JP2006061793A - 廃棄物最終処分場 - Google Patents

Abstract

【課題】 廃棄物最終処分場において、廃棄物の安定化を促進することにある。
【解決手段】 酸素濃縮装置を通して空気の酸素濃度を高め、酸素濃度を高め空気を廃棄物層に供給する廃棄物最終処分場、又は、空気に脈動を付与して、脈動した空気を廃棄物層に供給する廃棄物最終処分場、又は、廃棄物層に超音波を照射しながら廃棄物層に空気を供給する廃棄物最終処分場。
【選択図】 図１

Description

本発明は、例えば埋め立てられた廃棄物を安定化させる廃棄物最終処分場に関するものである。

従来の廃棄物最終処分場では、一般に準好気性埋立てが行われているが、廃棄物の埋立てに１５年程度を要し、廃棄物が安定化して最終処分場が廃止されるまでには、更に１０年〜２０年必要とも言われている。その間、浸出水処理施設を運転しつづけ、施設全体の維持管理を行う必要がある。このため、埋立て終了後、少しでも早く埋立廃棄物を安定化させ、維持管理期間を短縮して費用を低減しようと考え、色々な早期安定化方法が考案されている。その主な方法は、以下のとおりである。
（１）埋立て前に廃棄物を洗い、有機物や重金属などを洗い出すことで、廃棄物中から取り除く方法。
（２）廃棄物中に空気を吹き込み、有機物の分解を促進する方法。
（３）埋立て後、廃棄物層に対して強制的に水を循環させ、有機物や重金属などを溶出させて、安定化を促進する方法。
（４）上記（３）の方法で循環水に過酸化水素水などの強酸化剤を添加し、有機物の分解を強制的に進行させて、安定化を促進する方法。

従来の技術には、以下の問題点があり、殆ど採用されていないのが現状である。
（１）経済的に成り立たない：早期安定化手法を適用することによって、短縮された維持管理期間に相当する維持管理費よりも安価な費用で、早期安定化が実現できなければ、経済的に成り立たないが、殆どの場合、早期安定化の方が費用がかかる。このため、何らかの理由でどうしても早期に安定化させなければならない場合など、適用される場合は特殊なケースに限られていた。
（２）リスクが大きい：過酸化水素水などの強酸化剤を使う方法では、遮水工が破損した場合など、万一強酸化剤や重金属等の有害物質が外部に漏れると地下水等への大きな環境破壊につながり、危険性が高い。
（３）大量の空気を吹き込むと反って安定化が遅れる：埋め立てた廃棄物層へ空気を吹き込む安定化方法では、より早く安定化させるためには、好気性分解微生物への酸素供給を増やし、より活発化させる必要がある。このため、吹き込む空気量を多くすると、廃棄物層内の水分を奪って乾燥化させたり、温度を奪って低温化させるため、反って分解微生物の活動を抑制してしまう可能性が高い。更に、空気を送り込む装置の大型化、消費エネルギー量が増大し、費用の増加にもつながる。
（４）事前に洗浄する方法では、大量の汚水が発生する：処理前に廃棄物を洗浄する方法では、洗浄に大量の水が必要になるため、大量の汚水が発生し、この処理のために、大型の水処理施設が必要となる。従って、イニシャルコスト及びランニングコストが発生することから、維持管理費の低減という初期の目的に合致しない。

なお、廃棄物処分場の機能を長く持続させる方法は、特許文献１に記載されている。

特開２００３−１３６０３２号公報

＜１＞本発明は、廃棄物最終処分場において、廃棄物の安定化を促進することにある。
＜２＞また、本発明は、空気の供給量を少なくして廃棄物の安定化を促進することにある。

＜１＞本発明は、酸素濃縮装置を備え、酸素濃縮装置を通して空気の酸素濃度を高め、廃棄物層に供給することを特徴とする、廃棄物最終処分場にある。
＜２＞また、本発明は、空気に脈動を付与する脈動発生装置を備え、空気に脈動を付与して、脈動した空気を例えばまんべんなく廃棄物層に供給することを特徴とする、廃棄物最終処分場にある。
＜３＞また、本発明は、超音波発振装置を備え、廃棄物層に超音波を照射しながら空気を例えばまんべんなく供給することを特徴とする、廃棄物最終処分場にある。

以上説明したように、本発明の廃棄物最終処分場は、酸素濃縮装置によって高酸素濃度の空気を廃棄物層に供給するため、あるいは、脈動発生装置によって空気を脈動させて例えばまんべんなく廃棄物層に供給できるため、または、超音波発振装置によって空気を振動させて例えばまんべんなく廃棄物層に供給できるため、少ない空気の供給量で廃棄物の安定化を促進することができる。

＜１＞酸素濃縮装置を備えた廃棄物最終処分場
廃棄物最終処分場は、廃棄物を収納できる収納場所、例えば埋立廃棄物などの廃棄物層を有している。図１には、空気中の酸素濃度を高める酸素濃縮装置として気体分離膜装置を用いた廃棄物最終処分場を示している。酸素濃縮装置を用いることにより、廃棄物層の早期安定化を図ることができる。

気体分離膜装置は、膜を使った酸素濃縮装置で排気側をブロアーなどで吸引して負圧にする。これにより生じた吸引側との圧力差などにより排気側の酸素濃度を高めることができる。この気体分離膜装置により、通常酸素濃度または酸素高度が２１％程度である空気を、この濃度よりも高い濃度、例えば３０数％程度に上げることができ、この高濃度酸素の空気を、気体分離膜装置に接続したブロアー、及びこのブロアーに接続して廃棄物層内に挿入した挿気管を通して廃棄物層内に吹き込んで供給する。

高濃度酸素の空気を吹き込むことにより、廃棄物層内部の酸素濃度が高くなり、好気性分解微生物の活動を活発化させる。これにより、埋立廃棄物の安定化を遅らせる要因の１つである廃棄物に含まれる有機成分の分解を早期に完了させることができる。この方法によると、同量の酸素を廃棄物層内に供給する場合、酸素濃縮装置を使わない場合よりも４０％程度少ない空気吹き込み量で済む。

空気の吹き込み量を少なくできるので、空気吹き込みによる廃棄物層内の温度変化や湿度変化が少なくなり、好気性分解微生物に対して良好な環境を保持し易くなる。更に、多量の空気を吹き込むためには、挿気管の管径を太くしたり本数を多くしたりする等、設備の規模を大きくする必要があり、設備費が嵩む問題があったが、この方法ではその必要がない。また、強酸化剤などの薬品類を使用しないので、最終処分場周囲の環境の保護でき、水を使用しないので、水処理施設への負荷も増加させることがなく、しかもより早く廃棄物を安定化できる。酸素濃縮装置として気体分離膜装置を用いれば、特に薬品等の消費材がなく、したがって、残渣の発生もないことから、環境面により優れたものとすることができる。

なお、酸素ボンベなどを用いて酸素を直接供給する方法が考えられるが、この方法では、（１）酸素ボンベなど、高純度の高圧酸素を大量に常設する必要があるため、危険性が高い。（２）安定化期間は数ヶ月から数年に及ぶと考えられるため、この間酸素ボンベを定期的に交換するなど管理が別に必要になり、酸素購入費用とあわせて、かなりのコストアップになる。（３）酸素濃度を調整する装置が別途必要になる。以上の問題があることから、酸素ボンベを使う方法は現実的ではない。

＜２＞酸素濃縮装置を備えた廃棄物最終処分場の変更例１
図２には、酸素濃縮装置として気体分離膜装置を用いた廃棄物最終処分場の変更例１を示している。変更のない部位については説明を省略する。ここでは、ブロアー及び挿気管を通して廃棄物層内に吹き込んだ高濃度酸素の空気が外部に多量に逃げないように、廃棄物層の上部、例えば埋立地表面を上部カバーシートで覆う。空気吹き込みの運転中には、例えば、上部カバーシートの裾を一部捲り上げたり（上部カバーシート内の空気圧によって捲くり上がるように構成してもよい）、あらかじめ上部カバーシートに設けておいた空気抜きバルブを開放するなどして、上部カバーシート内を排気できるように構成する。このように構成することにより、廃棄物層への酸素供給効率が高められるため、空気吹き込みを間欠運転にするなどして低コスト化を図ることできる。

また、例えば、上部カバーシート内または廃棄物層内の酸素濃度を測定し、酸素濃度が、所定値以上のときに空気吹き込みを停止し、所定値を下回った時点で空気吹き込みを再開するように構成してもよい。このように構成すれば、空気吹き込み運転のさらなる効率化を図ることが可能となる。

＜３＞酸素濃縮装置を備えた廃棄物最終処分場の変更例２
図３には、酸素濃縮装置として気体分離膜装置を用いた廃棄物最終処分場の変更例１を示している。変更のない部位については説明を省略する。ここでは、廃棄物層の上部を上部カバーシートで覆い、上部カバーシート内に高濃度酸素の空気を気体分離膜装置から直接的に供給する。一方、廃棄物層内に吸気管を挿入するとともに、この吸気管にブロアーを接続しておく。そして、このブロアーで廃棄物層内の空気を吸引することにより、気体分離膜装置から供給された高濃度酸素の空気を廃棄物層内に広く循環、浸透させる。このような構成によっても、廃棄物層への酸素供給効率を高めることができる。

また、このような場合には、例えば、吸引される空気の酸素濃度を測定し、変更例１と同様に、酸素濃度が、所定値以上のときに空気供給及び吸引を停止し、所定値を下回った時点で空気供給及び吸引を再開するように構成することができる。あるいは、廃棄物層の酸素消費量を予測し、予測した酸素消費量に基づいて、空気供給及び吸引を間欠運転するように構成することもできる。

＜４＞供給空気に脈動を付加する廃棄物最終処分場
図４には、供給空気に脈動を付与することにより、廃棄物層の早期安定化させる廃棄物最終処分場を示している。空気取り込み口にブロアーを接続するとともに、ブロアーの後に脈動発生装置を付加接続し、この脈動発生装置で空気に脈動を付して、挿気管を介して廃棄物層に吹き込む。このような構成により、廃棄物層への空気の浸透をよくすることができる。また、廃棄物層に振動を発生させるため、廃棄物層内の空気道の発生を抑制して、廃棄物層内にまんべんなく空気を供給することができる。そして、対揮発性物質等の空気吹込みによる洗い出し効果、ならびに有機物の分解速度を高めると共に、その影響範囲を拡大できる。

脈動発生装置としては、電磁的にバルブを開閉して発生させる方法や、サイレンのように空気の流れなどを利用して羽を回転させて、その羽で空気の流れを柵状的に遮断し、脈動を発生させる方法がある。脈動の周期は、例えば、０．０１Ｈｚ〜４０，０００Ｈｚ程度が考えられる。

＜５＞廃棄物層に超音波を加え、空気を吹き込む廃棄物最終処分場
図５には、空気を吹き込みながら、廃棄物層に超音波を加えることにより、廃棄物層の早期安定化させる廃棄物最終処分場を示している。空気の吹き込みは、ブロアー及び挿気管で行う。一方、埋立地内に超音波発振子を挿入し、廃棄物層に超音波を加える。これにより、廃棄物層への空気の浸透をよくすることができると共に、廃棄物層に振動を発生させることができるため、廃棄物層内の空気道の発生を抑制して、廃棄物層内にまんべんなく空気を供給することができる。廃棄物層に超音波が伝播し易くするためには、廃棄物層を内部貯留により水没させた方がよく、空気が廃棄物層内を通り易くするためには、水没させない方が良いので、水没や非水没の状態を繰り返すなど、廃棄物の性状や安定化状況を考慮して適宜条件設定を行うと良い。このような構成により、対揮発性物質等の水及び空気による洗い出し効果ならびに有機物の分解速度を高めると共に、空気の通気の影響範囲を拡大できる。

なお、上記の酸素濃縮装置、脈動発生装置、超音波発振子を組合せて使用すると、各装置の作用効果が得られ、より廃棄物の安定化を促進することができる。

酸素濃縮装置を用いた廃棄物最終処分場を示す図 酸素濃縮装置を用いた廃棄物最終処分場の変更例１を示す図 酸素濃縮装置を用いた廃棄物最終処分場の変更例２を示す図 脈動発生装置を用いた廃棄物最終処分場を示す図 超音波発振子を用いた廃棄物最終処分場を示す図

Claims (3)

1. 酸素濃縮装置を備え、
   酸素濃縮装置を通して空気の酸素濃度を高め、廃棄物層に供給することを特徴とする、
   廃棄物最終処分場。
2. 空気に脈動を付与する脈動発生装置を備え、
   空気に脈動を付与して、脈動した空気を廃棄物層に供給することを特徴とする、
   廃棄物最終処分場。
3. 超音波発振装置を備え、
   廃棄物層に超音波を照射しながら空気を供給することを特徴とする、
   廃棄物最終処分場。

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