JP2004167456A - 焼却灰の安定化方法 - Google Patents

Abstract

【課題】焼却灰中に含まれる石灰分を早期に固結させ、浸出水の早期安定化を図る。
【解決手段】廃棄物の焼却灰１２を屋根１１による覆蓋下の廃棄物処分場１に埋立て、その上面を通気性覆土材１３で交互に覆土して埋立て内部を好気性条件に保持したまま所定期間放置することで焼却灰１２中に含まれる過剰量の石灰分を固結させ、しかる後、蓋を処分場１の上部から撤去し、埋立て面に雨水を浸透させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、焼却炉によって焼却された廃棄物により生じた焼却灰の早期安定処理を行うための焼却灰の安定化方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焼却炉で焼却される一般生活ごみは、焼却によって減容および減量化され、焼却灰として廃棄物最終処分場に埋立て処理される。処分場に埋立てられた焼却灰は、一定量毎にその表面を覆土によって覆われる。処分場は露天であり、その状態放置することにより降雨にさらされ、焼却灰中に雨水が浸透する。焼却灰中に含有される汚染物質は、降雨水に次第に溶出し、浸出水として処分場底部に集水され、処分場近傍に設けた浄化処理設備により無害化されて放流される。
【０００３】
この浄化処理は設備閉鎖後であっても、浸出水の水質が安定するまで継続される。溶融スラグなどの通気透水性に優れた良質な覆土材を用いた場合、汚染物質のうち塩基類、金属類は比較的短期間で溶出する（特許文献１参照）。
【０００４】
しかし、焼却灰の液性（ＰＨ）や、焼却灰中に含まれる有機物（ＢＯＤ，ＣＯＤ）については、安定までに長期間を要するため、設備閉鎖後も一定の水質基準を下回るまで、長期間にわたり処理設備を稼働し続けなければならず、維持コストが高いものとなっていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−２１２５３７号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般生活ごみは分別なしに焼却炉で一括焼却され、その過程で塩化水素などのハロゲン化ガス、硫化または硫酸ガス、硝酸ガスなどの各種酸性ガスが発生し、炉壁の損傷や酸性ガス排出などの環境問題が生ずるため、中和材として、各種酸と反応して塩を作りやすい消石灰を吹込みつつ焼却処理が行われており、酸塩基反応させて中和化を図っているが、過剰量の石灰分はそのまま焼成され、焼却灰中に混在する。
【０００７】
一方、これにより、最終処分場で発生する浸出水は過剰量の石灰分により高塩基性を示し、液性が中性となる安定化までには長期間を要していた。つまり、焼却灰中に含まれる石灰分は、炭酸ガスと反応して自硬性を示す炭酸カルシウムに化学変化する物質である一方で、水に溶解して塩基性イオンを生ずるため、単に埋立て処理されただけでは、液性の安定化には長期間を要するものとなっていた。
【０００８】
本発明は、以上の課題を解決するものであり、その目的は、焼却灰中に含まれる石灰分を早期に固結させ、これによって浸出水の早期安定化を図るようにした焼却灰の安定化方法を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため本発明方法は、覆蓋下の廃棄物処分場において、廃棄物の焼却灰と通気性覆土材料とを交互に埋立てて好気的状態を保持した状態で所定期間放置することにより、前記焼却灰中に含まれる石灰分を固結させた後、前記焼却灰及び通気性覆土材料に散水してその浸出水を前記廃棄物処分場外に排水することを特徴とするものである。従って、本発明方法では、焼却灰中に含まれる石灰分は空気中の炭酸ガス成分と接触し、炭酸カルシウムに化学変化して水に不溶性の結晶を作り、加えてその生成過程で結晶中の焼却灰中の細粒分を取込むため、細粒分による目詰りが小さくなり、通気状況が良好となる。
【００１０】
また、本発明では、前記廃棄物処分場内に送気することにより、安定化をより促進することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、前記散水が、前記廃棄物処分場から蓋を撤去することによって、雨水を浸透させることによりなされることにより、特別な散水手段が不要となる。
【００１２】
さらにまた、本発明では、前記通気性覆土材料が溶融スラグであることにより、通気性、透水性が良好となり、また粒子表面がなめらかであることにより微生物による目詰りが生じにくく、内部の均一な安定化を図ることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明方法が適用される廃棄物最終処分場である。
【００１４】
この処分場１は、山間の谷部などを利用して地盤を逆台形状に掘削することによって形成されたものである。この処分場１の底面部には複数の地下水集排水管２を配管するとともに、不織布からなる地下水集排水兼用保護マット３を敷設し、その内側に地表部ＧＬに至るゴム−アスファルトシートなどからなる二重の遮水シート４、不織布からなる内側保護マット５を敷設し、保護マット５の底部側中央上部には浸出水集排水管６を配管し、さらに保護土７を所定厚みに積層し、斜面部には土嚢８を積上げ、さらには中央に給気管９、その周囲には排気管１０を立設したものである。
【００１５】
また、本実施の形態では、地表部ＧＬにおいて、処分場１を跨ぐようにしてトラス組構造の屋根１１が図の紙面と直交する方向に移動可能に配置されている。
【００１６】
なお、図では中間覆土１３は一カ所しか描いていないが、処分場１の深さに応じて複数段に設けられる。また、給気管９，排気管１０は埋立て毎に順次高さ方向に継ぎ合わされる。排気管１０の上部には自然通風により内部の空気を強制排気するための換気モニタ１０ａが設けられている。
【００１７】
施工完了後から、順次、焼却灰１２が処分場１内に投棄埋設され、また所定厚み毎に中間覆土１３が所定厚みで撒き出される。この作業を交互に行い、最終覆土１４により処分場１内部が地表部ＧＬと同一高さまで埋立てられた状態で、一般土からなる覆土１５を盛土することによって埋立て作業が完了する。
【００１８】
以上において、前記保護土７，土嚢８の充填材料、中間覆土１３および最終覆土１４の少なくともいずれかに、溶融スラグ細粒材を用いることが望ましい。溶融スラグは、廃棄物を高温で焼成した生成物であり、廃棄物処理過程で恒常的に産出する安価な材料である。これの特性としては、普通土に比べて粒径が大きく、均一性が高く、大きな隙間を持つガラス質の物質であり、これを覆土材料などとして用いることにより、透水性、通気性が良好であり、かつ表面が滑らかなため、微生物による目詰りが起りにくい。従って、処分場１内部の空気、水の流れを均一化し、各部を均質に安定化することが可能となる。
【００１９】
そして、全体の埋立て処理が完了し処分場１の閉鎖後も、前記屋根１１による覆蓋下で矢印に示すごとく給気管９を通じて給気が一定期間継続され、保護土７，中間覆土１３の層を通じて焼却灰１２中に空気が流通し、排気管１０を通じて外部に排出されるサイクルが繰返される。
【００２０】
なお、給気方式としては自然通風を利用した自然給気でもよいし、給気管９をコンプレッサーなどと接続して強制給気することもできる。
【００２１】
ここで、焼却灰１２中には、廃棄物焼却灰に加えて、酸中和のための過剰量の消石灰が含有されているが、供給される空気中の炭酸ガスと接触して化学反応し、水に不溶性の炭酸カルシウムに順次変化し、一部は空気中の水分により水に難溶性の水酸化カルシウム水和物を生ずる。
【００２２】
また、この変化過程で焼却灰中の細粒分は生成した炭酸カルシウムの結晶中に取込まれ、細粒分による目詰りが小さくなり、通気状況が良好となる。この間は、屋根１１によって降雨は処分場１の内部に浸透することがなく、浸出水の発生はほとんどなく、乾燥、あるいは低水分濃度の条件下で空気吹込みによる炭酸カルシウム化が進行する。
【００２３】
この状態のまま所定期間（例えば１年３月）放置した後は、屋根１１を移動して当該廃棄物処分場から撤去して露天状態とし、降雨によって、または別途設置した散水設備によって積極的に、処分場１の内部に雨水を浸透させる。
【００２４】
浸透水は炭酸カルシウムに同化されず、水に可溶性の物質のみを溶解し、浸出水となって浸出水集排水管６を通じて、処分場１の下流側に設けた図示しない浄化処理設備に集められ、ここでより各種処理が施されて無害化され、放流される。
【００２５】
この処理作業は、水質基準を下回るまで継続するが、炭酸カルシウムに同化された分だけ可溶成分が少なくなっているため、その処理期間は従来の露天放置の場合に比べ短期間となり、結果的には、処分場１の閉鎖後の処理設備の稼働期間を短縮できることになるのである。
【００２６】
なお、覆蓋下での放置期間、および屋根１１の撤去は、処分場１の規模や、石灰分の炭酸カルシウム化度合に応じて判定される。
【００２７】
【実施例】
図２に示す試験装置を６つ作製して、散水条件を変え、各装置から排出される浸出水の水質検査およびその推移を計測した。
【００２８】
試験装置はそれぞれ縦、横、高さが２．０×２．０×３．０ｍであって、容量１２ｍ^３リットルの上部が開放された実験土槽２０の底部、中間部および上面に厚さ２００ｍｍの保護土、中間覆土、最終覆土を施した状態で、土槽２０内に同一焼却炉により排出された廃棄物の焼却灰を充填したものであり、土槽２０の底部には集排水管２１を配管し、この先端をやや離れた蓋付きの貯水槽２２に導き、この貯水槽２２から採取され浸出水の水質を測定した。
【００２９】
各サンプルの試験条件を表１に示す。
【００３０】
【表１】

【００３１】
表１に示されるごとく、各試験装置完成後の散水は、ＮＯ．１〜５までが平成１２年６月より開始し、平成１４年６月までの２年間継続させた。これに対し、本発明に係るＮＯ．６のみは、同年６月の開始時期から１年３ヶ月間非散水条件下で放置し、平成１３年９月より散水を開始し、同年１２月よりさらに通気を開始した。
【００３２】
計測は、散水開始当初は１〜２ヶ月／回、その後は３〜６ヶ月／回の割合で、ｐＨを含む各種計測を行った。計測項目は、ＰＨをはじめ、電気伝導度、溶存酸素濃度、けん濁物質濃度、ＢＯＤ、ＣＯＤ、全窒素濃度、アンモニア性窒素濃度である。
【００３３】
最終状態でのｐＨは、本発明のＮＯ．６のみが総理府令排水基準（ｐＨ５．８〜８．６）の範囲におさまっており、ＢＯＤ，ＣＯＤは排水基準以下、土槽内の状況は好気的であるのに対し、ＮＯ．１〜ＮＯ．５では、ｐＨ１０〜１１前後、基準を上回った値となっており、アルカリ溶出が持続している状態となっている。
【００３４】
また、ＮＯ．１〜ＮＯ．５ではｐＨ１０〜１１、ＢＯＤ，ＣＯＤは排水基準以上を推移し、また土槽内の状況は嫌気的状況のままであったことが確認された。
【００３５】
以上の各検査項目における計測値の経時変化を図３〜図５に示す。各図から明らかなように、本発明のＮＯ．６のサンプルでは、散水時期が遅いものの、いずれの試験項目においても散水を始めた時点での数値は高いが、短期間の間に急速に減少して各試験項目における排水基準を下回り、初期の送気による効果を確認した。
【００３６】
また、散水量を極端に多くしたＮＯ．４のサンプルでは溶存酸素の減少のみが顕著であるほかは他のサンプルとの有意差は認められなかった。さらにＮＯ．３のサンプルのみ覆土材として普通土を用いたが、この場合でも非通気状態では他のサンプルとの有意差は認められなかった。
【００３７】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による焼却灰の安定化方法にあっては、焼却灰中に含まれる石灰分を早期に固結させ、これによって浸出水の早期安定化を図ることができる。しかも、安定化するまでの間は、散水をする必要がないので、散水の管理工数を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を適用した廃棄物処分場の断面図である。
【図２】本発明の実施例に用いた試験装置の概略図である。
【図３】各サンプルにおける浸出水のＰＨの経時変化を示すグラフである。
【図４】各サンプルにおける浸出水のＢＯＤの経時変化を示すグラフである。
【図５】各サンプルにおける浸出水のＣＯＤＭｎの経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１ 廃棄物処分場
７ 保護土
９ 給気管
１０ 排気管
１１ 屋根（蓋）
１２ 焼却灰
１３ 中間覆土
１４ 最終覆土

Claims (4)

1. 覆蓋下の廃棄物処分場において、廃棄物の焼却灰と通気性覆土材料とを交互に埋立てて好気的状態を保持した状態で所定期間放置することにより、前記焼却灰中に含まれる石灰分を固結させた後、前記焼却灰及び通気性覆土材料に散水してその浸出水を前記廃棄物処分場外に排水することを特徴とする焼却灰の安定化方法。
2. 前記廃棄物処分場内に送気することを特徴とする請求項１に記載の焼却灰の安定化方法。
3. 前記散水が、前記廃棄物処分場から蓋を撤去することによって、雨水を浸透させることによりなされることを特徴とする請求項１または２に記載の焼却灰の安定化方法。
4. 前記通気性覆土材料が、溶融スラグであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の焼却灰の安定化方法。

Images