Tadashi Saito

Estimation of hydrogen sulfide removal efficiency with granulated coal ash applied to eutrophic marine sediment using a simplified simulation model

Hydrogen sulfide generated in eutrophic marine sediment is harmful for living organisms. It is therefore necessary to remove hydrogen sulfide from the sediment to restore benthic ecosystems. Previous studies revealed that granulated coal ash, which is a by-product of coal thermal electric power stations, could remove and oxidize hydrogen sulfide. In this study, we propose a simplified simulation model to estimate the hydrogen sulfide removal efficiency of granulated coal ash. Hydrogen sulfide concentrations in eutrophic marine sediment pore water with and without the application of granulated coal ash were calculated by the proposed model, and the outputs were compared with semi-field or field observation data. The model outputs reproduced the observed data well. Using the proposed model outputs, we suggest an optimum application dosage of granulated coal ash for remediating eutrophic marine sediment.

Application of Granulated Coal Ash for Remediation of Coastal Sediment

본 논문에서는 석탄회 조립물을 이용한 저질개선 기술의 안전성 및 저질개선기구에 대해 논하고, 일본 카이타만 석탄회 조립물 피복구간에서의 저질개선효과에 대해 검토하였다. 석탄회 조립물의 중금속 농도 및 용출량은 일본의 환경기준을 만족하는 것으로 조사되었으며, 석탄회 조립물의 저질개선기능은 다음과 같이 요약할 수 있다. (1) 인산염 및 황화수소의 제거 (2) 산성 저질의 중화 (3) 투수성의 증가 및 이로 인한 환원상태 저질의 개선 (5) 지반강도의 증가 (6) 부착성 조류의 서식 기반. 일본 카이타만에서 실시한 현장실증실험 결과로부터 연안저질의 pH중화, 인산염 및 황화수소농도 감소 등 석탄회 조립물의 저질개선효과가 검증되었으며, 이에 따른 저서생물의 증가가 확인되었다. 석탄회 조립물을 이용한 연안저질의 개선기술이 실용화 된다면 오염저질의 정화에 소요되는 비용의 절감은 물론 산업부산물인 석탄회의 재활용에 기여할 것으로 기대된다.Abstract − This paper aims to explain the safety assessment and remediation mechanism of Granulated Coal Ash(GCA) as a material for the remediation of coastal sediments and to evaluate the improvement of the sediment inKaita Bay, where GCA was applied. The concentrations of heavy metal contained in GCA and the dissolvedamounts of heavy metal from GCA satisfied the criteria for soil and water pollution in Japan. The mechanisms onthe remediation of coastal sediments using GCA is summarized as follows; (1) removal of phosphate and hydro-gen sulfide (2) neutralization of acidic sediment (3) oxidation of reductive sediment (4) increase of water perme-ability (5) increase of soil strength (6) material for a base of seagrass. From the results obtained from the fieldexperiment carried out in Kaita Bay, it was clarified that GCA is a promizing material for remediation of coastalsediment. This remediation technology can contribute to promote waste reduction in society and to decrease cost ofcoastal sediment remediation by applying GCA in other polluted coastal areas. Keywords: Granulated Coal Ash(석탄회조립물), Remediation of Coastal Sediment(연안저질개선), HydrogenSulfide(황화수소 ), Phosphate(인산염)

Relevance of Grain Size to Momentary Pressure Variation in Covering Layer due to Measurement of Pore Pressure

都市部や市街地に近接する沿岸水域においては,富栄 養化やそれに起因した赤潮発生,或いは有機物の堆積に よって底質が還元状態となることによる貧酸素水塊の形 成や青潮などが見られ,それが常態化した閉鎖性水域も 散見される状態となっている. 現在では,広島湾再生推 進会議(2007)など,閉鎖性水域の環境修復や減少した 海生生物の回復を目的とした干潟・浅場の造成や底質改 善による栄養塩の溶出抑制などの取り組みが始まってお り,硫化水素や栄養塩の底泥からの溶出抑制を目的とし た覆砂が試験的に実施され始めている.この覆砂材料と しては,瀬戸内海周辺の海砂採取禁止・規制の問題から, 航路・泊地等の浚渫土砂や,石炭灰を加工した製品やス ラグ類等の産業副産物の活用も試みられている. これら覆砂の材料選定に当り,水底からの栄養塩や硫 化水素等の溶出抑制の観点から水底を物理的に覆う機能 や,底質からの栄養塩等の溶出を覆砂材そのものの持つ 吸着等の化学的作用などの性能で評価がなされることが ある.このような物理的或いは化学的な作用で材料を選 定・設計した場合,その効果の持続性が一つの議論とな る.長期的に環境修復効果を期待するためには,これら の覆砂の効果から,最終的には覆砂への生物定着と生物 による浄化機構へ受け渡すことが重要であることが,斉 藤(2011)などによって提案され始めている.このよう に,覆砂による長期的な生物生息環境の創造に当っては, 覆砂による水底からの栄養塩等の溶出抑制効果のほか, 覆砂層内の水交換による酸素供給なども重要な設計要素 と考えられ,覆砂が波浪等の作用で締まったり,覆砂の 素材特性で硬化したりすれば,生物生息環境の性能は大 幅に低下することとなり,長期的な環境性能を求めるこ とが困難ともなる.一方で,深海波は,波長の1/2以内 の水深であれば,理論的に底面の水の動きにつながる. このことは,閉鎖性水域の環境修復が水深10m前後が対 象となることを勘案すれば,数秒の周期の風波の領域に おいても,底面に水の動きを及ぼすことを意味する.こ れらのことから,生物による浄化作用の面で非常に重要 である覆砂層内の透水性の保持は,波浪等による水の動 きが水底へ及び,覆砂間隙への水の供給や動きにつなが る可能性があり得ることとなる.これまで,透水性に影 響を及ぼす覆砂材の粒径による影響については,粒径に よるベントス相の考察的な因子としての評価はあるもの の,透水性など覆砂層内の水の動きに影響する評価につ いてこれまで余り大きな議論がなされていなかった. 筆者らは,覆砂内の水の挙動に大きく影響する覆砂材 の粒径も,今後は覆砂の重要な設計要件となり得るもの と考えている.本稿は,その基礎的な知見として重要と なる覆砂材の粒子径が覆砂内部の間隙水圧に及ぼす影響 について,水底上および覆砂層内に設置した間隙水圧計 を用いた水圧変動の現地調査の結果から,その評価を試 みたものである.