焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の自然浸透浄化装置及び自然浸透浄化方法
【課題】社会的問題である廃棄物の焼却灰の減量化に貢献しつつ、低コストで簡素な汚染水の自然浄化装置とその使用方法を提供することである。
【解決手段】焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターを少なくとも含むことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置および自然浸透浄化方法を提供する。
【解決手段】焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターを少なくとも含むことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置および自然浸透浄化方法を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の浸透浄化装置および自然浸透浄化方法に関するもので、詳しくは、焼却灰リサイクル砂を汚染水の自然浸透浄化（ろ過）材として使用し、汚染水に含まれる濁度を低減し全リン酸の除去を行い水質改善を図る自然浸透浄化装置及び自然浸透浄化方法である。
【背景技術】
【０００２】
従来、もっとも一般的な水質の改善のための自然浸透浄化（ろ過）法の一つとして、活性炭をろ過材に用いる方法がある。これは、活性炭が多孔質で、100ｍ2/g以上の大きな比表面積を有することを利用するものである。また、最近では、活性炭に代わる材料として、廃材チップから低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒を使用して浄化する方法も考案されている（たとえば、特許文献１参照）。これらの浄化メカニズムは、大きな比表面積を有する多孔質の物性である吸着（以下、「メカニカル吸着」という。）を利用したものと考えられている。
【０００３】
これら従来の汚染水の自然浸透浄化法は、わが国で年間約５千万トン排出される廃棄物の焼却灰を利用するものでなく、資源のリサイクル化という面では、十分ではなかった。
【０００４】
一方、廃棄物の焼却灰を焼成リサイクルした人工砂については、道路の路盤材などの土木資材としてリサイクルできることについて、土木学会誌に報告がある（非特許文献１参照）。しかしながら、これを水質改善のためのろ過材として利用することは、今までなかった。そもそも、廃棄物の焼却灰は、活性炭や木炭粒のような大きな比表面積を有していないことから、このようなものをろ過材として使用するということも知られていなかった。ちなみに、活性炭は一般に100m2/g以上の比表面積を有するのに対し、廃棄物の焼却灰は、0.3m2/g程度であり、約３００分の１である。
【０００５】
本発明は、資源のリサイクル化を実現しつつ、汚染水の水質を改善するという観点から、廃棄物の焼却灰をろ過材として使用した場合に、大きな水質改善効果を有することに着目して、なされたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５２５６
【非特許文献１】花木和文ら、「一般廃棄物焼却灰を焼成リサイクルした人工砂（アークサンド）の特徴」、第４９回地盤工学シンポジウム、２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、廃棄物の焼却灰をろ過材として利用することにより、社会的問題である廃棄物の減量化に貢献しつつ、低コストで簡素な汚染水の自然浸透浄化装置と自然浸透浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターを含むことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置とした。
【０００９】
この装置を使用することにより、汚染水の濁度の改善および全リン酸の減少を図ることができ、低コストで簡素な構成の自然浸透浄化装置を提供できる。また、埋立廃棄物の約６割を占め、廃棄物として捨てられている焼却灰をリサイクルできる。
【００１０】
本発明の浄化のメカニズムについては、焼却灰リサイクル砂に負うものであるが、前述のように焼却灰リサイクル砂の比表面積は活性炭の比表面積の３００分の１しかないため、メカニカル吸着によるろ過だけでは考えられない。おそらく、このメカニズムは、焼却灰に含まれるカルシウムやマグネシウムなどのプラスイオンを有する鉱物によるイオン吸着とメカニカル吸着の両方が働き、相乗効果により、大きな浄化能力を示すものと考えられる。すなわち、プラスイオンを有する焼却灰リサイクル砂がマイナスイオンを有する懸濁粒子やリン酸をイオン結合で捕獲したと考えられる。
【００１１】
本発明で用いられる焼却灰リサイクル砂は、廃棄物を焼成法で造粒して製造された人工砂のことをいう。たとえば、次のような製法で作られた砂状物が該当する。すなわち、一般廃棄物を焼却した後に、生じた焼却灰を磁力選別および粒度調整をし、重金属を不溶化・無害化するためにリン酸カルシウウムを主成分として加えた後、ロータリーキルンで材料温度が１０００℃以上かつ溶融しないように焼成を行う。その後、ロータリークーラーで冷却し、得られた焼成灰をセメントと同程度まで微粉砕する。その後、消石灰、活性炭を吹き込み酸性ガスの中和とダイオキシン類の吸着を行う。さらに、セメントを乾燥重量比で１０〜３０％と、水、重金属安定剤（主成分は硫酸鉄）を加え、造粒機で造粒し、養生した後に得られる砂状物である。このような重金属に対する処理をしているため、この人工砂は環境庁告示第４６号の土壌汚染環境基準を満足している。また、造粒機の調整により、いろいろな種類の粒度の人工砂を得ることができる。
【００１２】
また、焼却灰リサイクル砂フィルターは、堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さが６０ｃｍ以上であり、かつ、前記焼却灰リサイクル砂の粒度が最大１０ｍｍであることが好ましい。なお、堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さが８０ｃｍ以上あると、さらに、好ましい。
【００１３】
堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さ（浸透距離）が6０cm以上であり、かつ、焼却灰リサイクル砂の粒度が最大１０ｍｍであると、本発明の自然浸透浄化装置の使用により、汚染水の濁度をほぼ０にすることができる。
【００１４】
さらに、焼却灰リサイクル砂フィルターは、複数の最大粒度の焼却灰リサイクル砂を堆積させて構成されることが好ましい。
【００１５】
複数の最大粒度の焼却灰リサイクル砂を用いると、汚染水を繰り返しろ過しても、目詰まりがおきないようにすることができる。
【００１６】
さらに、礫または砂からなる第１フィルターと、この第１フィルターの下部に焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターと、この焼却灰リサイクル砂フィルターの下部に礫または砂からなる第３フィルターとを積層させて構成されることが好ましい。
【００１７】
第１フィルターは、礫または砂からなるので、汚染水を浸透させる際の目詰まりが防止され、第３フィルターは、礫または砂からなるので、浸透水が効率的に採取できる。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターの上部から汚染水を供給し、自然浸透させ、前記焼却灰リサイクル砂フィルターの下部から浸透水を取り出すことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法とした。
【００１９】
自然浸透させることにより、汚染水の濁度および全リン酸に関し、水質を改善することができる。
【００２０】
この場合、礫または砂からなる第１フィルターの上部から汚染水を供給し、この第１フィルターから順次焼却灰リサイクル砂フィルターを通して礫または砂からなる第３フィルターまで汚染水を自然浸透させ、この第３フィルターの下部から浸透水を取り出すことが好ましい。
【００２１】
汚染水を礫または砂からなる第１フィルターに通すことにより、目詰まりが防止され、礫または砂からなる第３フィルターを通すことにより、浸透水が効率的に採取できる。
【００２２】
さらに、上記課題を解決するために、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）、ここに、Ps：濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）、
とした。
【００２３】
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を６０ｃｍとすると、初期濁度が117mg/l以下であれば、濁度は、ほぼ０とすることができる。
【００２４】
さらに、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と全リン酸の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
P＝0.66・exp（-4.2x）、ここに、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）、
とした。
【００２５】
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を８０ｃｍとすると、初期全リン酸濃度が0.66mg/l以下であれば、全リン酸は、初期濃度の１０％まで減少させることができ、0.1mg/l以下にすることができる。
【００２６】
さらに、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度及び全リン酸の関係は、それぞれおおよそ下記二式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）、P＝0.66・exp（-4.2x）、ここに、Ps：濁度（mg/l）、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（m）、
とした。
【００２７】
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を８０ｃｍとすると、初期濁度が117mg/l以下であれば、濁度は、ほぼ０とすることができるだけでなく、初期全リン酸も濃度も0.66mg/l以下であれば、全リン酸も、初期濃度の１０％以下程度まで減少させることができ、具体的には0.1mg/l以下まで減少させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の自然浸透浄化装置及び自然浸透浄化方法により、汚染水の濁度はほぼゼロとなり、全リン酸も１０％以下程度まで低下させることができ、全リン酸濃度も0.1mg/l以下まで減少させることができる。したがって、低コストで簡素な構成の自然浸透浄化装置を提供できる。
【００２９】
また、本発明に係る焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の自然浸透浄化装置は、焼却灰リサイクル砂をろ過材として利用しているので、社会的問題となっている廃棄物を焼却した場合に残る埋立て廃棄物を減量することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
（実施例１）
本発明の自然浸透浄化装置の実施例１および比較例１の構成をそれぞれ、図２(a)および(b)に示す。本装置１０は、アクリル製の円筒部６の最上部に第１フィルター１として礫フィルターがあり、この下部に焼却灰リサイクル砂フィルター２として焼却灰リサイクル砂を堆積させ、さらにその下部に第３フィルター３として礫フィルターを積層させて構成される。
【００３２】
この円筒部６は、内径５cm、高さ１００cmの透明のアクリル製である。第１フィルター１である礫フィルターは、目詰まり防止のために用いられるもので、礫により構成される。礫は9.5mmふるいと4.75mmふるい間に残留した川砂を用いている。礫は同じ機能を果たすものであれば、砂であってもよい。第１フィルター１の厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。
【００３３】
この第１フィルター１の下部には、焼却灰リサイクル砂フィルター２である焼却灰リサイクル砂からなる層を設けている。このリサイクル砂の厚さは８０cmである。砂の粒度は最大径が１０mmであり、図1で示す粒度分布（平均粒径０．８ｍｍ、粒径範囲０．０７〜１０ｍｍ）を持つAf砂を用いている。このAf砂の粒度は、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。
【００３４】
この焼却灰リサイクル砂フィルター２の下部には、第３フィルター３として礫フィルターの層が積層されている。第３フィルター３は、浸透水を採集するために用いられるもので、礫により構成される。礫は、第１フィルターと同様、9.5mmふるいと4.75mmふるい間に残留した川砂を用いている。礫は砂であってもよい。この厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。
【００３５】
本実施例１の自然浸透浄化装置１０に、第１フィルター１の上部から汚染水を自然浸透させ、焼却灰リサイクル砂フィルター２を通して、第３フィルター３の下部から得られた浸透水の濁度、全リン酸の濃度、および全窒素の濃度を測定した。また、比較のため、比較例１として、焼却灰リサイクル砂フィルター２に代えて図１で示す粒度分布（平均粒径０．６ｍｍ、粒径範囲０．２〜２ｍｍ）を有する川砂を８０cm詰めた第２フィルター７を用意し、同様に汚染水を自然浸透させた。この川砂の粒度は、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝2.1であり、均等な砂といえる。
【００３６】
その測定結果を表１及び図８に示す。図8より、川砂に比較して、焼却灰リサイクル砂を用いた場合の濁度に対する浸透浄化の効果が明らかである。また、表１に示されるように、本実施例１の自然浸透浄化装置１０では、浸透水の濁度は0.5mg/lであり、ほぼ０mg/lと評価できる。全リン酸（PO4）は環境基準Vの0.1mg/lを下回る0.085mg/lとなり、汚染水と比べて、一桁小さい値となっている。一方、比較例１では、濁度および全リン酸に改善がみられるものの、実施例１には及ばない。したがって、実施例１は、汚染水の濁度と全リン酸について、優れた水質改善効果を有することが示された。全窒素に関しては、大きな変化はなかった。
【００３７】
なお、環境基準Vは、環境省で定めたもので、人の健康の保護及び生活環境の保全のうえで維持されることが望ましい基準として、終局的に、大気、水、土壌、騒音をどの程度に保つかという目標を定めたものである。この中で、水質汚濁に関わる環境基準として、「工業用水２級、環境保全」の項目においては、全リン酸は０．１mg/l以下となっている。
【表１】
【００３８】
比較例１の川砂を用いた場合と比較しても、濁度と全リン酸において、焼却灰リサイクル砂を用いた本実施例１の自然浸透浄化装置１０は、浄化能力が優れていることがわかった。
【００３９】
なお、窒素に関しては、実施例１、比較例１とも浄化効果はほとんど示されなかった。この原因については、表１の汚染水の採取は１２月下旬の外気温が０℃前後の時に行われたため、有機窒素物は微生物による分解がほとんどされず、汚染水に含まれている窒素の形態が無機窒素状態になっていなかったためと考えられる。この結果、焼却灰リサイクル砂のイオン結合による捕獲ができなかったものと考えられる。したがって、未分解窒素状態での窒素の捕獲は、主としてメカニカルな吸着によることとなり、この場合でも汚染水の全窒素を低下させるためには、浸透距離（焼却灰リサイクル砂の厚さ）を長くするか、浸透速度を遅くする必要がある。
【００４０】
次に、本実施例１の自然浸透浄化装置１０の汚染水の浸透距離（焼却灰のリサイクル砂の厚さ）と浄化の関係を調べた。この本実施例１のリサイクル砂の厚さを８０cm、６０cm、４０cm、２０cmと変えて濁度と全リン酸の値を測定した。
【００４１】
この結果を、濁度について図３に、全リン酸について図４に、示す。
【００４２】
まず、濁度については、図３に示す各値から、浸透距離と濁度の関係は、次の指数関数で整理できる。
【００４３】
Ps＝P0s・exp（-k0x） （式１）
【００４４】
ここで、Ps：濁度（mg/l）、P0s：初期濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）、k0：係数である。
【００４５】
この浸透浄化装置１０で得られた図３に示す各値に（式１）を適用すると、次のようになる。
【００４６】
Ps＝117・exp（-5.7665x） （式２）
【００４７】
この（式２）は、本実施例１の浸透浄化装置１０の濁度低減の性能を表すものである。この（式２）から、浸透距離xが６０cmあれば、初期濁度が117mg/l以下であることを条件に、ほぼ濁度は０となると評価できる。
【００４８】
なお、（式１）を透水係数kと浸透時間ｔで表すと、x=kitであるので、（式３）のように浸透時間ｔで濁度を予測することもできる。
【００４９】
Ps＝P0s・exp（-k0kit） （式３）
【００５０】
ここで、k0：係数、k：透水係数（m/h）、i：動水勾配、t：時間（ｈ）である。
【００５１】
次に、全リン酸については、図４に示す各値から、浸透距離と全リン酸の関係は、濁度について行ったのと同様に、次の指数関数で整理できる。
【００５２】
P＝P0・exp（-k0x） （式４）
【００５３】
ここで、P：全リン酸（mg/l）、P0：初期全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）、k0：係数である。
【００５４】
本実施例１の浸透浄化装置１０で得られた図4に示す各値に（式４）を適用すると、次のようになる。
【００５５】
P＝0.66・exp（-4.2x） （式５）
【００５６】
この（式５）は、本実施例１の浸透浄化装置の全リン酸除去に対する性能を表すものである。この（式５）から浸透距離ｘが８０cmあれば、全リン酸の濃度は約１０％まで減少させることができると評価できる。また、浸透距離ｘが５０ｃｍあれば、初期全リン酸濃度が0.66mg/l以下であることを条件に、全リン酸の濃度を0.1mg/l以下まで減少させることができる。
【００５７】
また、（式４）を透水係数kと浸透時間ｔで表すと、濁度と同様に、（式６）のように浸透時間ｔで全リン酸を予測することもできる。
【００５８】
P＝P0・exp（-k0kit） （式６）
【００５９】
ここで、k0：係数、k：透水係数（m/h）、i：動水勾配、t：時間（ｈ）である。
【００６０】
（実施例２、３）
本発明の自然浸透浄化装置２０の実施例２および３の構成を図５に示す。本装置２０は、アクリル製の円筒部２６内の最上部に第１フィルター１として砂フィルターを設け、この下部に焼却灰リサイクル砂フィルター２として焼却灰リサイクル砂を堆積させ、さらにその下部に第３フィルター３として砂フィルターを積層させて構成される。
【００６１】
この円筒部２６は、直径３０cm、高さ１００cmの透明のアクリル製である。第１フィルター１である砂フィルターを円筒部２６の最上部に設けている。この第１フィルター１は、目詰まり防止のために用いられるもので、たとえば川砂により構成される。砂は礫であっても、同じ機能を果たすものであれば差し支えない。第１フィルター１の厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。
【００６２】
この第１フィルター１の下部には、焼却灰リサイクル砂フィルター２である焼却灰リサイクル砂からなる層が積層されている。このリサイクル砂の層は厚さ８０cmである。実施例１と異なるのは、粒度の異なる砂を２層用いている点である。第１フィルター１の直下には図１で示す粒度分布を有するAc砂（平均粒径３．５ｍｍ、粒径範囲０．２〜２５ｍｍ）層２１があり、その下に同じく図１で示す粒度分布を有するAf砂（平均粒径０．８ｍｍ、粒径範囲０．０７〜１０ｍｍ）層２２がある。Ac砂は、比較的粗い砂であり、Af砂は比較的細かい砂である。実施例２として、Af砂層２２を６８ｃｍとし、その上のAc砂層２１を１２cmとしたものと、実施例３として、Af砂層２２を２５ｃｍとし、その上のAc砂層２１を５５cmとしたものの２種類とした。比較例２として、第２フィルター１２について、焼却灰リサイクル砂に代えて、図１で示す粒度分布（平均粒径０．６ｍｍ、粒径範囲０．２〜２ｍｍ）を有する川砂だけの層を８０cmとしたものと比べた。
【００６３】
なお、このAf砂の粒度は、実施例1と同様、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。
【００６４】
また、Ac砂の粒度も、同じく地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔GS〕、分類名〔砂質礫〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。
【００６５】
さらに、川砂の粒度も、同じく地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂質礫〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝2.1であり、均等な砂といえる。
【００６６】
この焼却灰リサイクル砂フィルター２の下部には、第３フィルター３として砂フィルターの層が積層されている。第３フィルター３は、浸透水を採集するために用いられるもので、川砂により構成されるものである。この厚さは適宜であるが、本装置２０では、約２cmである。
【００６７】
この実施例２、３及び比較例２に対して上部の貯水タンク２３から汚染水を流して自然浸透させ、浸透水を貯水槽２４に集め、貯水タンク２３の汚染水がなくなると、ポンプで貯水タンク２３に浸透水を汲み上げ再度自然浸透させた。この操作を１０回繰り返した。浸透距離は１回の自然浸透浄化では、８０cmであり、ｎ回行った際の浸透距離は、８０cm×ｎである。なお、浸透速度は、おおよそ８．５m/dayである。
【００６８】
実施例２，３及び比較例２の浸透水の濁度と全リン酸について、測定した結果を、それぞれ、図６と図7に示す。図６に示されるように、濁度については、実施例２および３のいずれも浸透距離が８０cmでほぼ０mg/lと評価できる。浸透距離が８０cmまでの濁度と浸透距離の関係は、実施例１で導出した（式２）に沿っていると考えられる。（式２）の場合も、浸透距離８０cmで濁度が０と評価できるからである。
【００６９】
これに対して、比較例２の焼却灰リサイクル砂フィルター２に川砂を用いた場合は、浸透距離が８０cmを越え、８００ｃｍになっても、濁度の値は６mg/l以下にならなかった。この結果から、本発明の実施例２、３の自然浸透浄化装置２０は、比較例２の川砂を用いたものに比較して、濁度の改善が顕著である。すなわち、懸濁物を吸着する能力が高いことが示された。なお、実施例２と３では、顕著な違いはなかった。
【００７０】
この実施例２、３では、図７に示されるように、全リン酸（PO4）はおおむね０．０８〜０．１０mg/lまで低減され、環境基準Vの０．１mg/lを下回ることがわかった。
【００７１】
本発明の浸透浄化装置１０、２０では、濁度および全リン酸の点で、汚染水の浄化に優れていることが示された。したがって、湖沼に流入する畔や小川に本発明の浸透浄化装置１０、２０を設ければ、その水質の改善に大いに役立つであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に用いられる焼却灰リサイクル砂及び比較例で用いた川砂の粒度分布を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の構成と比較例１の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１と比較例１の濁度低減特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１と比較例１の全リン酸低減特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２，３と比較例２の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２，３および比較例２の繰り返し浄化した場合の濁度低減特性を示す図である。
【図７】本発明の実施例２，３および比較例２の繰り返し浄化した場合の全リン酸低減特性を示す図である。
【図８】本発明の実施例による浸透浄化結果を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
【００７３】
１：第１フィルター
２：焼却灰リサイクル砂フィルター
３：第３フィルター
４：汚染水
５：浸透水
６：円筒部
７：第２フィルター
１０：自然浸透浄化装置の一例
１２：焼却灰リサイクル砂フィルター
２０：自然浸透浄化装置の他例
２１：Ac砂層
２２：Af砂層
２３：貯水タンク
２４：貯水槽
２６：円筒部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の浸透浄化装置および自然浸透浄化方法に関するもので、詳しくは、焼却灰リサイクル砂を汚染水の自然浸透浄化（ろ過）材として使用し、汚染水に含まれる濁度を低減し全リン酸の除去を行い水質改善を図る自然浸透浄化装置及び自然浸透浄化方法である。
【背景技術】
【０００２】
従来、もっとも一般的な水質の改善のための自然浸透浄化（ろ過）法の一つとして、活性炭をろ過材に用いる方法がある。これは、活性炭が多孔質で、100ｍ2/g以上の大きな比表面積を有することを利用するものである。また、最近では、活性炭に代わる材料として、廃材チップから低温炭化焼成して得られる軽量多孔性木炭粒を使用して浄化する方法も考案されている（たとえば、特許文献１参照）。これらの浄化メカニズムは、大きな比表面積を有する多孔質の物性である吸着（以下、「メカニカル吸着」という。）を利用したものと考えられている。
【０００３】
これら従来の汚染水の自然浸透浄化法は、わが国で年間約５千万トン排出される廃棄物の焼却灰を利用するものでなく、資源のリサイクル化という面では、十分ではなかった。
【０００４】
一方、廃棄物の焼却灰を焼成リサイクルした人工砂については、道路の路盤材などの土木資材としてリサイクルできることについて、土木学会誌に報告がある（非特許文献１参照）。しかしながら、これを水質改善のためのろ過材として利用することは、今までなかった。そもそも、廃棄物の焼却灰は、活性炭や木炭粒のような大きな比表面積を有していないことから、このようなものをろ過材として使用するということも知られていなかった。ちなみに、活性炭は一般に100m2/g以上の比表面積を有するのに対し、廃棄物の焼却灰は、0.3m2/g程度であり、約３００分の１である。
【０００５】
本発明は、資源のリサイクル化を実現しつつ、汚染水の水質を改善するという観点から、廃棄物の焼却灰をろ過材として使用した場合に、大きな水質改善効果を有することに着目して、なされたものである。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−１５２５６
【非特許文献１】花木和文ら、「一般廃棄物焼却灰を焼成リサイクルした人工砂（アークサンド）の特徴」、第４９回地盤工学シンポジウム、２００４年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の従来事情に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、廃棄物の焼却灰をろ過材として利用することにより、社会的問題である廃棄物の減量化に貢献しつつ、低コストで簡素な汚染水の自然浸透浄化装置と自然浸透浄化方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明は、少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターを含むことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置とした。
【０００９】
この装置を使用することにより、汚染水の濁度の改善および全リン酸の減少を図ることができ、低コストで簡素な構成の自然浸透浄化装置を提供できる。また、埋立廃棄物の約６割を占め、廃棄物として捨てられている焼却灰をリサイクルできる。
【００１０】
本発明の浄化のメカニズムについては、焼却灰リサイクル砂に負うものであるが、前述のように焼却灰リサイクル砂の比表面積は活性炭の比表面積の３００分の１しかないため、メカニカル吸着によるろ過だけでは考えられない。おそらく、このメカニズムは、焼却灰に含まれるカルシウムやマグネシウムなどのプラスイオンを有する鉱物によるイオン吸着とメカニカル吸着の両方が働き、相乗効果により、大きな浄化能力を示すものと考えられる。すなわち、プラスイオンを有する焼却灰リサイクル砂がマイナスイオンを有する懸濁粒子やリン酸をイオン結合で捕獲したと考えられる。
【００１１】
本発明で用いられる焼却灰リサイクル砂は、廃棄物を焼成法で造粒して製造された人工砂のことをいう。たとえば、次のような製法で作られた砂状物が該当する。すなわち、一般廃棄物を焼却した後に、生じた焼却灰を磁力選別および粒度調整をし、重金属を不溶化・無害化するためにリン酸カルシウウムを主成分として加えた後、ロータリーキルンで材料温度が１０００℃以上かつ溶融しないように焼成を行う。その後、ロータリークーラーで冷却し、得られた焼成灰をセメントと同程度まで微粉砕する。その後、消石灰、活性炭を吹き込み酸性ガスの中和とダイオキシン類の吸着を行う。さらに、セメントを乾燥重量比で１０〜３０％と、水、重金属安定剤（主成分は硫酸鉄）を加え、造粒機で造粒し、養生した後に得られる砂状物である。このような重金属に対する処理をしているため、この人工砂は環境庁告示第４６号の土壌汚染環境基準を満足している。また、造粒機の調整により、いろいろな種類の粒度の人工砂を得ることができる。
【００１２】
また、焼却灰リサイクル砂フィルターは、堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さが６０ｃｍ以上であり、かつ、前記焼却灰リサイクル砂の粒度が最大１０ｍｍであることが好ましい。なお、堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さが８０ｃｍ以上あると、さらに、好ましい。
【００１３】
堆積させた焼却灰リサイクル砂の厚さ（浸透距離）が6０cm以上であり、かつ、焼却灰リサイクル砂の粒度が最大１０ｍｍであると、本発明の自然浸透浄化装置の使用により、汚染水の濁度をほぼ０にすることができる。
【００１４】
さらに、焼却灰リサイクル砂フィルターは、複数の最大粒度の焼却灰リサイクル砂を堆積させて構成されることが好ましい。
【００１５】
複数の最大粒度の焼却灰リサイクル砂を用いると、汚染水を繰り返しろ過しても、目詰まりがおきないようにすることができる。
【００１６】
さらに、礫または砂からなる第１フィルターと、この第１フィルターの下部に焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターと、この焼却灰リサイクル砂フィルターの下部に礫または砂からなる第３フィルターとを積層させて構成されることが好ましい。
【００１７】
第１フィルターは、礫または砂からなるので、汚染水を浸透させる際の目詰まりが防止され、第３フィルターは、礫または砂からなるので、浸透水が効率的に採取できる。
【００１８】
また、上記課題を解決するため、本発明は、少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターの上部から汚染水を供給し、自然浸透させ、前記焼却灰リサイクル砂フィルターの下部から浸透水を取り出すことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法とした。
【００１９】
自然浸透させることにより、汚染水の濁度および全リン酸に関し、水質を改善することができる。
【００２０】
この場合、礫または砂からなる第１フィルターの上部から汚染水を供給し、この第１フィルターから順次焼却灰リサイクル砂フィルターを通して礫または砂からなる第３フィルターまで汚染水を自然浸透させ、この第３フィルターの下部から浸透水を取り出すことが好ましい。
【００２１】
汚染水を礫または砂からなる第１フィルターに通すことにより、目詰まりが防止され、礫または砂からなる第３フィルターを通すことにより、浸透水が効率的に採取できる。
【００２２】
さらに、上記課題を解決するために、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）、ここに、Ps：濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）、
とした。
【００２３】
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を６０ｃｍとすると、初期濁度が117mg/l以下であれば、濁度は、ほぼ０とすることができる。
【００２４】
さらに、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と全リン酸の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
P＝0.66・exp（-4.2x）、ここに、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）、
とした。
【００２５】
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を８０ｃｍとすると、初期全リン酸濃度が0.66mg/l以下であれば、全リン酸は、初期濃度の１０％まで減少させることができ、0.1mg/l以下にすることができる。
【００２６】
さらに、焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度及び全リン酸の関係は、それぞれおおよそ下記二式で示されることを特徴とする汚染水の浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）、P＝0.66・exp（-4.2x）、ここに、Ps：濁度（mg/l）、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（m）、
とした。
【００２７】
この汚染水の浸透浄化方法により、浸透距離を８０ｃｍとすると、初期濁度が117mg/l以下であれば、濁度は、ほぼ０とすることができるだけでなく、初期全リン酸も濃度も0.66mg/l以下であれば、全リン酸も、初期濃度の１０％以下程度まで減少させることができ、具体的には0.1mg/l以下まで減少させることができる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明に係る焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の自然浸透浄化装置及び自然浸透浄化方法により、汚染水の濁度はほぼゼロとなり、全リン酸も１０％以下程度まで低下させることができ、全リン酸濃度も0.1mg/l以下まで減少させることができる。したがって、低コストで簡素な構成の自然浸透浄化装置を提供できる。
【００２９】
また、本発明に係る焼却灰リサイクル砂を用いた汚染水の自然浸透浄化装置は、焼却灰リサイクル砂をろ過材として利用しているので、社会的問題となっている廃棄物を焼却した場合に残る埋立て廃棄物を減量することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３１】
（実施例１）
本発明の自然浸透浄化装置の実施例１および比較例１の構成をそれぞれ、図２(a)および(b)に示す。本装置１０は、アクリル製の円筒部６の最上部に第１フィルター１として礫フィルターがあり、この下部に焼却灰リサイクル砂フィルター２として焼却灰リサイクル砂を堆積させ、さらにその下部に第３フィルター３として礫フィルターを積層させて構成される。
【００３２】
この円筒部６は、内径５cm、高さ１００cmの透明のアクリル製である。第１フィルター１である礫フィルターは、目詰まり防止のために用いられるもので、礫により構成される。礫は9.5mmふるいと4.75mmふるい間に残留した川砂を用いている。礫は同じ機能を果たすものであれば、砂であってもよい。第１フィルター１の厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。
【００３３】
この第１フィルター１の下部には、焼却灰リサイクル砂フィルター２である焼却灰リサイクル砂からなる層を設けている。このリサイクル砂の厚さは８０cmである。砂の粒度は最大径が１０mmであり、図1で示す粒度分布（平均粒径０．８ｍｍ、粒径範囲０．０７〜１０ｍｍ）を持つAf砂を用いている。このAf砂の粒度は、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。
【００３４】
この焼却灰リサイクル砂フィルター２の下部には、第３フィルター３として礫フィルターの層が積層されている。第３フィルター３は、浸透水を採集するために用いられるもので、礫により構成される。礫は、第１フィルターと同様、9.5mmふるいと4.75mmふるい間に残留した川砂を用いている。礫は砂であってもよい。この厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。
【００３５】
本実施例１の自然浸透浄化装置１０に、第１フィルター１の上部から汚染水を自然浸透させ、焼却灰リサイクル砂フィルター２を通して、第３フィルター３の下部から得られた浸透水の濁度、全リン酸の濃度、および全窒素の濃度を測定した。また、比較のため、比較例１として、焼却灰リサイクル砂フィルター２に代えて図１で示す粒度分布（平均粒径０．６ｍｍ、粒径範囲０．２〜２ｍｍ）を有する川砂を８０cm詰めた第２フィルター７を用意し、同様に汚染水を自然浸透させた。この川砂の粒度は、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝2.1であり、均等な砂といえる。
【００３６】
その測定結果を表１及び図８に示す。図8より、川砂に比較して、焼却灰リサイクル砂を用いた場合の濁度に対する浸透浄化の効果が明らかである。また、表１に示されるように、本実施例１の自然浸透浄化装置１０では、浸透水の濁度は0.5mg/lであり、ほぼ０mg/lと評価できる。全リン酸（PO4）は環境基準Vの0.1mg/lを下回る0.085mg/lとなり、汚染水と比べて、一桁小さい値となっている。一方、比較例１では、濁度および全リン酸に改善がみられるものの、実施例１には及ばない。したがって、実施例１は、汚染水の濁度と全リン酸について、優れた水質改善効果を有することが示された。全窒素に関しては、大きな変化はなかった。
【００３７】
なお、環境基準Vは、環境省で定めたもので、人の健康の保護及び生活環境の保全のうえで維持されることが望ましい基準として、終局的に、大気、水、土壌、騒音をどの程度に保つかという目標を定めたものである。この中で、水質汚濁に関わる環境基準として、「工業用水２級、環境保全」の項目においては、全リン酸は０．１mg/l以下となっている。
【表１】
【００３８】
比較例１の川砂を用いた場合と比較しても、濁度と全リン酸において、焼却灰リサイクル砂を用いた本実施例１の自然浸透浄化装置１０は、浄化能力が優れていることがわかった。
【００３９】
なお、窒素に関しては、実施例１、比較例１とも浄化効果はほとんど示されなかった。この原因については、表１の汚染水の採取は１２月下旬の外気温が０℃前後の時に行われたため、有機窒素物は微生物による分解がほとんどされず、汚染水に含まれている窒素の形態が無機窒素状態になっていなかったためと考えられる。この結果、焼却灰リサイクル砂のイオン結合による捕獲ができなかったものと考えられる。したがって、未分解窒素状態での窒素の捕獲は、主としてメカニカルな吸着によることとなり、この場合でも汚染水の全窒素を低下させるためには、浸透距離（焼却灰リサイクル砂の厚さ）を長くするか、浸透速度を遅くする必要がある。
【００４０】
次に、本実施例１の自然浸透浄化装置１０の汚染水の浸透距離（焼却灰のリサイクル砂の厚さ）と浄化の関係を調べた。この本実施例１のリサイクル砂の厚さを８０cm、６０cm、４０cm、２０cmと変えて濁度と全リン酸の値を測定した。
【００４１】
この結果を、濁度について図３に、全リン酸について図４に、示す。
【００４２】
まず、濁度については、図３に示す各値から、浸透距離と濁度の関係は、次の指数関数で整理できる。
【００４３】
Ps＝P0s・exp（-k0x） （式１）
【００４４】
ここで、Ps：濁度（mg/l）、P0s：初期濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）、k0：係数である。
【００４５】
この浸透浄化装置１０で得られた図３に示す各値に（式１）を適用すると、次のようになる。
【００４６】
Ps＝117・exp（-5.7665x） （式２）
【００４７】
この（式２）は、本実施例１の浸透浄化装置１０の濁度低減の性能を表すものである。この（式２）から、浸透距離xが６０cmあれば、初期濁度が117mg/l以下であることを条件に、ほぼ濁度は０となると評価できる。
【００４８】
なお、（式１）を透水係数kと浸透時間ｔで表すと、x=kitであるので、（式３）のように浸透時間ｔで濁度を予測することもできる。
【００４９】
Ps＝P0s・exp（-k0kit） （式３）
【００５０】
ここで、k0：係数、k：透水係数（m/h）、i：動水勾配、t：時間（ｈ）である。
【００５１】
次に、全リン酸については、図４に示す各値から、浸透距離と全リン酸の関係は、濁度について行ったのと同様に、次の指数関数で整理できる。
【００５２】
P＝P0・exp（-k0x） （式４）
【００５３】
ここで、P：全リン酸（mg/l）、P0：初期全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）、k0：係数である。
【００５４】
本実施例１の浸透浄化装置１０で得られた図4に示す各値に（式４）を適用すると、次のようになる。
【００５５】
P＝0.66・exp（-4.2x） （式５）
【００５６】
この（式５）は、本実施例１の浸透浄化装置の全リン酸除去に対する性能を表すものである。この（式５）から浸透距離ｘが８０cmあれば、全リン酸の濃度は約１０％まで減少させることができると評価できる。また、浸透距離ｘが５０ｃｍあれば、初期全リン酸濃度が0.66mg/l以下であることを条件に、全リン酸の濃度を0.1mg/l以下まで減少させることができる。
【００５７】
また、（式４）を透水係数kと浸透時間ｔで表すと、濁度と同様に、（式６）のように浸透時間ｔで全リン酸を予測することもできる。
【００５８】
P＝P0・exp（-k0kit） （式６）
【００５９】
ここで、k0：係数、k：透水係数（m/h）、i：動水勾配、t：時間（ｈ）である。
【００６０】
（実施例２、３）
本発明の自然浸透浄化装置２０の実施例２および３の構成を図５に示す。本装置２０は、アクリル製の円筒部２６内の最上部に第１フィルター１として砂フィルターを設け、この下部に焼却灰リサイクル砂フィルター２として焼却灰リサイクル砂を堆積させ、さらにその下部に第３フィルター３として砂フィルターを積層させて構成される。
【００６１】
この円筒部２６は、直径３０cm、高さ１００cmの透明のアクリル製である。第１フィルター１である砂フィルターを円筒部２６の最上部に設けている。この第１フィルター１は、目詰まり防止のために用いられるもので、たとえば川砂により構成される。砂は礫であっても、同じ機能を果たすものであれば差し支えない。第１フィルター１の厚さは適宜であるが、本装置では、約２cmである。
【００６２】
この第１フィルター１の下部には、焼却灰リサイクル砂フィルター２である焼却灰リサイクル砂からなる層が積層されている。このリサイクル砂の層は厚さ８０cmである。実施例１と異なるのは、粒度の異なる砂を２層用いている点である。第１フィルター１の直下には図１で示す粒度分布を有するAc砂（平均粒径３．５ｍｍ、粒径範囲０．２〜２５ｍｍ）層２１があり、その下に同じく図１で示す粒度分布を有するAf砂（平均粒径０．８ｍｍ、粒径範囲０．０７〜１０ｍｍ）層２２がある。Ac砂は、比較的粗い砂であり、Af砂は比較的細かい砂である。実施例２として、Af砂層２２を６８ｃｍとし、その上のAc砂層２１を１２cmとしたものと、実施例３として、Af砂層２２を２５ｃｍとし、その上のAc砂層２１を５５cmとしたものの２種類とした。比較例２として、第２フィルター１２について、焼却灰リサイクル砂に代えて、図１で示す粒度分布（平均粒径０．６ｍｍ、粒径範囲０．２〜２ｍｍ）を有する川砂だけの層を８０cmとしたものと比べた。
【００６３】
なお、このAf砂の粒度は、実施例1と同様、地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。
【００６４】
また、Ac砂の粒度も、同じく地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔GS〕、分類名〔砂質礫〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝3.1であり、均等な砂といえる。
【００６５】
さらに、川砂の粒度も、同じく地盤材料の分類法（JGS0051）で分類すると、分類記号〔S〕、分類名〔砂質礫〕、粒度の分布状態を示す均等係数Uc＝2.1であり、均等な砂といえる。
【００６６】
この焼却灰リサイクル砂フィルター２の下部には、第３フィルター３として砂フィルターの層が積層されている。第３フィルター３は、浸透水を採集するために用いられるもので、川砂により構成されるものである。この厚さは適宜であるが、本装置２０では、約２cmである。
【００６７】
この実施例２、３及び比較例２に対して上部の貯水タンク２３から汚染水を流して自然浸透させ、浸透水を貯水槽２４に集め、貯水タンク２３の汚染水がなくなると、ポンプで貯水タンク２３に浸透水を汲み上げ再度自然浸透させた。この操作を１０回繰り返した。浸透距離は１回の自然浸透浄化では、８０cmであり、ｎ回行った際の浸透距離は、８０cm×ｎである。なお、浸透速度は、おおよそ８．５m/dayである。
【００６８】
実施例２，３及び比較例２の浸透水の濁度と全リン酸について、測定した結果を、それぞれ、図６と図7に示す。図６に示されるように、濁度については、実施例２および３のいずれも浸透距離が８０cmでほぼ０mg/lと評価できる。浸透距離が８０cmまでの濁度と浸透距離の関係は、実施例１で導出した（式２）に沿っていると考えられる。（式２）の場合も、浸透距離８０cmで濁度が０と評価できるからである。
【００６９】
これに対して、比較例２の焼却灰リサイクル砂フィルター２に川砂を用いた場合は、浸透距離が８０cmを越え、８００ｃｍになっても、濁度の値は６mg/l以下にならなかった。この結果から、本発明の実施例２、３の自然浸透浄化装置２０は、比較例２の川砂を用いたものに比較して、濁度の改善が顕著である。すなわち、懸濁物を吸着する能力が高いことが示された。なお、実施例２と３では、顕著な違いはなかった。
【００７０】
この実施例２、３では、図７に示されるように、全リン酸（PO4）はおおむね０．０８〜０．１０mg/lまで低減され、環境基準Vの０．１mg/lを下回ることがわかった。
【００７１】
本発明の浸透浄化装置１０、２０では、濁度および全リン酸の点で、汚染水の浄化に優れていることが示された。したがって、湖沼に流入する畔や小川に本発明の浸透浄化装置１０、２０を設ければ、その水質の改善に大いに役立つであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明に用いられる焼却灰リサイクル砂及び比較例で用いた川砂の粒度分布を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の構成と比較例１の構成を示す図である。
【図３】本発明の実施例１と比較例１の濁度低減特性を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例１と比較例１の全リン酸低減特性を示すグラフである。
【図５】本発明の実施例２，３と比較例２の構成を示す図である。
【図６】本発明の実施例２，３および比較例２の繰り返し浄化した場合の濁度低減特性を示す図である。
【図７】本発明の実施例２，３および比較例２の繰り返し浄化した場合の全リン酸低減特性を示す図である。
【図８】本発明の実施例による浸透浄化結果を示す図面代用写真である。
【符号の説明】
【００７３】
１：第１フィルター
２：焼却灰リサイクル砂フィルター
３：第３フィルター
４：汚染水
５：浸透水
６：円筒部
７：第２フィルター
１０：自然浸透浄化装置の一例
１２：焼却灰リサイクル砂フィルター
２０：自然浸透浄化装置の他例
２１：Ac砂層
２２：Af砂層
２３：貯水タンク
２４：貯水槽
２６：円筒部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターを含むことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置。
【請求項２】
前記焼却灰リサイクル砂フィルターは、堆積させた前記焼却灰リサイクル砂の厚さが８０ｃｍ以上であり、かつ、前記焼却灰リサイクル砂の粒度が最大１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の汚染水の自然浸透浄化装置。
【請求項３】
前記焼却灰リサイクル砂フィルターは、複数の最大粒度の焼却灰リサイクル砂を堆積させて構成されることを特徴とする請求項１に記載の汚染水の自然浸透浄化装置。
【請求項４】
礫または砂からなる第１フィルターと、この第１フィルターの下部に焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターと、この焼却灰リサイクル砂フィルターの下部に礫または砂からなる第３フィルターとを積層させて構成されることを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置。
【請求項５】
少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターの上部から汚染水を供給し、自然浸透させ、前記焼却灰リサイクル砂フィルターの下部から浸透水を取り出すことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法。
【請求項６】
礫または砂からなる第１フィルターの上部から汚染水を供給し、この第１フィルターから順次焼却灰リサイクル砂フィルターを通して礫または砂からなる第３フィルターまで汚染水を自然浸透させ、この第３フィルターの下部から浸透水を取り出すことを特徴とした汚染水の自然浸透浄化方法。
【請求項７】
焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、前記焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）
ここに、Ps：濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）。
【請求項８】
焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、前記焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と全リン酸の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法：
P＝0.66・exp（-4.2x）
ここに、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）。
【請求項９】
焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、前記焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度及び全リン酸の関係は、それぞれおおよそ下記二式で示されることを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）
P＝0.66・exp（-4.2x）
ここに、Ps：濁度（mg/l）、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（m）。
【請求項１】
少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターを含むことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置。
【請求項２】
前記焼却灰リサイクル砂フィルターは、堆積させた前記焼却灰リサイクル砂の厚さが８０ｃｍ以上であり、かつ、前記焼却灰リサイクル砂の粒度が最大１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の汚染水の自然浸透浄化装置。
【請求項３】
前記焼却灰リサイクル砂フィルターは、複数の最大粒度の焼却灰リサイクル砂を堆積させて構成されることを特徴とする請求項１に記載の汚染水の自然浸透浄化装置。
【請求項４】
礫または砂からなる第１フィルターと、この第１フィルターの下部に焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターと、この焼却灰リサイクル砂フィルターの下部に礫または砂からなる第３フィルターとを積層させて構成されることを特徴とする汚染水の自然浸透浄化装置。
【請求項５】
少なくとも、焼成により造粒された焼却灰リサイクル砂を堆積させた焼却灰リサイクル砂フィルターの上部から汚染水を供給し、自然浸透させ、前記焼却灰リサイクル砂フィルターの下部から浸透水を取り出すことを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法。
【請求項６】
礫または砂からなる第１フィルターの上部から汚染水を供給し、この第１フィルターから順次焼却灰リサイクル砂フィルターを通して礫または砂からなる第３フィルターまで汚染水を自然浸透させ、この第３フィルターの下部から浸透水を取り出すことを特徴とした汚染水の自然浸透浄化方法。
【請求項７】
焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、前記焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）
ここに、Ps：濁度（mg/l）、x：浸透距離（m）。
【請求項８】
焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、前記焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と全リン酸の関係は、おおよそ下記式で示されることを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法：
P＝0.66・exp（-4.2x）
ここに、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（ｍ）。
【請求項９】
焼却灰リサイクル砂を堆積させ自然浸透浄化材として用いた汚染水の浸透浄化方法であって、前記焼却灰リサイクル砂の最大粒度は１０ｍｍ以下であり、浸透距離と濁度及び全リン酸の関係は、それぞれおおよそ下記二式で示されることを特徴とする汚染水の自然浸透浄化方法：
Ps＝117・exp（-5.7665x）
P＝0.66・exp（-4.2x）
ここに、Ps：濁度（mg/l）、P：全リン酸（mg/l）、x：浸透距離（m）。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−１１８８３（Ｐ２００９−１１８８３Ａ）
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１７３１９７（Ｐ２００７−１７３１９７）
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（５０１０６１３１９）学校法人 東洋大学 (68)
【出願人】（５０５０６８３６５）初雁興業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月２２日（２００９．１．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２９日（２００７．６．２９）
【出願人】（５０１０６１３１９）学校法人 東洋大学 (68)
【出願人】（５０５０６８３６５）初雁興業株式会社 (3)
【Ｆターム（参考）】
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