JP2005246383A - 廃棄物埋設構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 地下水位の高い箇所に埋設する廃棄物と地下水との接触を防止する。また、降雨など埋設領域の地表面からの浸透水との接触を防止する。
【解決手段】 埋設廃棄物１０の埋め立て領域の底部に導水勾配を付すとともに埋設廃棄物の下部領域を遮水層２０で覆い、その外周面に透水層１６を設けて、当該透水層１６の内部もしくは外部に前記導水勾配に沿う導水路（１２）を形成する。前記埋設廃棄物１０の上表面に前記導水路（１２）に至る導水勾配を付して遮水層２０Ａで覆い、前記遮水層２０Ａの上層に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層２４を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を設けて表土２８で覆った構成とすることにより、地下水と降雨による浸透水が埋設廃棄物に接触することが防止される。
【選択図】 図１

Description

本発明は廃棄物埋設構造に係り、特に廃棄物の最終処分場で問題となる廃棄物への雨水浸入を防止するための廃棄物埋設構造に関する。

廃棄物処分場においては、従来から廃棄物を埋め立てる凹陥地において、廃棄物から漏出した有害物質を含む汚水が凹陥地底面から地中に浸透することを防ぐために、凹陥地底面部の基盤上に、合成ゴム製や合成樹脂製、またはアスファルトを不織布に全層含浸あるいは積層したものでできた遮水シート片を多数接合して、凹陥地底面の全面を覆う遮水シートを敷設していた。さらに、廃棄物と遮水シートとが直接接触することにより、遮水シートが破損することを防ぐために、敷設した遮水シートの上に保護用土を敷設して、遮水シートを保護していた。
このような遮水シートを施した凹陥地に廃棄物を埋め立てた後は、廃棄物表面を表土で覆う処置を施していた。

ところが、降雨などの浸透水が廃棄物層を通過すると水質検査が必要となる地下水が排水される。また、廃棄物に含まれる有害物が溶存している地下水が地表面からの水分の蒸発によって、水平方向や上方向にも移動させるため、表層部分に汚染濃度の高い層領域が形成されるなどの環境汚染の問題をもたらす可能性がある。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、埋設廃棄物と地下水、および降雨など埋設領域の地表面からの浸透水との接触を防止することにより、地下水汚染などの環境汚染を防止することができるようにした廃棄物埋設構造を提供することを目的としている。

特に、降雨などによる表層からの浸透水が廃棄物に浸透しないように抑制し、同時に表層側の乾燥によって発生する廃棄物からの有害物質含有水の上方移動を遮断することにより、廃棄物全体を周辺地下水並びに雨水などと有効に遮断させ、かつ遮水構造の簡易化を図りつつ有害物質の外部漏洩を防止できるようにした廃棄物埋設構造を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る廃棄物埋設構造は、埋設廃棄物の上表面に山側から谷側に向かう勾配と、横断面方向に湾曲させて鞍部構成としつつ側縁部に導水路を設けた導水勾配を付し、この導水勾配が付せられた埋設廃棄物表面上に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を設け、その上表面には前記細粒層よりも透水性の小さな表土で覆ったことを特徴としている。前記埋設廃棄物表面と前記粗粒層との間に遮水層を設けるようにすることでより安全にすることができる。

斯かる構成とすることにより、降雨による浸透水と埋設廃棄物との接触を防止すると同時に、降雨による浸透水は前記粗粒層の上層にある細粒層に保水され、導水勾配により粗粒層より上部の浸透水を外部に排水することができる。地表面が乾燥状態であっても細粒層の下位にある粗粒層が存在し、毛管力が断たれるため、廃棄物側からの有害物質の移動が阻害され、蒸発などに伴って上方に有害物質が移行し、地表面外部に拡散することを防止するようにしている。

なお、本発明は、埋設廃棄物の上表面に山側から谷側に向かう勾配と、横断面方向に湾曲させて鞍部構成としつつ側縁部に導水路を設けた導水勾配を付し、この導水勾配が付せられた埋設廃棄物表面を遮水層で覆い、前記遮水層の上層に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を設け、その上表面には前記細粒層よりも透水性の小さな表土で覆った廃棄物埋設構造とする。

ここで、ｐＦ値とは次のように定義されている。土中水は土粒子表面からの吸着力、土粒子間隙に発生する表面張力（毛管作用）、浸透圧などを受けて吸引され束縛されている。土粒子からの影響の程度によって、氷に近い結晶構造をもつものから通常の液状態のものまで様々な形で存在している。これらの土中水のエネルギー状態を表す化学ポテンシャルμは、同一温度で大気圧下にある純水の化学ポテンシャルμ0よりもΔμだけ低下している。この土粒子と水のと結びつきの程度は含水量とともに土の種類によっても大きく変化するから、水の質的状態を定量的に表すことが必要となる。Δμを圧力水頭（ｃｍＨ2Ｏ）に換算した値としたとき、その値は数オーダにわたって変化するため、常用対数をとって表した単位として次式のように定義されている。

したがって、この式により、土層の保水性を判断することができる。

本発明は、埋設廃棄物の上表面に山側から谷側に向かう勾配と、横断面方向に湾曲させて鞍部構成としつつ側縁部に導水路を設けた導水勾配を付し、この導水勾配が付せられた埋設廃棄物表面上に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を設け、その上表面には前記細粒層よりも透水性の小さな表土で覆った構成を採用することにより、降雨等の廃棄物層への浸透抑制とこれに伴う有害物質含有水の排水の抑制、並びに表層側での水分蒸発があっても有害物質を廃棄物から細粒層側へ移動させることを粗粒層にて遮断でき、特定層に高濃度有害物質層が形成されることが防止され、結果として大気への拡散汚染を有効に防止することができるという優れた効果が得られる。

以下に、本発明に係る廃棄物埋設構造の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１〜図２は実施形態に係る廃棄物埋設構造の縦横断面図である。廃棄物１０の埋設処理に先立って、例えば緩傾斜地を利用して凹陥地を造成してこれを埋設領域とする。もちろん、平坦地に造成してもよい。凹陥地の底部には、山側の法面下端部から谷側に向かって導水勾配を付しておき、ここに管壁に多数の孔を開けて形成された複数の有孔管１２を適宜の間隔をおいて平行に敷設する。この有孔管１２は谷側に形成した集水池１４に連絡され、有孔管１２を通して流れる水を一旦貯溜し、水質検査などにより管理ができるようにしている。

このような有孔管１２の敷設をした後、凹陥地の山側法面、底部、および左右の法面に透水層１６を敷設する。この透水層１６は水が内部を流動するに充分な空隙を形成することができる礫、砕石を用いればよい。これらは天然材料や人工材料からなるものを用いることができる。この透水層１６は凹陥地の底部に敷設されるとともに、その周縁部から山側および左右の法面に沿って上方に立ち上げるように敷設するが、その高さは周辺の地下水位（図２の破線）１８と同等もしくはそれ以上の高さに設定すれば良い。これにより周辺地盤の地下水位が高い場合でも、地下水が透水層１６の空隙を導水路として流れるため、底部の有孔管１２に集水され、管路によって集水池１４に向けて流下し、凹陥地領域の地下水位を低下させることができる。前記透水層１６は有孔管１２の周囲を覆うようにすることが望ましい。

次いで、前記透水層１６の敷設領域の内面に遮水層２０を形成する。遮水層２０は水の透過を防止できる機能があればよいが、前記透水層１６が地下水の水路を構成するので、現地発生土を締め固めて形成した簡易型の遮水層２０として形成できる。したがって、例えば合成ゴムシートや樹脂シート、あるいはアスファルト系シート、ベントナイト系シート、あるいはローム系シートなどの遮水シートを厳格に設定する必要がない。すなわち、１００％ウォタープルーフとなるような遮水層構成とする必要がなく、ピンホールを許さないというようなものは必要なくなる。この遮水層２０は廃棄物１０に直接的に接する層となる。もちろん、遮水層２０の上に土砂などの保護層を作るようにしてもよい。この遮水層２０は少なくとも透水層１６の形成範囲に敷設されるが、図２に示しているように、側部法面においては、透水層１６の高さより高く設定することができる。透水層１６は地下水位１８と同等高さに設定することで少なくとも導水路としての機能をなすことができるが、廃棄物容量を大きくするためには遮水層２０を側部法面より高く設定しても地下水の水圧が加わらない条件で遮水層２０の高さを透水層１６より高くすることができる。

このような準備の終了後、遮水層２０が敷設されている領域に廃棄物１０を投入する。埋設領域に廃棄物１０が満杯状態となった時点で、今度は廃棄物１０の上面部の処理を行なう。これは、まず、投入された廃棄物１０の上表面部に導水勾配を付し、廃棄物１０の表面を降雨浸透水が谷側に流下し易い条件に設定している。この導水勾配は山側から谷側に向かう勾配と、横断面方向に湾曲させて鞍部構成とすることで左右に向かう導水勾配を付せばよい。この導水勾配を付した廃棄物１０の上表面を前記下部領域の遮水層２０と同様な簡易型遮水層２０Ａで覆うようにしている。このとき、先行する遮水層２０と密に連接し、廃棄物１０の全面が遮水層２０、２０Ａによって覆われるように設定する。

次に、上面遮水層２０Ａで覆われたその外表面に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層２４を敷設する。この粗粒層２４は天然材料や人工材料からなる礫、砂利、砕石により形成すればよく、前述した透水層１６と同等の材料によって敷設することができるが、これは後述する細粒層に必要な粒度との関係でフィルタ則を充足するような粒度に設定する。粗粒層は、平均粒径が１ｍｍ以上の砂利状のもの（天然もしくは人工材料）からなる層をいう。なお、平均粒径はＪＩＳ Ａ １２０４「土の粒度試験方法」を遵守した試験を行って粒径加積曲線を作図し、通過質量百分率が５０％の粒径をいう。次いで、粗粒層２４の上面部に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層２６を敷設するようにしている。この細粒層２６は砂などの細粒物を利用して敷設すれば良い。細粒層は、平均粒径が０．１ｍｍ〜１ｍｍ上の砂状のもの（天然もしくは人工材料）からなる層をいう。この場合、この細粒層２６と前記粗粒層２４のｐＦ値を、それぞれα₂₆、α₂₄としたとき、これらの関係は次のように設定するようにする。

このように設定することにより、遮水層２０Ａの上層には空隙率の大きい粗粒層２４が存在するが、それらの更に上層側には空隙率が極めて小さい細粒層２６が存在して、ここが浸透水の保水層となる。なお、上面遮水層２０ＡのｐＦ値α₂₀とその上層の粗粒層２４のｐＦ値α₂₄とは、締め固めの進行などによってｐＦ値が小さくなることがあり、両者の大小関係を規定することができない。ここで重要なのは、粗粒層２４の上層に細粒層２６を敷設し、降雨などによる浸透水が、毛細管現象により細粒層２６内に止まるようにし、下層の粗粒層２４が浸透水を遮水層２０Ａ側に浸出させないように断絶する機能をもたせることである。この機能は、いわば傾いた（導水勾配を付した）スノコ（粗粒層２４）の上に雑巾（細粒層２６）が置いてあり、湿った雑巾の中を水が移動するような機能を持たせることにたとえることができる。したがって、細粒層２６としては毛細管吸引力が大きく、保水機能が高い粒度分布を有する層材料とし、粗粒層２４としては殆ど毛管水帯を有せず、表面に水分が吸着しているのみの粒度材料とすればよい。これをｐＦ値αで示せば、数式２に示されるものとなる。

なお、粗粒層２４の上層に細粒層２６が敷設されるため、これらの境界部分が混層状態になることを防止する必要がある。このため両層はフィルタ則を満足するように設定している。すなわち、層境界が明瞭となるように粗粒層２４と細粒層２６の粒度分布を調整するのである。

また、細粒層２６はその谷側部分を、導水路となっている有孔管１２の敷設領域に接続するようにし、細粒層２６の内部に浸透している水を有孔管１２を通じて排水させるようにする。また、粗粒層２４と細粒層２６は左右側方において、埋設領域をはみ出していわば庇部分を構成するように、左右に延長敷設するようにしている（図２参照）。これにより、浸透水が廃棄物１０の内部に回り込まないように設定しているのである。このとき、庇部分の側縁下部にも有孔管１２を敷設し、これに細粒層２６を接するようにすることで、細粒層２６の側部に回り込んだ浸透水も有孔管１２を通じて排水することができる。この側部有孔管１２も最終的に集水池１４に接続するようにすればよい。

このように廃棄物１０の上表面に遮水層２０Ａ、粗粒層２４、細粒層２６を順次積層させた後、現地発生土からなる表土２８による盛土をなし、廃棄物１０の埋設作業が完了する。

このような埋め立て作業によって構成される廃棄物埋設構造は、したがって、埋設廃棄物１０の底部に導水勾配が付され、埋設廃棄物１０の下部領域が遮水層２０で覆われ、その外周面に透水層１６を設けて、当該透水層１６の内部もしくは外部に前記導水勾配に沿う導水路としての有孔管１２が形成された構造となる。また、前記埋設廃棄物１０の上表面に前記有孔管１２に至る導水勾配が付されて遮水層２０Ａで覆われ、前記遮水層２０Ａの上層に保水力の小さい（ｐＦ値の小さい）粗粒層２４が設けられるとともに、当該粗粒層２４の上層に保水力の大きい（ｐＦ値の大きい）細粒層２６が敷設されて表土２８で覆った構成となるのである。

このような構成により、地下水位の高い地盤において廃棄物を埋設した場合でも、地下水は透水層１６を導水路として通水抵抗が極めて小さい領域を流れ、有孔管１２に流れ込み、最終的に集水池１４に集水される。集水池１４の底部地下水は廃棄物から浸出してきた有害物質を含む可能性があるので、モニタリングに供される。これにより地下水位は廃棄物処分場の領域では廃棄物１０の底面高さ以下まで調整制御され、地下水との接触を絶ち、水圧が底部および側部の遮水層２０に直接加わることが防止し、廃棄物１０が地下水から分離されるのである。いわゆる地下水の側道の形成によって、遮水層２０に対する地下水との接触および加わる水圧が大幅に低下して廃棄物１０中への浸水が防止されるのである。

一方、降雨などによる表土２８からの浸透水は、表土粒子間の空隙を通じて最初に細粒層２６に達し、ここで細粒層２６の砂粒子間の毛細管吸引力の作用により保水機能が発揮されるとともに、導水勾配が付されているので、粗粒層２４との境界面に沿いながらその勾配に沿って流下し、最終的に有孔管１２を通じて排水される。この表層から出た浸出水は廃棄物に接触しないで排水されるため、汚染の危険がほとんどないと考えられる。従って、表面排水と同様にそのまま排水することができる。また、地表面が乾燥状態に置かれると、細粒層２６の表面が乾燥し、水の吸い上げ作用が生じ、細粒層２６内の水分は蒸発するが、この蒸発による吸い上げ作用は遮水層２０Ａとの間に粗粒層２４が設けられているので、遮水層２０Ａ内部の廃棄物１０には及ばない。したがって、例え廃棄物１０が含水状態でも、地下水の移動が粗粒層２４によって毛管力が断たれ、地表部の水分蒸発に伴って有害物質含有水が表層側に移行することを有効に防止することができる。

このようなことから、埋設領域の地下水位の制御が行なわれるため、地下水が廃棄物１０内に浸水して内在する有害物質が遮水層２０、２０Ａより廃棄物１０の外部に漏出することが無くなり、地下水の汚染を有効に防止することができる。また、地下水位の制御に併せて、降雨による土中への浸透があっても、この浸透水は粗粒層２４の外表面で細粒層２６の内部を導水勾配に沿って側方に排水し、遮水層２０Ａの表層を流れることが可及的に防止される。このため、廃棄物１０の内部に浸透水が入り込まないようにすることができるので、廃棄物１０の水分状態を維持することができる。同時に晴天などが継続することによって表土２８を含む細粒層２６の乾燥が生じても、粗粒層２４が毛管力の遮断機能を果たすため、粗粒層２４で蒸発作用に伴う廃棄物中の有害物質移動を遮断し、有害物質高濃度層が廃棄物より表層側に形成されることを的確に防止できる。

実施形態に係る廃棄物埋設構造の縦断面図である。 実施形態に係る廃棄物埋設構造の横断面図である。

符号の説明

１０………廃棄物、１２………有孔管、１４………集水池、１６………透水層、１８………地下水位、２０、２０Ａ………遮水層、２４………粗粒層、２６………細粒層、２８………表土。

Claims (2)

1. 埋設廃棄物の上表面に山側から谷側に向かう勾配と、横断面方向に湾曲させて鞍部構成としつつ側縁部に導水路を設けた導水勾配を付し、この導水勾配が付せられた埋設廃棄物上方に保水性（ｐＦ値）の小さい粗粒層を設け、当該粗粒層の上層に保水性（ｐＦ値）の大きい細粒層を設け、その上表面を現地発生土で覆ったことを特徴とする廃棄物埋設構造。
2. 前記埋設廃棄物表面と前記粗粒層との間に遮水層を設けたことを特徴とする廃棄物埋設構造。

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