水陳化中的一種以上陳化、在表面生成氫氧化鐵而得到。
[0021] 〔9〕根據(jù)〔1〕?〔8〕中任一項所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征 在于，煉鋼渣的堿度〔質(zhì)量％ CaO/質(zhì)量％ Si02〕在3以下。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，在封閉性海域（例如內(nèi)海灣部）、生活廢水流入的河川和湖沼水域、 養(yǎng)殖水域等容易從底質(zhì)中產(chǎn)生含甲烷氣體的水域中，通過在底質(zhì)上敷設(shè)底質(zhì)改良劑，能夠 長期穩(wěn)定地抑制從底質(zhì)中產(chǎn)生含甲烷氣體。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 圖1是顯示從煉鋼渣敷設(shè)試樣和對照試樣中分別連續(xù)采集底質(zhì)間隙水和底質(zhì)正 上方水、測定兩種水的氧化還原電位所得的結(jié)果的圖表。煉鋼渣敷設(shè)試樣通過在從甲烷氣 體所生成的水域的底質(zhì)中采集的底泥上敷設(shè)煉鋼渣并注入人工海水而制得，對照試樣通過 在相同的底泥上注入人工海水但不敷設(shè)煉鋼渣而制得。
[0024] 圖2是顯示得到圖1所示結(jié)果的試驗方法的說明圖。

【具體實施方式】
[0025] 本發(fā)明是這樣一種方法：在容易從底質(zhì)中產(chǎn)生含甲烷氣體的水域、例如內(nèi)海灣部 等封閉性海域、生活廢水流入的河川和湖沼水域、養(yǎng)殖水域等中，通過向底質(zhì)投入并敷設(shè)含 煉鋼渣的底質(zhì)改良劑，利用化學作用抑制底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體。這里，底質(zhì)通常是指海域、 河川和湖沼等水域中的水底表層部，該表層部主要通過由河川的流水從河川上游側(cè)搬來的 沙泥、生物遺骸等有機物、不溶性鹽等沉降物等沉積而成。
[0026] 即使是在底質(zhì)中，內(nèi)海灣部等封閉性海域、生活廢水流入的河川和湖沼水域、養(yǎng)殖 水域（例如設(shè)有養(yǎng)殖筏的水域）的底質(zhì)尤其容易產(chǎn)生含甲烷氣體，因此，本發(fā)明是適合這種 水域的方法。此外，作為從底質(zhì)中產(chǎn)生的含甲烷氣體，包括單純的甲烷氣體的情況，但通常 除甲烷氣體以外還包含二氧化碳等氣體成分。
[0027] 在本發(fā)明中，在水域的底質(zhì)上敷設(shè)含有總鐵含量在10質(zhì)量％以上的煉鋼渣且水 淬高爐渣的含量為〇質(zhì)量％?小于20質(zhì)量％的底質(zhì)改良劑。
[0028] 適用本發(fā)明的水域的底質(zhì)優(yōu)選為含水率在200質(zhì)量％以上的底質(zhì)。其原因在于， 這種底質(zhì)是最常見的需要改良的底質(zhì)，同時，如后述那樣，通過將含有規(guī)定的煉鋼渣的底質(zhì) 改良劑以一定量沉入底泥中，在底質(zhì)改良劑和底泥混在一起的區(qū)域中，兩者的接觸面積增 大，從而能夠有效地進行底質(zhì)改良。
[0029] 煉鋼渣是指在精煉鐵水的過程中副反應生成的氧化精煉爐渣，根據(jù)工序，會產(chǎn)生 成分不同的爐渣。具體而言，有鐵水預處理爐渣、轉(zhuǎn)爐爐渣、電爐氧化爐渣等。此外，作為鐵 水預處理爐渣，有脫硅爐渣、脫磷爐渣等。這些爐渣可以單獨使用，也可適當混合二種以上 使用。
[0030] 在本發(fā)明中，作為底質(zhì)改良劑使用的煉鋼渣需要總鐵（所有Fe)含量在10質(zhì)量％ 以上，優(yōu)選在15質(zhì)量％以上。其原因在于，將這種煉鋼渣敷設(shè)到底質(zhì)上，可得到能夠通過所 含鐵成分化學抑制甲烷生成的作用。這可能是因為煉鋼渣的鐵成分在水中變成氫氧化鐵（3 價），并發(fā)生該氫氧化鐵變成2價的下述還原反應（Fe 3+變成氧化劑），氧化還原電位升高。
[0031] Fe3++e- -Fe2+
[0032] 該3價鐵離子的還原反應比下述甲烷生成反應優(yōu)先發(fā)生。
[0033] C02+8H++8 丨-CH4+2H20
[0034] 在厭氧條件下，若氧化還原電位降低至約一 200mV以下，則甲烷生成反應會進行， 但由于上述3價鐵離子的還原反應導致氧化還原電位上升，因此，基本上沒有甲烷生成。由 此，能夠有效地抑制甲烷氣體的產(chǎn)生。
[0035] 煉鋼渣的總鐵含量小于10質(zhì)量％時，鐵離子的活度低，因此，上述反應引起的氧 化還原電位的上升量不充分。
[0036] 如圖2所示，向2L的廣口瓶內(nèi)敷設(shè)80mm厚的從產(chǎn)生甲烷氣體的水域的底質(zhì)采集 的底泥，在底泥上敷設(shè)（上置）40mm厚的煉鋼渣（脫磷爐渣，總鐵含量17質(zhì)量％，堿度1. 22， 自然陳化6個月），在其上面注入人工海水、使其達80mm深后，將瓶蓋嚴，作為煉鋼渣敷設(shè)試 樣。為了進行比較，制作沒有敷設(shè)煉鋼渣而僅裝入上述底泥和人工海水的樣品作為對照試 樣。分別用氧化還原電位計測定煉鋼渣敷設(shè)試樣的爐渣間隙水和爐渣正上方水（煉鋼渣敷 設(shè)層的正上方的水）的氧化還原電位。結(jié)果示于表1。由結(jié)果可知，在對照試樣中，氧化還 原電位顯著降低，與此相對，在煉鋼渣敷設(shè)試樣中，氧化還原電位在高位狀態(tài)下推移，爐渣 間隙水的氧化還原電位比對照試樣的底泥正上方水的氧化還原電位高。即，圖1結(jié)果顯示， 通過如上述那樣敷設(shè)煉鋼渣，底質(zhì)間隙水的氧化還原電位在高的方向上得到改善。此外還 顯示，由于正上方水的氧化還原電位也保持高位，因此，還能防止底質(zhì)引起的正上方水的氧 化還原電位降低。如后面所示，產(chǎn)甲烷菌會隨著氧化還原電位低于一 lOOmV而活性增加，產(chǎn) 甲烷速度逐漸增大，但在煉鋼渣敷設(shè)試樣中，由于底質(zhì)間隙水的氧化還原電位維持在30mV 以上，因而能夠抑制甲烷的產(chǎn)生。
[0037] 從底質(zhì)改善效率的角度考慮，底質(zhì)改良劑中的煉鋼渣的含量（比例）宜在40質(zhì) 量％以上，更優(yōu)選在60質(zhì)量％以上。另一方面，底質(zhì)改良劑中的煉鋼渣的含量沒有上限，可 以全量為煉鋼渣。
[0038] 底質(zhì)改良劑可含有水淬高爐渣，但其含量必須小于20質(zhì)量％，優(yōu)選完全不含。其 原因在于，如前面所述，在水淬高爐渣受到煉鋼渣的堿刺激而固化的過程中，水淬高爐渣所 含有的硫成分以硫化物的形式溶出到煉鋼渣間隙水中，溶出的硫化物會消耗溶存氧，形成 厭氧環(huán)境，由此可能會使水底中的產(chǎn)甲烷菌的活性增大。
[0039] 底質(zhì)改良劑在煉鋼渣、水淬高爐渣以外，還可含有不會溶出有害物質(zhì)的材料（物 質(zhì)），例如砂礫、砂子、已知有害物質(zhì)的溶出充分低于環(huán)境標準的建設(shè)殘土、廢混凝土、垃圾 熔渣等中的一種以上。
[0040] 煉鋼渣優(yōu)選為經(jīng)過陳化處理的煉鋼渣，即，優(yōu)選為將鐵水精煉工序中副反應生成 的煉鋼渣粉碎之后實施一個月以上的自然陳化、蒸汽陳化（常壓）、高壓蒸汽陳化、溫水陳 化中的一種以上陳化處理、表面產(chǎn)生有氫氧化鐵的煉鋼渣。其目的在于，通過在陳化過程中 使表面水與鐵成分發(fā)生水合反應，生成氫氧化鐵（Fe(0)) 3)或羥基氧化鐵（FeOOH)，預先使 鐵成為3價。這樣，鐵成分在水中由2價變成3價時，能夠抑制氧化還原電位降低。此外， 為了促進陳化過程中的表面水和鐵成分的水合反應，在自然陳化過程中人為地灑水也是有 效的。
[0041] 煉鋼渣的堿度〔質(zhì)量％ CaO/質(zhì)量％ Si02〕宜在3以下，更優(yōu)選在2以下。這是由 于，煉鋼渣的堿度超過3時，會有爐渣正上方水和爐渣間隙水的pH變得過高之虞。若爐渣 間隙水的pH過高，則有氧化還原電位降低、使得產(chǎn)甲烷菌的活性提高、抑制甲烷氣體產(chǎn)生 的效果降低之虞。此外，若堿度在2以下，則陳化期間爐渣中所含的金屬鐵的氧化量增大， 因而是更優(yōu)選的條件。鐵水的氧化精煉中產(chǎn)生的堿度3以下的煉鋼渣中，游離CaO的含量 非常低，因此，陳化前后的粒徑變化不顯著。所以，即使不實施陳化處理，在水中敷設(shè)后，也 不存在爐渣粒子因 CaO的水合反應引起的膨脹而破碎、粉化等問題，實施上述陳化處理的 目的在于促進氫氧化鐵的生成。
[0042] 對堿度的下限無特殊限制，對于煉鋼渣，通常在0. 5以上，溶出水通常為弱堿性? 堿性。
[0043] 優(yōu)選底質(zhì)改良劑的根據(jù)JIS標準篩篩分算出的質(zhì)量平均粒徑（下面僅稱作"平均 粒徑"）在2?30_的范圍內(nèi)，并根據(jù)要敷設(shè)底質(zhì)改良劑的底質(zhì)的特性，從適合形成以下所 述結(jié)構(gòu)的敷設(shè)層的底質(zhì)改良劑中適當選擇或?qū)ζ溥M行調(diào)整后使用。平均粒徑小于2mm時， 后述的與底泥的共存層厚度容易不充分，另一方面，平均粒徑大于30mm時，底質(zhì)改良劑的 比表面積不足，對底質(zhì)的化學改良作用容易變小，因而粒徑優(yōu)選在上述范圍內(nèi)。此外，如后 面所示，為了在底質(zhì)改良劑的粒子間形成具有充分大小和容積比率的間隙、促進有機物的 好氧分解，優(yōu)選在使用的底質(zhì)改良劑中，粒徑小于1mm的細粒成分比率在30質(zhì)量％以下，更 優(yōu)選在20質(zhì)量％以下。
[0044] 在本發(fā)明的方法中，將底質(zhì)改良劑以層狀敷設(shè)到已有的底質(zhì)上，優(yōu)選敷設(shè)層上表 面的水平與底泥的沉積面相同或高于該沉積面。即，通常，在將底質(zhì)改良劑敷設(shè)到已有的底 質(zhì)上時，視底質(zhì)的性狀、底質(zhì)改良劑的粒度、投入量等，底質(zhì)改良劑的至少一部分有時會埋 入底泥中。但是，即使在這種情況下，仍優(yōu)選敷設(shè)層上表面的高度在底泥的沉積面以上，尤 其優(yōu)選比底泥沉積面平均高l〇mm以上，進一步優(yōu)選高30mm以上。即，優(yōu)選以底質(zhì)改良劑的 未埋在底泥中的層的平均厚度在l〇mm以上、30mm以上更佳的方式敷設(shè)底質(zhì)改良劑。其原因 在于，若投入的底質(zhì)改良劑全部埋入底泥中，則無法充分得到長期抑制沉積在底泥上的狀 態(tài)的沉積有機物廣生甲燒氣體的效果。此外，在使底質(zhì)改良劑上表面的1?度比底泥的沉積 面平均高l〇mm以上（優(yōu)選為30mm以上）的情況下，沉降在底質(zhì)改良劑的間隙中的有機物 在好氧環(huán)境下的分解會被促進，因而抑制甲烷氣體產(chǎn)生的效果能夠長時間持續(xù)。另外，對敷 設(shè)的底質(zhì)改良劑上表面的高度的上限無特殊限制。
[0045] 將底質(zhì)改良劑投入并敷設(shè)到已有的底質(zhì)上，其敷設(shè)層的平均厚度以在40mm以上、 更優(yōu)選在100mm以上為宜。這里，要將敷設(shè)層的平均厚度控制成上述那樣，只要用將底質(zhì)改 良劑的表觀體積除以敷設(shè)面所得的平均值推算該平均厚度、以此進行敷設(shè)即可。底質(zhì)改良 劑的敷設(shè)層的平均厚度小于40mm時，由于底質(zhì)改良劑的厚度不充分，因此，對底質(zhì)的化學 改良作用小，因而對抑制底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的效果小。
[0046] 此外，在將底質(zhì)改良劑敷設(shè)到底質(zhì)上時，優(yōu)選形成的底質(zhì)改良劑與已有底泥混在 一起的層（下面，為了便于說明，稱為"共存層"）以平均厚度計在l〇mm以上，30mm以上更 佳。這里，共存層的平均厚度可以通過上述敷設(shè)層的平均厚度與測得的底泥沉積面上的敷 設(shè)層的厚度的平均值之差算出。優(yōu)選形成這樣的共存層的原因在于，若以投入的底質(zhì)改良 劑全部沉積在底泥之上、不存在共存層的狀態(tài)進行敷設(shè)，則煉鋼渣對底質(zhì)的改善效果僅限 于與底泥的接觸面，相應地，底質(zhì)的化學改良效果小。通過使底泥與含有煉鋼渣的底質(zhì)改良 劑的共存層以平均厚度計在l〇mm以上、優(yōu)選在30mm以上，在該共存層中形成底質(zhì)被改良的 層，能夠更有效地抑制產(chǎn)甲烷菌的活動，尤其是能夠?qū)⒓淄闅怏w的產(chǎn)生抑制在低水平上。
[0047] 形成上述那種共存層時，在考慮投入到底質(zhì)上的底質(zhì)改良劑的沉入量的基礎(chǔ)上決 定施工厚度。
[0048] 另外，要將上述共存層的平均厚度、底泥沉積面上的敷設(shè)層的平均厚度控制成上 述那樣，只要如后面所示，使用由適當?shù)念A實驗和模擬實驗得到的測定值或推測值及以測 得的底質(zhì)特性的結(jié)果和投入的底質(zhì)改良劑的特性為基礎(chǔ)的計算值，推定各平均厚度并進行 敷設(shè)即可。
[0049] 底質(zhì)改良劑向底質(zhì)的投入優(yōu)選根據(jù)后述條件分二次以上進行。另外，在以下說明 中，任意的連續(xù)二次投入中，將由在先（下面稱作"第一次"）的投入形成的層稱作下層，由 在后（下面稱作"第二次"）的投入形成的層稱作上層。
[0050] 在分二次投入底質(zhì)改良劑時，各次的敷設(shè)厚度視后述的潛入深度等而定，但優(yōu)選 下層與上層的厚度之比在〔下層的敷設(shè)厚度/上層的敷設(shè)厚度〕=0. 1?5左右的范圍內(nèi)。 該敷設(shè)層厚度之比可根據(jù)敷設(shè)場所的底質(zhì)特性進行適當調(diào)整，以得到上述優(yōu)選的敷設(shè)層的 結(jié)構(gòu)。
[0051] 此外，底質(zhì)改良劑的投入次數(shù)還可以是3次以上的任意次數(shù)，但投入次數(shù)過多時， 投入操作的效率會受損，因而最好是二次。
[0052] 分二次以上進行底質(zhì)改良劑的投入時，優(yōu)選在二次以上投入中的至少一個連續(xù)的 二次底質(zhì)改良劑投入中，使第一次投入的底質(zhì)改良劑的平均粒徑比第二次投入的底質(zhì)改良 劑的平均粒徑小。其原因在于，底質(zhì)改良劑的粒度越小，向底泥中的潛入量越小，因而在第 一次投入中，能夠用較少量的底質(zhì)改良劑投入量形成不埋在底泥中的層。對其粒徑?jīng)]有特 殊限制，但優(yōu)選具有2?10mm左右的平均粒徑（以JIS的標準篩篩分為基礎(chǔ)算出的質(zhì)量平 均粒徑。下同）的底質(zhì)改良劑作為第一次投入的底質(zhì)改良劑。這是由于，平均粒徑小于2mm 時，與底泥的共存層的厚度有時會不充分，另一方面，平均粒徑大于l〇mm時，無法充分得到 向底泥的潛入量小的效果。在通過上述方法形成底質(zhì)改良劑的下層之后投入上層底質(zhì)改良 劑時，由于上述下層，底質(zhì)的剪切阻力值增大，因而即使使用粒徑較大的底質(zhì)改良劑作為上 層的底質(zhì)改良劑，仍具有能夠減小向底泥的潛入深度的效果，能夠更有利地形成不埋在底 泥中的底質(zhì)改良劑的敷設(shè)層。
[0053] 另一方面，底質(zhì)改良劑的粒徑大時，沉積有機物能夠穩(wěn)定地沉降到底質(zhì)改良劑的 間隙中。因此，作為第二次投入的底質(zhì)改良劑，雖然對其粒徑無特殊限制，但優(yōu)選具有5? 30mm左右的平均粒徑（并且，上層的平均粒徑 >下層的平均粒徑）。這是因為，平均粒徑 小于5_時，形成底質(zhì)改良劑粒子間的間隙的效果有時會不充分，另一方面，平均粒徑大于 30mm時，上層部分的底質(zhì)改良劑的比表面積不足，有時會無法充分地得到促進有機物好氧 分解的效果。此外，為在上層的底質(zhì)改良劑粒子間形成具有充分大小和容積比率的間隙、促 進有機物的好氧分解，優(yōu)選在上層的底質(zhì)改良劑中使用粒徑小于1mm的細粒成分比率在30 質(zhì)量％以下、更優(yōu)選在20質(zhì)量％以下的底質(zhì)改良劑。
[0054] 上層和下層的底質(zhì)改良劑的平均粒徑之比〔上層底質(zhì)改良劑的平均粒徑/下層底 質(zhì)改良劑的平均粒徑〕優(yōu)選在約大于1. 0至2. 5以下的范圍，更優(yōu)選為1. 3?2. 0左右。這 是由于，平均粒徑之比的值在1.0以下時，無法得到在抑制下層的底質(zhì)改良劑向底泥過度 潛入的同時使上層的底質(zhì)改良劑粒子之間的間隙增大的效果，另一方面，平均粒徑之比的 值大于2. 5時，有時會有下層的底質(zhì)改良劑與底泥的共存層的厚度小、或上層的底質(zhì)改良 劑的比表面積小的情況。
[0055] 此外，對第二次投入的底質(zhì)改良劑的敷設(shè)厚度無特殊限制，但尤其優(yōu)選滿足下述 (1)式。其原因在于，要使第二次投入的底質(zhì)改良劑不埋入泥中，需要將沉積在第一次投入 的底質(zhì)改良劑上的泥全部收納到第二次投入的底質(zhì)改良劑粒子的間隙中。另外，下述（1) 式中的"底質(zhì)改良劑的間隙率A(% ) "是從100 %中減去根據(jù)JIS-A-1104求出的實積率 (% )而得的值。
[0056] Η 彡（h/A) X 100 (1)
[0057] 這里，h :沉積在第一次投入的底質(zhì)改良劑上的泥的厚度（cm)
[0058] Η:第二次投入的底質(zhì)改良劑的敷設(shè)厚度（cm)
[0059] A :第二次投入的底質(zhì)改良劑的間隙率（％ )
[0060] 此外，在分二次以上進行底質(zhì)改良劑的投入時，在二次以上投入中的至少一個連 續(xù)的二次底質(zhì)改良劑投入中，優(yōu)選在第一次和第二次的投入之間至少設(shè)置一小時間隔。這 是為了使因第一次投入而揚起的底泥和底質(zhì)改良劑中所含的微細粒子沉降。若這樣使揚起 的底泥沉降，則底泥大多會沉降到底質(zhì)改良劑的間隙中等，呈與底質(zhì)改良劑混合的狀態(tài)，因 此，在此之后投入第二次底質(zhì)改良劑時揚起的底泥的量與投入下層的底質(zhì)改良劑時相比會 減少。由此，即使在底質(zhì)改良劑的投入量較小的情況下或底質(zhì)改良劑的粒徑較小的情況下， 也能夠使敷設(shè)后最終沉降的底泥不完全埋沒底質(zhì)改良劑。另外，對上述時間間隔的上限無 特殊限制，但優(yōu)選為48小時左右。這是因為，即使使時間間隔長于上述時間，效果也已飽 和。
[0061] 關(guān)于通過本發(fā)明方法在底質(zhì)上投入底質(zhì)改良劑進行改良的次序，對其具體例子進 行說明。另外，本發(fā)明中的底質(zhì)改良劑的投入次序不局限于下面說明的次序。
[0062] 首先，求出想要改良的底質(zhì)的性質(zhì)。例如，將含水率和/或剪切阻力值與底質(zhì)的 有機物含量等一并測定，求出含水率和/或剪切阻力值及底質(zhì)的有機物等的深度方向的分 布。
[0063] 然后，根據(jù)含水率和/或剪切阻力值在深度方向的分布的測定結(jié)果，計算并決定 底質(zhì)改良劑的由荷重引起的向底質(zhì)的潛入深度。此時，調(diào)整要投入的底質(zhì)改良劑的比重、粒 徑、間隙率，制作所希望的底質(zhì)改良劑。另外，在本發(fā)明中，如上面所述，投入不會完全埋沒 在底質(zhì)中的量的底質(zhì)改良劑很重要。此外，底質(zhì)改良劑潛入底泥的深度也可以通過預實驗 等直接測定實際的潛入深度來進行推定。這里，作為預實驗，有（i)在實際敷設(shè)場所或與其 具有同等底質(zhì)的場所的小區(qū)間內(nèi)按與實際敷設(shè)時相同的方法投入底質(zhì)改良劑的實驗；（ii) 在實際敷設(shè)場所或與其具有同等底質(zhì)的場所投入可測定潛入深度的底質(zhì)改良劑模擬粒子 的實驗；（iii)向設(shè)置在水槽中的底質(zhì)試樣之上投入底質(zhì)改良劑或底質(zhì)改良劑模擬試樣的 模擬實驗，等等。其中，在模擬實驗中，可以使用以下方法等：將在不使其紊亂的情況下采集 到的底質(zhì)試樣設(shè)置在水槽中之后，在水中使其穩(wěn)定，然后投入底質(zhì)改良劑或底質(zhì)改良劑模 擬試樣，此時，通過對底質(zhì)改良劑的投入量、粒徑、水深等進行各種變更，考慮相似條件等來 推測實際的底質(zhì)改良劑的潛入深度。但不局限于這種方法。
[0064] 實施例
[0065] 在有含甲烷氣體從底質(zhì)產(chǎn)生的水域中，在水底設(shè)置多個2mX2m的區(qū)間，在各區(qū)間 敷設(shè)各種底質(zhì)改良劑，敷設(shè)二個月后，測定敷設(shè)層下部的與底泥的共存層的間隙水的氧化 還原電位和甲烷氣體的產(chǎn)生量。將測定結(jié)果與底質(zhì)改良劑的敷設(shè)條件一起示于表1和表2 中。
[0066] 共存層的厚度為用以下方法算出的值：由敷設(shè)量（體積）與敷設(shè)面積進行單純計 算，得到敷設(shè)層的平均厚度，再減去底泥沉積面上的敷設(shè)層厚度的測定值（平均值）。
[0067] 共存層的間隙水的氧化還原電位的測定方法如下：將管子前端用多孔物質(zhì)封閉的 取水探針埋入共存層中，用該取水探針采集間隙水，用氧化還原電位計進行測定。此外，甲 烷氣體的產(chǎn)生量的測定方法如下：將袋子套在漏斗的狹小一方的口上，使寬的口朝下，將漏 斗設(shè)置在底質(zhì)正上方，將氣體收集到袋中，一定時間后提起出來，測定體積，求出單位面積 和時間的甲烷產(chǎn)生量。
[0068] 在表1中，敷設(shè)層的平均厚度與共存層的平均厚度之差表示底泥沉積面上的底質(zhì) 改良劑層的平均厚度。這里，在No. 25的實施例中，由于投入并敷設(shè)的是采集相當于底質(zhì)改 良劑的50體積％的底泥并預先與底質(zhì)改良劑混合而成的試樣，因此是底質(zhì)改良劑完全埋 在底泥中的敷設(shè)狀態(tài)。在其他例子中，從水面上一次或二次投入底質(zhì)改良劑并敷設(shè)。
[0069] 與沒有敷設(shè)底質(zhì)改良劑的比較例（No. 1)和敷設(shè)天然石作為底質(zhì)改良劑的比較例 (No. 2)相比，在敷設(shè)了規(guī)定的底質(zhì)改良劑的本發(fā)明的實施例中，甲烷氣體產(chǎn)生量的減少效 果大，其中，煉鋼渣的含鐵成分越多（No. 4?7)、敷設(shè)層的平均厚度越大（No. 3、8?11)、煉 鋼渣的混合量越多（No. 4、12?14)、煉鋼渣的堿度越低（No. 4、15、16)，以及進行了煉鋼渣 的陳化（No. 4、17?20)，效果越顯著。此外，含有水淬高爐渣時（No. 21、22)，甲烷氣體反而 增加。此外還發(fā)現(xiàn)，在氧化還原電位直至達到一 100mV左右之間的階段，甲烷氣體產(chǎn)生速度 被抑制在較低位，在200ml/m2 · hr以下，但進一步下降時，甲烷氣體產(chǎn)生量出現(xiàn)隨之急劇增 加的傾向。此外，對底泥沉積面上無底質(zhì)改良劑層的情況（No. 25)和在基本相同的條件下 底泥沉積面上有底質(zhì)改良劑層的情況（No. 8)進行比較，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，后者有甲烷產(chǎn)生速度降 低的傾向。
[0070] 表 1
[0071]

【權(quán)利要求】
1. 抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其通過在含甲烷氣體產(chǎn)生的水域的底質(zhì)上敷 設(shè)底質(zhì)改良劑來抑制含甲烷氣體產(chǎn)生，其中， 在所述水域的底質(zhì)上敷設(shè)含有總鐵含量在10質(zhì)量％以上的煉鋼渣且水淬高爐渣的含 量為0質(zhì)量％?小于20質(zhì)量％的底質(zhì)改良劑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征在于，以敷設(shè) 層的平均厚度在40mm以上的方式敷設(shè)底質(zhì)改良劑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征在于，底質(zhì) 改良劑含有煉鋼渣40質(zhì)量％以上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征 在于，以使底質(zhì)改良劑的至少一部分埋沒在底泥中、底質(zhì)改良劑與底泥混合在一起的層的 平均厚度在l〇mm以上的方式敷設(shè)底質(zhì)改良劑。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征 在于，以使底質(zhì)改良劑的沒有埋沒在底泥中的層的平均厚度在l〇mm以上的方式敷設(shè)底質(zhì) 改良劑。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征在于，分2次以 上將底質(zhì)改良劑投入水中敷設(shè)，并在至少一個連續(xù)的2次投入中，先投入的底質(zhì)改良劑的 平均粒徑比后投入的底質(zhì)改良劑的平均粒徑小。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征在于，分2 次以上將底質(zhì)改良劑投入水中敷設(shè)，并在至少一個連續(xù)的2次投入中，在兩投入之間設(shè)置1 小時以上的間隔。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1?7中任一項所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征 在于，煉鋼渣通過將在鐵水精煉工序中副反應產(chǎn)生的煉鋼渣粉碎后實施1個月以上的自然 陳化、蒸汽陳化、高壓蒸汽陳化、溫水陳化中的一種以上陳化、在表面生成氫氧化鐵而得到。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1?8中任一項所述的抑制水域底質(zhì)產(chǎn)生含甲烷氣體的方法，其特征 在于，煉鋼渣的堿度〔質(zhì)量％ CaO/質(zhì)量％ Si02〕在3以下。
【文檔編號】C02F11/00GK104203844SQ201380014608
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2013年3月11日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月23日
【發(fā)明者】宮田康人, 林明夫 申請人:杰富意鋼鐵株式會社