JPH11319815A - 水質改善塊及び水質改善塊の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】貝殻を粉砕して焼成した焼成粉砕貝殻をコンク
リート体に混合して固めた；焼成粉砕貝殻が水流または
海流に流されず、長時間にわたって水質を改善する。 【解決手段】カキ貝殻は粉砕され焼成されて多孔質とさ
れ、セメントなどと混合されて凝固される；この凝固さ
れた水質改善塊の表面のコンクリートは除去され、焼成
粉砕貝殻１がより多く露出する；焼成粉砕貝殻１の表面
積が増大して水質改善効果が向上する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は水質改善塊に関し、
この水質改善塊は水槽、水路、河川、湖、池、沼、海の
岸の水中などに設置されて水質を改善するものである。

【０００２】

【発明の背景】近年、工業用排水や家庭の生活排水など
による海洋汚染が深刻な間題となっている。その原因の
一つにこれら排水を海へと導く河川の浄化能力が著しく
低下していることが上げられる。河川に排出された富栄
養物を含む排水は、微生物をはじめとして、ゴカイ、カ
ニ、魚類ならびに水生昆虫などの多様な水生生物によっ
て浄化される。これら河川の岩穴などに棲息する水生生
物は護岸工事により、生息場所を奪われ、その種類や量
が激減している。これに伴い、全国各地の河川における
水質浄化能力は著しく低下してきている。

【０００３】また、水質改善剤は、特開平８−１３２０
７２号公報、特公昭６４−１０２７９号公報に示される
ように、従来粉末のものが使われていた。しかしなが
ら、このような粉末の水質改善剤は、水質改善には効果
があるが、水流や海流によって流されてしまい、長時間
にわたって効果を発揮することはできなかった。

【０００４】本発明は、上述した課題を解決するために
なされたものであり、長時間にわたって水質改善の効果
を発揮することのできる水質改善塊を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は貝殻を粉砕して焼成した焼成粉砕貝殻をコ
ンクリート体に混合して固めた。これにより、焼成粉砕
貝殻が水流または海流に流されず、長時間にわたって水
質改善の効果を発揮するができる。

【０００６】また、天然に存在するカキ殻はリン酸の除
去に優れた能力を有している。このリン酸は富栄養化の
原因物質の１つである。よって、川岸に水生生物の棲息
場所を提供し、激減している種々の水生生物を回復する
ために、このカキ殻の粉砕物を水中に設置する。このカ
キ殻の強度を保つためコンクリートと混合し、種々の形
状のカキ殻混合コンクリート人工石を作製し、河川等の
水中に設置する。

【０００７】

【発明の実施の形態】カキ貝殻は粉砕機などを用いて、
数十ミクロンメートル、数百ミクロンメートル、数ミリ
メートルから数センチメートルの小片、望ましくは０．
０１ミリメートル乃至２０ミリメートルの小片に粉砕さ
れる。この粉砕されたカキ貝殻は、数百度、例えば２０
０度乃至６００度、望ましくは４００度で焼成釜などを
用いて焼成される。こうして、焼成粉砕貝殻１が製造さ
れる。この焼成粉砕貝殻１としてはカキのほか、アコヤ
貝、ホタテ貝、アサリ、ハマグリ、シジミまたはサザエ
の貝殻などでもよい。

【０００８】この焼成により、カキ貝殻が殺菌され、カ
キ貝殻表面に付着していた微生物、バクテリアが除去さ
れる。またこの焼成によりカキ貝殻に非常に細かい穴が
多数できて多孔質となり、焼成粉砕貝殻１の表面積が拡
大して水質改善効果が向上したり、藻が付着しやすくな
ってやはり水質改善効果が向上する。

【０００９】図１は水質改善塊２及び型枠３の断面を示
す。この型枠３の内面は１０ｃｍ角の正方形状である。
上記焼成された焼成粉砕貝殻１はセメント、砂及び水な
どと所定割合でコンクリートミキサまたは混合機で混合
され、上記型枠３に流し込まれる。しばらくしてセメン
トが凝固すると水質改善塊２が形成され、これが型枠３
から引き出される。

【００１０】上記流し込みの前に、型枠３の内壁にコン
クリートの凝固遅延剤が塗布される。これにより、コン
クリート４の凝固速度は、上記水質改善塊２の内と表面
とで異なり、水質改善塊２の内部は既に凝固しているに
もかかわらず、表面はまだ凝固せず凝固が遅延される。
この水質改善塊２の表面を洗い流すと、水質改善塊２表
面のコンクリート分のみが除去される。上記凝固遅延剤
は例えばリグニンスルホン酸などである。

【００１１】これにより、図２に示すように、水質改善
塊２の表面に焼成粉砕貝殻１がより多く露出する。よっ
て、焼成粉砕貝殻１の表面積が拡大して水質改善効果が
向上したり、藻が付着しやすくなってやはり水質改善効
果が向上する。

【００１２】この水質改善塊２の表面のコンクリート４
が除去されないと焼成粉砕貝殻１はあまり露出しない。
これは、焼成粉砕貝殻１の粒子の大きさがセメントの粒
子の大きさより大きいため、水質改善塊２の表面のほと
んどはセメントの粒子で覆われるからである。

【００１３】上記コンクリート４としては、他に凝固性
の樹脂、凝固性の接着剤、人造石または凝固性の石灰で
もよい。凝固性の樹脂は、例えばエポキシ樹脂、ウレタ
ン樹脂などである。また水質改善塊２の形状は、立方体
のほか、直方体、球体、角錐体、円錐体、角錐台体、円
錐台体、円柱体、角柱体、４脚ブロック体、６脚ブロッ
ク体などの多脚ブロック体などでもよいし、中央に貫通
穴が１つ又は多数空けられていてもよい。

【００１４】なお上記水質改善塊２の中央部に凝固促進
剤を含有させてもよい。この場合上記型枠３内にまず凝
固促進剤の入っていない焼成粉砕貝殻１及びセメントな
どが流し込まれ、次いでこの中に細いパイプなどを使っ
て凝固促進剤の入った焼成粉砕貝殻１及びセメントなど
が注入され、最後に凝固促進剤の入っていない焼成粉砕
貝殻１及びセメントなどが蓋をするように延ばされて上
に乗せられる。このような凝固促進剤はウレタン樹脂、
エポキシ樹脂などである。

【００１５】また上記型枠３内に凝固促進剤も凝固遅延
剤も入っていない焼成粉砕貝殻１及びセメントなどだけ
が流し込まれてもよい。この場合、凝固して取り出され
た水質改善塊２の表面にジェット水流が吹き付けられコ
ンクリート４が除去される。

【００１６】図３及び図４は上記水質改善塊２が収納さ
れるブロック函体８を示す。このブロック函体８は箱型
であり、このブロック函体８内には上記水質改善塊２が
隙間をあけて８個収納される。この水質改善塊２の底面
とブロック函体８の内底面との間はエポキシ樹脂の接着
剤で設置固定される。この収納された水質改善塊２の間
の隙間はそのままとされたり、または土、砂利、焼成粉
砕貝殻１若しくはその他の材料で充填される。

【００１７】また場合によって、各水質改善塊２の中心
は上下に貫通穴９がドリルなどで形成される。この貫通
穴９内をウナギが通ったり住んだりし、水が流れたり、
場合によって藻が繁殖したりする。さらに場合によって
ブロック函体８の外底面の４隅には固定穴１０が設けら
れる。この固定穴１０にはアンカが取り付けられ、当該
ブロック函体８が斜面または垂直面に固定される。

【００１８】このブロック函体８は鉄筋コンクリート製
でもよいし、コンクリートのみから成っていてもよい
し、金網が内蔵されていてもよい。また、このブロック
函体８は立方体または直方体などの枠体または容器であ
ってもよく、このような枠体の中に上記水質改善塊２が
収納固定される。

【００１９】上記水質改善塊２の焼成粉砕貝殻１及びコ
ンクリート４は徐々に水に溶けて、水質改善塊２は次第
に小さくなるが水流に流されてしまうことがない。この
場合焼成粉砕貝殻１が溶けたり剥離したりしてコンクリ
ート４が露出しても、このコンクリート４はすぐに水流
などで削られる。

【００２０】これは、焼成粉砕貝殻１の量に対してコン
クリート４の量が少なく、コンクリート４自体の強度が
焼成粉砕貝殻１の強度に対して弱いからである。したが
って、水質改善塊２の大きさが小さくなっても、水質改
善塊２の表面のコンクリート４はすぐに除去され、上記
焼成粉砕貝殻１が当該水質改善塊２の表面に常時多く露
出する。

【００２１】この水質改善塊２はそのまま水中に設置さ
れてもよいが、蛇篭に収納されて水中に設置されてもよ
い。蛇篭は、球型、マット型、直方体型の腹篭、立篭、
ふとん篭、だるま篭、さざなみ篭などである。

【００２２】このような水質改善塊２の水質改善の実験
結果と効果を以下に示す。測定法は「リン酸態リン」に
ついては「アスコルビン酸法（Ｍｕｒｏｈｙ，Ｌ．ａｎ
ｄＲｉｌｅｙ，Ｊ．Ｐ．；Ａｎａｌ．Ｃｈｉｍ．Ａｃｔ
ａ，２７，３１，１９６２）」を用い、「亜硝酸態窒
素」については「Ｎ−（１−ナフチル）−エチレンジア
ミン法（Ｂｅｎｄｓｃｈｎｅｉｄｅｒ，Ｋ．ａｎｄ Ｒ
ｏｂｉｎｓｏｎ，Ｒ．Ｊ．：Ｊ．Ｍａｒ．Ｒｅｓ．，１
１，８７ １９５２）」を用い、「アンモニア態窒素」
については「インドフェノール法（Ｓｏｌｏｒｚａｎ
ｏ，Ｌ．；Ｌｉｍｎｏｌ．Ｏｃｅａｎｏｇｒ．，１４，
７８９，１９６９）」を用いた。以下の「生カキ殻」は
焼成していないカキ貝殻を指し、「焼きカキ殻」は焼成
したカキ貝殻を指す。

【００２３】（実験−１）−「カキ殻粉末の水質浄化」
−リン酸態リンの終濃度が６ｐｐｍになるようにＫＨ2
ＰＯ4またはＮａＮＯ2を蒸留水に溶解し、１リットルの
溶液を調整する。各溶液に生カキ殻粉末または焼きカキ
殻粉末を５，０００ｐｐｍになるように加え、２５℃で
２週間静置した後、残存するリン酸態リンの濃度を測定
した。その結果を［表１］に示す。

【００２４】 ［表１］ リン酸態リン （ｐｐｍ） 対照区（基本組成のみ） ５．５６ 生カキ殻区（基本組成十生カキ殻粉末） １．４１ 焼きカキ殻区（基本組成十焼きカキ殻粉末） ０．３３ （結果−１） ［表１］に示すようにリン酸態リンは対
照区ではそれほど減少しなかったが、生カキ殻区では７
７％、焼きカキ殻区では９４％が除去された。このよう
に生カキ殻及び焼きカキ殻ともに水中に溶存しているリ
ン酸を吸着除去する能力を有していた。また、リン酸の
吸着能力は生カキ殻より焼きカキ殻の方が約４倍高かっ
た。

【００２５】（実験−２）−「金魚水槽の水質浄化」−
２つの水槽（２５ｃｍ×３９ｃｍ×２７ｃｍ）に１７リ
ットルの水道水を入れ、１つの水槽（水槽Ａ）を対照と
し、他方の水槽（水槽Ｂ）にはカキ殻混入モルタル（８
×１６×４ｃｍ；１，０４５ｇ）を１個投入した。これ
ら水槽のそれぞれで体長３〜４ｃｍの金魚を１０匹づつ
飼育し、経時的に残存するリン酸態リン及び亜硝酸態窒
素の濃度を測定した。その結果を［表２］に示す。

【００２６】 （結果−２）［表２］に示すように、カキ殻混入モルタ
ルを加えた水槽の方がリン酸態窒素及び亜硝酸態窒素と
も減少した。

【００２７】（実験−３）−「カキ殻混入コンクリート
を用いた水質浄化」−カキ殻粉砕物とコンクリートを種
々の割合で混合して作製した生カキ殻コンクリートブロ
ックと焼きカキ殻コンクリニトブロックの水質浄化に及
ぽす影響を調べた。

【００２８】（実験材料） リン酸態リン、亜硝酸態窒
素、アンモニア態窒素の各終濃度が１０ｐｐｍになるよ
うにＫＨ2ＰＯ4，ＮａＮＯ2，ＮａＮＯ3，ＮＨ4Ｃｌを
蒸留水に溶解し、１５リットルの溶液を調整する。

【００２９】（供試水溶液の基本組成） リン酸態リ
ン、亜硝酸態窒素、アンモニア態窒素の各終濃度が１０
ｐｐｍになるようにＫＨ2ＰＯ4，ＮａＮＯ2，ＮａＮＯ
3，ＮＨ4Ｃｌを蒸留水に溶解し、１５リットルの溶液を
調整する。

【００３０】（カキ殻コンクリートブロックの調製）
カキ殻粉砕物の生または４００℃で燃焼した焼きカキ殻
粉砕物とコンクリートを種々の割合で混合して、サイズ
が約１０×１０×１０ｃｍ（約２ｋｇ）の円筒状のカキ
殻コンクリートブロックを作製した。

【００３１】（カキ殻コンクリートブロック） Ｂ：生カキ殻 Ｂ２０， Ｂ５０， Ｂ７０ Ｃ：焼きカキ殻 Ｃ２０， Ｃ５０， Ｃ７０ （実験方法） ３種類の生カキ殻（Ｂ２０，Ｂ５０，Ｂ
７０）と３種類の焼きカキ殻（Ｃ２０，Ｃ５０，Ｃ７
０）で構成されたコンクリートブロックを投入した供試
水溶液ならびにブロックを含まない供試水溶液の水質を
９月３０日から１２月３日までの６４日間にわたって、
計１１回経時的に測定した。

【００３２】（結果３−１）−「ｐＨと温度」−供試水
溶液は実験開始日の９月３０日では２３℃であったが、
その後徐々に低下し、１２月３日には１２℃まで低下し
た（図５の［表３−１］）。実験開始時の水溶液のｐＨ
は７．０１と中性であった。対照区は２１日目でｐＨ
７．２０を示したが、その後少しづつ低下し、６４日目
ではｐＨ５．８０を示した。生カキ殻ブロックならびに
焼きカキ殻ブロックを投入した水溶液では１日後にはい
ずれの場合もｐＨが９．０６から９．４９とアルカリ性
を示した。その後若干の変動は見られたが、ｐＨ９前後
のアルカリ性を維持した（図５の［表３−１］）。

【００３３】（結果３−２）−「リン酸の経日変化」図
６の［表３−２］に示すように、開始時には１２．５６
ｐｐｍリン酸濃度の対照区では７日後でも１１．０４ｐ
ｐｍと１２．１％しか減少しなかった。それに対して、
生ならびに焼きカキ殻ブロックを投入した試験区では７
日目までに６０〜８０％の急激なリン酸濃度の減少がみ
られた。

【００３４】６４日目では対照区が９．６８ｐｐｍと２
３％しか減少しなかったが、ブロック投入区はすべて開
始時の８０〜９０％のリン酸が除去された。また、６４
日目ではいずれのブロック投入区でも対照区の１／４〜
１／５にまでリン酸濃度が減少した。

【００３５】以上の結果から、生カキ殻ならびに焼きカ
キ殻ブロックはいずれも水中のリン酸を吸着し、減少さ
せることが判明した。

【００３６】（結果３−３）−「亜硝酸態窒素の経日変
化」−図７の［表３−３］に示すように、４２日後にお
いても、亜硝酸態窒素の濃度は対照区もブロック投入区
もほとんど変化はみられなかった。

【００３７】（結果３−４）−「アンモニア態窒素の経
日変化」−図８の［表３−４］に示すように、アンモニ
ア態窒素は対照区ならびにブロック投入区とも２１日目
までにかなり減少した。すなわち、対照区では５１％、
生カキ殻ブロック投入区では６４％〜７７％、焼きカキ
殻投入区では９１〜９６％のアンモニアが除去された。
６４日目では対照区が８４％除去されたのに対し、いず
れのブロック投与区でもほぼ１００％が除去された。

【００３８】本発明は上記実施例に限定されず、本発明
の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば
し、焼成粉砕貝殻１としては貝殻のほか、魚の骨、魚の
ガラ、水中生物の骨、動物の骨などを用いてもよい。ま
た、本水質改善塊２は養魚場または自然界の魚礁などの
水中生物の巣として用いられることも可能である。さら
に、焼成粉砕貝殻１は水質改善塊２に混合されて固めら
れるほか、そのまま水中にまかれたり、散布されてもよ
い。

【００３９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明は貝殻を粉
砕して焼成した焼成粉砕貝殻をコンクリート体に混合し
て固めた。したがって、焼成粉砕貝殻が水流または海流
に流されず、長時間にわたって水質改善の効果を発揮す
るができる等の効果を奏する。

【００４０】また、カキ殻粉末とコンクリートを混合
し、種々の形の人工石を作製して、河川に設置すること
により、護岸工事で棲息場所を失ったカニや種々の淡水
魚ならびに水生昆虫などの水生生物の棲息場所を構築す
ることができる。さらに、カキ殻粉末は水中に溶解して
いるリン酸を除去する能力と多孔質てあるため水質浄化
に有用な微生物の棲息場所を提供するため、カキ殻粉末
をコンクリートに混入することにより、水質浄化にも効
力を発揮することができる。焼成カキ殻粉末を用いると
無菌的な人工石を作製することができるため、養殖池の
浄化などに適している。また、本製品を岩の少ない沿岸
海域に設置することにより、カキ殻粉末をコンクリート
に混入することにより生ずる細かな凹凸をもつ表面に海
藻の胞子が付着しやすくなり、藻場造成のための基盤石
としても有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】水質改善塊２及び型枠３の断面を示す。

【図２】水質改善塊２の表面のコンクリート４が除去さ
れた断面を示す。

【図３】水質改善塊２が収納されるブロック函体８の平
面を示す。

【図４】水質改善塊２が収納されるブロック函体８の側
面を示す。

【図５】水質改善塊２による水のｐＨと温度の実験結果
を示す。

【図６】水質改善塊２による水のリン酸の経日変化の実
験結果を示す。

【図７】水質改善塊２による水の亜硝酸態窒素の経日変
化の実験結果を示す。

【図８】水質改善塊２による水のアンモニア態窒素の経
日変化の実験結果を示す。

【符号の説明】

１…焼成粉砕貝殻、２…水質改善塊、３…型枠、４…コ
ンクリート、８…ブロック函体、９…貫通穴、１０…固
定穴。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 貝殻を粉砕して焼成した焼成粉砕貝殻を
   コンクリート体に混合して固めたことを特徴とする水質
   改善塊。
2. 【請求項２】 貝殻を粉砕する工程と、 この粉砕された貝殻を焼成する工程と、 この焼成された貝殻をコンクリート体に混合して固める
   工程とを備えたことを特徴とする水質改善塊の製造方
   法。
3. 【請求項３】 上記水質改善塊の表面のコンクリート体
   は除去され、上記焼成粉砕貝殻が当該水質改善塊の表面
   に多く露出しており、 上記コンクリート体の凝固速度は、上記水質改善塊の内
   と表面とで異なってことを特徴とする請求項１記載の水
   質改善塊。
4. 【請求項４】 焼成粉砕貝殻の量に対してコンクリート
   体の量が少なく、コンクリート体自体の強度が焼成粉砕
   貝殻の強度に対して弱く、 上記コンクリート体はコンクリート、凝固性の樹脂、凝
   固性の接着剤、人造石または凝固性の石灰であることを
   特徴とする請求項１または３記載の水質改善塊。
5. 【請求項５】 上記貝殻はカキ、アコヤ、ホタテ、アサ
   リ、ハマグリ、シジミまたはサザエの貝殻であり、 上記貝殻の焼成温度は２００度乃至６００度であること
   を特徴とする請求項１、３または４記載の水質改善塊。