JP4031976B2 - Incineration ash stabilization method - Google Patents
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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12m3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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for stabilizing incineration ash for performing early stabilization of incineration ash generated from waste incinerated by an incinerator.
[0002]
[Prior art]
General household waste that is incinerated in an incinerator is reduced in volume and volume by incineration, and is landfilled as incinerated ash in a final disposal site. The surface of the incinerated ash buried in the disposal site is covered with cover soil every certain amount. The disposal site is open-air, and if left in that state, it is exposed to rain, and rainwater penetrates into the incineration ash. The pollutants contained in the incineration ash are gradually eluted into the rainwater, collected as leachate at the bottom of the disposal site, detoxified by the purification facility provided near the disposal site, and discharged.
[0003]
This purification process is continued until the quality of the leachate is stabilized even after the facility is closed. When a high-quality soil covering material excellent in air permeability such as molten slag is used, bases and metals out of pollutants are eluted in a relatively short period of time (see Patent Document 1).
[0004]
However, the liquidity (PH) of incineration ash and the organic substances (BOD, COD) contained in the incineration ash require a long period of time for stabilization. The processing facilities had to continue to operate for a long time, and the maintenance cost was high.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2001-212537
[Problems to be solved by the invention]
By the way, general household waste is incinerated in an incinerator without sorting, and in the process, halogenated gas such as hydrogen chloride, various acid gases such as sulfide or sulfuric acid gas, nitric acid gas are generated, and damage to the furnace wall and acid gas are generated. Because environmental problems such as discharge occur, incineration treatment is performed while blowing slaked lime that easily forms salts by reacting with various acids as a neutralizing material, and it is neutralized by acid-base reaction The excessive amount of lime is fired as it is and mixed in the incinerated ash.
[0007]
On the other hand, the leachate generated in the final disposal site is highly basic due to an excessive amount of lime, and it takes a long time to stabilize the liquidity to neutrality. In other words, the lime contained in the incinerated ash is a substance that reacts with carbon dioxide gas to chemically change to calcium carbonate that exhibits self-hardening, but dissolves in water to produce basic ions, so it is simply landfilled. As a result, it took a long time to stabilize the liquid.
[0008]
The present invention solves the above problems, the purpose of which is to stabilize the incineration ash by which the lime content in the incineration ash is consolidated early, thereby achieving early stabilization of the leachate. It provides a method.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the method of the present invention, in a waste disposal site under a cover, is left for a predetermined period in a state where an aerobic state is maintained by alternately burying waste incineration ash and air-permeable covering material. After consolidating the lime contained in the incinerated ash, water is sprayed on the incinerated ash and the breathable soil covering material, and the leachate is drained outside the waste disposal site. is there. Therefore, in the method of the present invention, the lime component contained in the incinerated ash comes into contact with the carbon dioxide component in the air, chemically changes to calcium carbonate to form a water-insoluble crystal, and in the formation process, Since fine particles in the incinerated ash are taken in, clogging due to the fine particles is reduced, and the ventilation condition is improved.
[0010]
Moreover, in this invention, stabilization can be promoted more by sending air in the said waste disposal site.
[0011]
Furthermore, in the present invention, the watering is performed by infiltrating rain water by removing the lid from the waste disposal site, so that no special watering means is required.
[0012]
Furthermore, in the present invention, since the air-permeable covering material is a molten slag, air permeability and water permeability are improved, and since the particle surface is smooth, clogging by microorganisms is less likely to occur, and the inside is uniform. Stabilization can be achieved.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a waste final disposal site to which the method of the present invention is applied.
[0014]
This
[0015]
Moreover, in this Embodiment, the roof 11 of a truss assembly structure is arrange | positioned so that a movement in the direction orthogonal to the paper surface of a figure is carried out so that the
[0016]
In the figure, only one
[0017]
After the completion of the construction, the
[0018]
In the above, it is desirable to use a molten slag fine material for at least one of the filling material for the protective soil 7 and the sandbag 8, the intermediate covering
[0019]
After the entire landfill process is completed and the
[0020]
Note that the air supply method may be natural air supply using natural ventilation, or forced air supply by connecting the air supply pipe 9 to a compressor or the like.
[0021]
Here,
[0022]
In addition, fine particles in the incinerated ash in this changing process are taken into the generated calcium carbonate crystals, and clogging due to the fine particles is reduced, and the ventilation condition is improved. During this time, rain does not penetrate into the
[0023]
After leaving it in this state for a predetermined period (for example, March 1 year), move the roof 11 and remove it from the waste disposal site to make it an open-air state. Infiltrate rainwater into the
[0024]
The permeated water is not assimilated into calcium carbonate, dissolves only water-soluble substances, becomes leachable water, and is collected through a leachate collection pipe 6 in a purification treatment facility (not shown) provided downstream of the
[0025]
This treatment will continue until it falls below the water quality standard, but the amount of soluble components is reduced by the amount assimilated to calcium carbonate. Therefore, the operation period of the processing facility after the
[0026]
In addition, the leaving period under the cover and the removal of the roof 11 are determined according to the scale of the
[0027]
【Example】
Six test apparatuses shown in FIG. 2 were produced, watering conditions were changed, and the quality of leachate discharged from each apparatus and its transition were measured.
[0028]
The test apparatus is 2.0 × 2.0 × 3.0 m in length, width and height, respectively, and has a capacity of 12 m and 3 liters. The
[0029]
Table 1 shows the test conditions of each sample.
[0030]
[Table 1]
[0031]
As shown in Table 1, watering after completion of each test apparatus started from June 2000 for NO.1 to 5 and continued for 2 years until June 2002. On the other hand, only No. 6 according to the present invention was left under non-watering conditions for one year and three months from the start time in June of the same year, started watering in September 2001, and further from December of the same year. Aeration started.
[0032]
The measurement was performed at a rate of 1 to 2 months / time at the beginning of watering, and thereafter 3 to 6 months / time, and various measurements including pH were performed. The measurement items are PH, electrical conductivity, dissolved oxygen concentration, suspended substance concentration, BOD, COD, total nitrogen concentration, and ammoniacal nitrogen concentration.
[0033]
As for pH in the final state, only NO.6 of the present invention falls within the range of the Prime Minister's Ordinance Drainage Standard (pH 5.8 to 8.6), BOD and COD are below the drainage standard, and the situation in the soil tank is favorable. On the other hand, in NO.1 to NO.5, the pH is about 10 to 11 and exceeds the standard, and the alkali elution is in a continuous state.
[0034]
Moreover, in NO.1-NO.5, it was confirmed that pH10-11, BOD, COD changed more than the drainage standard, and the situation in the earth tub remained anaerobic.
[0035]
The time-dependent change of the measured value in each above inspection item is shown in FIGS. As is clear from each figure, the NO.6 sample of the present invention has a slow watering time, but the numerical value at the time of starting watering is high in all test items, but decreases rapidly in a short period of time. Thus, it was below the drainage standard for each test item, and the effect of the initial air supply was confirmed.
[0036]
In addition, the NO. 4 sample with an extremely large amount of water spray showed no significant difference from the other samples except that only a decrease in dissolved oxygen was significant. Further, only the NO.3 sample used ordinary soil as the covering material, but even in this case, no significant difference from other samples was observed in the non-vented state.
[0037]
【The invention's effect】
As is clear from the above explanation, in the method for stabilizing incineration ash according to the present invention, the lime content contained in the incineration ash is consolidated early, thereby achieving early stabilization of leachate. it can. Moreover, since it is not necessary to sprinkle until stabilization, it is possible to reduce the man-hours for managing sprinkling.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a waste disposal site to which the method of the present invention is applied.
FIG. 2 is a schematic view of a test apparatus used in an example of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing the change over time in the pH of leachate in each sample.
FIG. 4 is a graph showing changes over time in BOD of leachate in each sample.
FIG. 5 is a graph showing the change over time in CODMn of leachate in each sample.
[Explanation of symbols]
1 Waste disposal site 7 Protective soil 9
12
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