JP7306927B2

JP7306927B2 - 二酸化炭素固定化工法

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Publication number: JP7306927B2
Application number: JP2019166262A
Authority: JP
Inventors: 智弘山崎
Original assignee: Toyo Construction Co Ltd
Current assignee: Toray Engineering Co Ltd
Priority date: 2019-09-12
Filing date: 2019-09-12
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2039-09-12
Also published as: JP2021041350A

Description

本発明は、廃棄物の海面処分場を利用する二酸化炭素固定化工法に関するものである。

近年、地球温暖化が進行していることから、二酸化炭素の固定化技術の開発が急がれている。海域におけるそのような固定化技術の１つとして、「ブルーカーボン」に関する取り組みが挙げられる。「ブルーカーボン」とは、沿岸域に生息するアマモやコンブ等の海草・海藻類が光合成と共に二酸化炭素を吸収するメカニズムを利用するものであり、人工的に藻場を造成する等して、多くの二酸化炭素を削減することを目的としている。例えば特許文献１は、そのような「ブルーカーボン」について言及している。

特開２０１９－２４３７７号公報

しかしながら、海草・海藻類を利用する「ブルーカーボン」は、海草・海藻に貯蓄された二酸化炭素が、例えばアマモの場合は枯れて土壌中で分解されると再び環境中に放出されてしまい、又、コンブの場合は食用として消費されると再び生活環境圏に還流されてしまう。従って、一時的には二酸化炭素の削減に寄与するが、恒久的には、枯れた海草・海藻が海底深くに埋没しない限り、地上の二酸化炭素の削減に寄与しないことになる可能性がある。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、二酸化炭素を化学反応により半永久的に削減することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）焼却灰と飛灰と石炭灰とのうちの少なくとも１つを含む廃棄物が、保有水中の水底に堆積した状態の海面処分場を利用する二酸化炭素固定化工法であって、海面処分場への廃棄物の埋立が進行している段階で、海面処分場からポンプにより揚水した保有水をナノバブル発生手段へ供給すると共に、二酸化炭素をナノバブル発生手段へ供給し、ナノバブル発生手段により保有水に対して二酸化炭素を含むナノバブルを混気した後、二酸化炭素を含むナノバブルが混気された保有水をナノバブル発生手段から海面処分場へ送水して、海面処分場の保有水中に二酸化炭素を溶かし込むことで、廃棄物からアルカリ成分が溶出した保有水を中和反応させ、炭酸塩として二酸化炭素を固定化する二酸化炭素固定化工法（請求項１）。

本項に記載の二酸化炭素固定化工法は、焼却灰と飛灰と石炭灰とのうちの少なくとも１つを含む廃棄物が、保有水中の水底に堆積した状態の廃棄物の海面処分場を利用するものであって、海面処分場に対する廃棄物による埋立が進行している段階で、海面処分場からポンプにより揚水した保有水をナノバブル発生手段へ供給すると共に、二酸化炭素をナノバブル発生手段へ供給し、ナノバブル発生手段により保有水に対して二酸化炭素を含むナノバブルを混気した後、二酸化炭素を含むナノバブルが混気された保有水をナノバブル発生手段から海面処分場へ送水して、海面処分場の保有水中に二酸化炭素を溶かし込むものである。すなわち、焼却灰や飛灰や石炭灰等を含む廃棄物が投入された保有水は、廃棄物からアルカリ成分が溶出しており、又、外海に漏洩することなく海面処分場内にとどまるため、ｐＨが上昇している。そのような保有水に対して二酸化炭素を溶かし込み、保有水を中和反応させることにより、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム等の炭酸塩として、二酸化炭素を固定化するものである。炭酸塩として固定化された二酸化炭素は、海面処分場の埋立完了後も場内に残存し、場外に放出されることなく半永久的にとどまることになる。このように、二酸化炭素の固定化プラントとして海面処分場を利用することで、多量の二酸化炭素が半永久的に固定化されるものとなり、二酸化炭素の削減に寄与するものとなる。しかも、二酸化炭素によって中和反応が促進された保有水は、ｐＨが低下されるため、埋立完了後に埋立地盤中に間隙水として残存する保有水のｐＨも低下される。これにより、海面処分場の埋立完了後に浸出する浸出水のｐＨも低下されるため、埋立完了から廃止までの期間が短縮されることとなり、埋立地盤の早期安定化に貢献するものとなる。

（２）上記（１）項において、保有水中に二酸化炭素を溶かし込む工程と併せて或いは別々に、海面処分場の管理水位以深に堆積している廃棄物を攪拌する工程を行う二酸化炭素固定化工法（請求項２）。
本項に記載の二酸化炭素固定化工法は、保有水中に二酸化炭素を溶かし込む工程と併せて或いは別々に、海面処分場の管理水位以深に堆積している廃棄物を攪拌する工程を行うものである。この工程を、例えば浚渫船等を用いて海面処分場内を移動しながら行うことにより、場内の広い範囲に堆積している廃棄物を攪拌するものである。廃棄物の攪拌には、ポンプを利用した廃棄物の吸い上げ及び再投入や、水圧による廃棄物の巻き上げ等、任意の方法を利用してよい。このように堆積廃棄物を攪拌することで、二酸化炭素を溶かし込む工程により中和反応が進んでアルカリ成分が減少した保有水中に、廃棄物からアルカリ成分を意図的に溶解させ、保有水のｐＨを再び上昇させる。その上で、二酸化炭素を溶かし込む工程を行うことにより、より多くの二酸化炭素が炭酸塩として固定化されることになり、二酸化炭素の削減量が増大するものである。

しかも、海面処分場には新たな廃棄物が順次投入されるため、堆積廃棄物の攪拌工程及び二酸化炭素を溶かし込む工程を繰り返し行うことで、より一層多くの二酸化炭素が固定化されるものである。ここで、海面処分場では、従来、堆積した廃棄物をあまり動かないように取り扱うことが多いため、廃棄物にアルカリ成分が残存し、これが埋立地盤の早期安定化を阻む一因になっていた。しかしながら、本項に記載の二酸化炭素固定化工法は、従来と異なり、堆積廃棄物を積極的に攪拌することにより、保有水へのアルカリ成分の溶出を促進させ、廃棄物を効果的に浄化させるものである。そして、埋立地盤の早期安定化に、より一層貢献するものとなる。なお、二酸化炭素を溶かし込む工程と併せて堆積廃棄物の攪拌工程を行う場合は、例えば、堆積廃棄物を保有水と共に吸い上げ、そこに二酸化炭素を溶かし込んだ後、海面処分場内に返流するといった方法を行えばよい。

（３）上記（１）（２）項において、保有水中に溶かし込む二酸化炭素として、大気中の二酸化炭素と、海面処分場の近隣施設から排出される排ガス中の二酸化炭素と、ボンベに圧縮された液化二酸化炭素とのうち、少なくとも１つを利用する二酸化炭素固定化工法（請求項３）。
本項に記載の二酸化炭素固定化工法は、保有水中に溶かし込む二酸化炭素として、大気に含まれる二酸化炭素と、各種の工場や火力発電所等の、海面処分場の近隣施設から排出される排ガスに含まれる二酸化炭素と、ボンベに圧縮された液化二酸化炭素とのうち、少なくとも１つを利用するものである。大気中の二酸化炭素を利用する場合は、安価且つ容易な方法で利用されるものとなり、近隣施設の排ガス中の二酸化炭素を利用する場合は、その施設の二酸化炭素の排出量削減に寄与するものとなる。一方、ボンベに圧縮された液化二酸化炭素を利用する場合は、保有水中に効率よく多量の二酸化炭素が溶かし込まれることになる。

（４）上記（１）から（３）項において、二酸化炭素を含むナノバブル（もしくはウルトラファインバブルともいう）を保有水中に送り込んで曝気することで、保有水中に二酸化炭素を溶かし込む二酸化炭素固定化工法（請求項４）。
本項に記載の二酸化炭素固定化工法は、保有水中に二酸化炭素を溶かし込む方法として、二酸化炭素を含むナノバブルを保有水中に送り込んで曝気する方法を実行するものである。ここで、ナノバブルとは、直径がナノメートルオーダー（１μメートル未満）のサイズの気泡であり、水中では浮上方向の移動速度よりもブラウン運動にて不規則に移動する速度の方が速いものである。従って、二酸化炭素を含むナノバブルが保有水中に送り込まれると、そのナノバブルはすぐに水面に到達することはなく、長時間保有水中に滞留することになる。そのため、ナノバブル中の二酸化炭素が保有水中に溶解する時間が十分に確保され、吸気された二酸化炭素と保有水中のアルカリ成分との中和反応が効率的に行われるものとなる。

（５）上記（４）項において、海面処分場内に堆積している廃棄物の近傍から揚水した保有水に、前記ナノバブルを混気して揚水した水深と同じ水深以深へと送水する二酸化炭素固定化工法（請求項５）。
本項に記載の二酸化炭素固定化工法は、海面処分場内に堆積している廃棄物の近傍から保有水を揚水し、揚水した保有水に二酸化炭素を含むナノバブルを混気した後、混気した保有水を海面処分場内へ送水するものである。このとき、ナノバブルを混気した水塊を送水する際には、混気する前の保有水を揚水した水深と同じか、それよりも深い水深へと送水するものである。ここで、ナノバブルを混気すると保有水の海水密度は若干小さくなる。又、海面処分場内の保有水は、廃棄物からの塩類の溶出により、底層には海水密度の重たい水塊が滞留し、塩分躍層が発生している場合がある。すなわち、水深によって海水密度が異なり、水深が深いほど海水が重くなっている場合がある。このため、例えば、比較的浅い水深にあった密度の軽い海水（保有水）にナノバブルを混気して更に密度を軽くした水塊を、密度の重い海水がある深い水深に送水すると、送水したナノバブル混合水塊は海水密度が軽いため、ナノバブルと共に直ちに上方に移流してしまい、ナノバブルの溶解時間が十分に確保できない虞がある。そこで、本項に記載の二酸化炭素固定化工法は、ナノバブルを混気する保有水を揚水する水深と送水する水深とを同じ、もしくは送水する水深を揚水する水深より深くにすることで、二酸化炭素を含むナノバブルが保有水中に長時間滞留するものとなり、二酸化炭素の溶解時間及び保有水内での中和時間が効果的に確保されるものである。

しかも、保有水を揚水及び送水する水深を、海面処分場内に堆積している廃棄物の近傍という深い水深にすることにより、比較的浅い水深の場合よりも、二酸化炭素が溶解し、アルカリ成分と中和反応する時間が長く確保されるものである。更に、水底に廃棄物が堆積した海面処分場の保有水中では、水流がほとんど発生しないため、上記（２）項に記載した堆積廃棄物の攪拌工程を行う場合を除き、廃棄物から溶出するアルカリ成分の量が、水面から廃棄物が堆積した水底へ近くなるに従い多くなる傾向にある。このため、海面処分場の中でも特にアルカリ成分の量が多い水深の保有水に、二酸化炭素を含むナノバブルを混気することにより、二酸化炭素の固定化を効率よく行うものである。

本発明は上記のような構成であるため、二酸化炭素を化学反応により半永久的に削減することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法を概略的に示すイメージ図である。本発明の第２の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法を概略的に示すイメージ図である。本発明の第３の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法を概略的に示すイメージ図である。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づいて説明する。なお、図面の全体にわたって、同一部分や相当する部分は、同一符号で示している。
図１～図３は、夫々、本発明の第１～第３の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法を概略的に示している。各図に示された海面処分場１０は、遮水護岸又は岸壁１８により囲われた海水を保有水１２として、外海１６に隣接して作られたものであり、焼却灰や飛灰や石炭灰等を含む廃棄物１４による埋立が進行している段階の、保有水１２中の水底に廃棄物１４が堆積した状態である。海面処分場１０では、廃棄物１４の埋立によって保有水１２の水位が上昇するため、保有水１２の一部を余剰水として排水する必要があるが、そのような余剰水を揚水して浄化処理した後に外海１６へ放流する設備等は、図１～図３での図示を省略している。又、海面処分場１０は、最終的に、保有水１２の管理水位を超えるまで廃棄物１４が堆積して、埋立が完了するものである。
次に、各実施の形態について、個別に説明する。

まず、図１に示す本発明の第１の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法について説明する。図１において、海面処分場１０には、ポンプ船やドラグサクション船等のポンプ式の浚渫船２０が配置されており、この浚渫船２０により、吸入管２２を介して、海面処分場１０内に堆積した廃棄物１４を、その周辺の保有水１２と共に吸い上げている。浚渫船２０は、二酸化炭素供給手段３０とナノバブル発生手段３２とを搭載しており、二酸化炭素供給手段３０には、二酸化炭素を含む大気中の空気を圧縮して供給するコンプレッサや、圧縮された液化二酸化炭素を供給するボンベ等が使用される。そして、吸入管２２を介して吸い上げられた廃棄物１４及び保有水１２を含む泥状体に対して、ナノバブル発生手段３２により、二酸化炭素供給手段３０から供給される二酸化炭素等をナノバブルにして混気している。その後、二酸化炭素を含むナノバブルが混気された泥状体を、放出管２４を介して海面処分場１０内に放出している。

すなわち、本発明の第１の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、海面処分場１０への廃棄物１４による埋立が進行している段階で、吸い上げた泥状体にナノバブル化した二酸化炭素を混気して放出することで、保有水１２中へ二酸化炭素を溶かし込む工程と、堆積した廃棄物１４を攪拌する工程とを、同時に行うものである。このとき、浚渫船２０を海面処分場１０内の様々な場所に移動させて作業を行うことが好ましい。なお、ナノバブル発生手段３２には、二酸化炭素を含むナノバブルを発生できるものであれば任意のナノバブル発生装置を使用でき、浚渫船２０には、例えばグラブ式等の、ポンプ式とは別の浚渫船や、台船上に配置したサンドポンプなど簡易な設備を用いてもよい。

次に、図２に示す本発明の第２の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法について説明する。図２において、海面処分場１０には、保有水１２上に平台船４０が浮かべられており、平台船４０上には、図１の実施形態と同様の二酸化炭素供給手段３０及びナノバブル発生手段３２が搭載され、更に、ポンプ３４等の設備が搭載されている。ポンプ３４には、保有水１２中の水底に堆積している廃棄物１４の近傍へと延びる揚水管４２が接続され、揚水管４２を介してポンプ３４により揚水された保有水１２が、ナノバブル発生手段３２へ供給されている。ナノバブル発生手段３２には、ポンプ３４からの保有水１２に加えて、二酸化炭素供給手段３０から二酸化炭素が供給されており、保有水１２に対する二酸化炭素を含むナノバブルの混気が、ナノバブル発生手段３２により行われる。そして、ナノバブル発生手段３２に接続された、保有水１２中の水底に堆積している廃棄物１４の近傍へと延びる送水管４４を介して、二酸化炭素を含むナノバブルが混気された保有水１２が送水されている。

すなわち、本発明の第２の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法では、海面処分場１０への廃棄物１４による埋立が進行している段階で、ナノバブル発生手段３２を利用して保有水１２を曝気することで、保有水１２に二酸化炭素を溶かし込んでいる。更に、曝気のためにナノバブルを混気する保有水１２を、廃棄物１４が堆積している比較的深い水深から揚水すると共に、それと同程度の水深以深にナノバブルを混気した保有水１２を送水している。このとき、曳航船等により平台船４０を海面処分場１０内の様々な場所に移動させながら、作業を行うことが好ましい。又、揚水管４２及び送水管４４は、保有水１２中の水底に堆積した廃棄物１４の上部まで延びているが、徐々に上方へ堆積する廃棄物１４に対応するように、例えば、揚水管４２及び送水管４４の、平台船４０から下方へ延びる部位を、フレキシブルな材料で構成したり、複数の配管を取り外し可能に接続して構成したりして、上下方向の長さを徐々に短くできるようにすることが好ましい。なお、ポンプ３４には、適切な性能を有する任意のポンプを使用すればよい。

続いて、図３を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法について説明する。図３に示す海面処分場１０では、遮水護岸又は岸壁１８上に、図１及び図２の実施形態と同様のナノバブル発生手段３２と、図２の実施形態と同様のポンプ３４とが設置されている。ポンプ３４には、保有水１２中の水底に堆積している廃棄物１４の近傍へと延びる揚水管４２が接続され、揚水管４２を介してポンプ３４により揚水された保有水１２が、ナノバブル発生手段３２へ供給されている。ナノバブル発生手段３２には、ポンプ３４からの保有水１２に加えて、海面処分場１０の近隣施設５０から排ガス管５４を介して、二酸化炭素を含む排ガスが供給されている。ここで、海面処分場１０は臨海部に築造されることが多く、火力発電所や石油工場等の大規模施設が隣接している可能性が高いため、そのような近隣施設５０から排ガスを導流して使用する。そして、上記のようにして供給される排ガス中の二酸化炭素を、ナノバブル発生手段３２によりナノバブル化して、ポンプ３４から供給される保有水１２へ混気している。その後、ナノバブル発生手段３２に接続された、保有水１２中の水底に堆積している廃棄物１４の近傍へと延びる送水管４４を介して、二酸化炭素を含むナノバブルが混気された保有水１２が送水されている。

すなわち、本発明の第３の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法では、海面処分場１０への廃棄物１４による埋立が進行している段階で、図２の実施形態と同様に、ナノバブル発生手段３２を利用して保有水１２を曝気することで、保有水１２に二酸化炭素を溶かし込んでいる。更に、曝気のためにナノバブルを混気する保有水１２を、廃棄物１４が堆積している比較的深い水深から揚水すると共に、それと同程度の水深にナノバブルを混気した保有水１２を送水している。しかしながら、図３の実施形態は、図２の実施形態と異なり、ナノバブル化する二酸化炭素に、近隣施設５０から提供される排ガス中の二酸化炭素を利用しており、又、ナノバブル発生手段３２とポンプ３４とが、遮水護岸又は岸壁１８上に設置されている。なお、揚水管４２及び送水管４４は、図２の実施形態と同様に、上下方向の長さを徐々に短くできるよう構成することが好ましい。

ここで、本発明の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、図１～図３の実施形態に限定されるものではない。例えば、図１の実施形態では、保有水１２中へ二酸化炭素を溶かし込む工程と、堆積した廃棄物１４を攪拌する工程とを同時に行っているが、堆積した廃棄物１４の攪拌工程を、二酸化炭素を溶かし込む工程と別に行ってもよい。すなわち、堆積した廃棄物１４を攪拌することのみを目的として、浚渫船２０により廃棄物１４を吸い上げて返流してもよく、バケットで掬い上げて放してもよい。又、その他の任意の手段により、堆積した廃棄物１４を巻き上げてもよい。このような場合、保有水１２中へ二酸化炭素を溶かし込む工程には、図２や図３に示したような方法を用いればよい。更に、図１～図３の実施形態で示した、保有水１２中へ二酸化炭素を溶かし込む方法のうち、２つ以上の任意の方法を組み合わせて同時に行ってもよい。又、図３に示したような近隣施設５０から提供される排ガスを、図１の浚渫船２０や図２の平台船４０へ供給できるようにしてもよい。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、図１～図３に示すように、廃棄物１４の海面処分場１０を利用するものであって、海面処分場１０に対する廃棄物１４による埋立が進行している段階で、海面処分場１０の保有水１２中に二酸化炭素を溶かし込むものである。すなわち、焼却灰や飛灰や石炭灰等を含む廃棄物１４が投入された保有水１２は、廃棄物１４からアルカリ成分が溶出しており、又、外海１６に漏洩することなく海面処分場１０内にとどまるため、ｐＨが上昇している。そのような保有水１２に対して二酸化炭素を溶かし込み、保有水１２を中和反応させることにより、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム等の炭酸塩として、二酸化炭素を固定化するものである。

炭酸塩として固定化された二酸化炭素は、海面処分場１０の埋立完了後も場内に残存し、場外に放出されることなく半永久的にとどまることになる。このように、二酸化炭素の固定化プラントとして海面処分場１０を利用することで、多量の二酸化炭素を半永久的に固定化することができ、二酸化炭素の削減に寄与することが可能となる。一例として、本発明の発明者の試算では、アマモを利用したブルーカーボンと比較して、条件にもよるが、単位面積当たりでおよそ３倍の二酸化炭素を固定化できるとされている。しかも、二酸化炭素によって中和反応が促進された保有水１２は、ｐＨが低下されるため、埋立完了後に埋立地盤中に間隙水として残存する保有水１２のｐＨも低下することができる。これにより、海面処分場１０の埋立完了後に浸出する浸出水のｐＨも低下されるため、埋立完了から廃止までの期間を短縮することができ、埋立地盤の早期安定化に貢献し、早期に跡地利用することも可能となる。

又、本発明の第１の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、図１に示すように保有水１２中に二酸化炭素を溶かし込む工程と併せて、或いは別々に、海面処分場１０の管理水位以深に堆積している廃棄物１４を攪拌する工程を行うものである。この工程を、例えば浚渫船２０や平台船上のサンドポンプ等を用いて海面処分場１０内を移動しながら行うことにより、場内の広い範囲に堆積している廃棄物１４を攪拌することができる。このように堆積廃棄物１４を攪拌することで、二酸化炭素を溶かし込む工程により中和反応が進んでアルカリ成分が減少した保有水１２中に、廃棄物１４からアルカリ成分を意図的に溶解させることができ、保有水１２のｐＨを再び上昇させることができる。その上で、二酸化炭素を溶かし込む工程を行うことにより、より多くの二酸化炭素を炭酸塩として固定化することができるため、二酸化炭素の削減量を増大させることができる。

しかも、海面処分場１０には新たな廃棄物１４が順次投入されるため、堆積廃棄物１４の攪拌工程及び二酸化炭素を溶かし込む工程を繰り返し行うことで、より一層多くの二酸化炭素を固定化することが可能となる。ここで、海面処分場１０では、従来、堆積した廃棄物１４をあまり動かないように取り扱うことが多いため、廃棄物１４にアルカリ成分が残存し、これが埋立地盤の早期安定化を阻む一因になっていた。しかしながら、本発明の第１の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、従来と異なり、堆積廃棄物１４を積極的に攪拌することにより、保有水１２へのアルカリ成分の溶出を促進させ、廃棄物１４を効果的に浄化させることができる。そして、埋立地盤の早期安定化に、より一層貢献することが可能となる。

更に、本発明の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、保有水１２中に溶かし込む二酸化炭素として、大気に含まれる二酸化炭素と、各種の工場や火力発電所等の、海面処分場１０の近隣施設５０から排出される排ガスに含まれる二酸化炭素と、ボンベに圧縮された液化二酸化炭素とのうち、少なくとも１つを利用するものである。図１及び図２に二酸化炭素供給手段３０として示すように、コンプレッサ等を介して大気中の二酸化炭素を利用する場合は、安価且つ容易な方法で利用することができ、ボンベに圧縮された液化二酸化炭素を利用する場合は、保有水１２中に効率よく多量の二酸化炭素を溶かし込むことができる。一方、図３に示すように、近隣施設５０の排ガス中の二酸化炭素を利用する場合は、その施設５０の二酸化炭素の排出量削減に寄与することができる。

又、本発明の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、保有水１２中に二酸化炭素を溶かし込む方法として、図１～図３に示すようにナノバブル発生手段３２を利用して、二酸化炭素を含むナノバブルを保有水１２中に送り込んで曝気する方法を実行するものである。ナノバブルは、水中では浮上方向の移動速度よりもブラウン運動にて不規則に移動する速度の方が速いため、二酸化炭素を含むナノバブルが保有水１２中に送り込まれると、そのナノバブルはすぐに水面に到達することはなく、長時間保有水１２中に滞留することができる。そのため、ナノバブル中の二酸化炭素が保有水１２中に溶解する時間を十分に確保することができ、吸気された二酸化炭素と保有水１２中のアルカリ成分との中和反応を効率的に行わせることができる。

加えて、本発明の第２及び第３の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、図２及び図３に示すように、海面処分場１０内に堆積している廃棄物１４の近傍から保有水１２を揚水し、揚水した保有水１２に二酸化炭素を含むナノバブルを混気した後、混気した保有水１２を海面処分場１０内へ送水するものである。このとき、ナノバブルを混気した水塊を送水する際には、混気する前の保有水１２を揚水した水深と同じか、それよりも深い水深へと送水するものである。ここで、海面処分場１０内の保有水１２は、廃棄物１４からの塩類の溶出によって塩分躍層が発生している場合、換言すれば、水深によって海水密度が異なり、水深が深いほど海水が重くなっている場合がある。このため、例えば、比較的浅い水深にあった密度の軽い海水（保有水１２）にナノバブルを混気して更に密度を軽くした水塊を、密度の重い海水がある深い水深に送水すると、送水したナノバブル混合水塊は海水密度が軽いため、ナノバブルと共に直ちに上方に移流してしまい、ナノバブルの溶解時間を十分に確保できない虞がある。そこで、本発明の第２及び第３の実施の形態に係る二酸化炭素固定化工法は、ナノバブルを混気した保有水１２を送水する水深を揚水する水深と同じもしくはそれ以深にすることで、二酸化炭素を含むナノバブルを保有水１２中に長時間滞留させることができ、二酸化炭素の溶解時間及び保有水１２内での中和時間を効果的に確保することが可能となる。

しかも、保有水１２を揚水及び送水する水深は、海面処分場１０内に堆積している廃棄物１４の近傍という深い水深であるため、比較的浅い水深の場合よりも、二酸化炭素が溶解し、アルカリ成分と中和反応する時間を長く確保することができる。更に、水底に廃棄物１４が堆積した海面処分場１０の保有水１２中では、水流がほとんど発生しないため、堆積廃棄物１４の攪拌工程を行う場合を除き、廃棄物１４から溶出するアルカリ成分の量が、水面から廃棄物１４が堆積した水底へ近くなるに従い多くなる傾向にある。このため、海面処分場１０の中でも特にアルカリ成分の量が多い水深の保有水１２に、二酸化炭素を含むナノバブルを混気することにより、二酸化炭素の固定化を効率よく行うことができる。

１０：海面処分場、１２：保有水、１４：廃棄物、３０：二酸化炭素供給手段、３２：ナノバブル発生手段、５０：近隣施設

Claims

焼却灰と飛灰と石炭灰とのうちの少なくとも１つを含む廃棄物が、保有水中の水底に堆積した状態の海面処分場を利用する二酸化炭素固定化工法であって、
海面処分場への廃棄物の埋立が進行している段階で、海面処分場からポンプにより揚水した保有水をナノバブル発生手段へ供給すると共に、二酸化炭素をナノバブル発生手段へ供給し、ナノバブル発生手段により保有水に対して二酸化炭素を含むナノバブルを混気した後、二酸化炭素を含むナノバブルが混気された保有水をナノバブル発生手段から海面処分場へ送水して、海面処分場の保有水中に二酸化炭素を溶かし込むことで、廃棄物からアルカリ成分が溶出した保有水を中和反応させ、炭酸塩として二酸化炭素を固定化することを特徴とする二酸化炭素固定化工法。
保有水中に二酸化炭素を溶かし込む工程と併せて或いは別々に、海面処分場の管理水位以深に堆積している廃棄物を攪拌する工程を行うことを特徴とする請求項１記載の二酸化炭素固定化工法。
保有水中に溶かし込む二酸化炭素として、大気中の二酸化炭素と、海面処分場の近隣施設から排出される排ガス中の二酸化炭素と、ボンベに圧縮された液化二酸化炭素とのうち、少なくとも１つを利用することを特徴とする請求項１又は２記載の二酸化炭素固定化工法。
二酸化炭素を含むナノバブルを保有水中に送り込んで曝気することで、保有水中に二酸化炭素を溶かし込むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の二酸化炭素固定化工法。
海面処分場内に堆積している廃棄物の近傍から揚水した保有水に、前記ナノバブルを混気して揚水した水深と同じ水深以深へと送水することを特徴とする請求項４記載の二酸化炭素固定化工法。