JPWO2009157501A1 - 有害物質の無害化方法、廃棄物の処分場及び舗装道路 - Google Patents
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Abstract
廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する有害物質が拡散することを適切及び環境に負荷をかけず且つ低コストで防止できる有害物質の無害化方法、廃棄物の処分場及び舗装道路を提供する。廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する重金属や有機汚染物質等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、その透水性粘土鉱物に吸着されるべく、有害物質に対して透水性粘土鉱物を近接及び／又は接触させて配し、吸着固定させる。廃棄物やその焼却灰に、透水性粘土鉱物を混合及び／又は混練することで、その透水性粘土鉱物に有害物質をより効果的に吸着固定させる。
Description
この発明は、廃棄物自体及びその焼却灰や溶融スラグ等の有害物質の無害化方法、その無害化方法を利用した廃棄物の処分場、及び舗装道路に関する。
廃棄物及びその焼却灰を、安全且つ環境に低負荷な条件で土木材料等として再利用又は埋め立てる必要がある。
例えば廃棄物の最終処分場では、廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等の被処分物質を長期に亘って保管することになる。そのため、その被処分物質から溶出する有機汚染物質や重金属等の有害物質によって、土壌や地下水が汚染されることを防止する必要がある。
例えば廃棄物の最終処分場では、廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等の被処分物質を長期に亘って保管することになる。そのため、その被処分物質から溶出する有機汚染物質や重金属等の有害物質によって、土壌や地下水が汚染されることを防止する必要がある。
これについて従来は、廃棄物及びその焼却灰を溶融スラグ化することにより、これらに含まれる重金属等の有害物質の溶出を抑えて土木材料等として再利用する技術がある。
しかし、この通常の溶融スラグ化の技術は、酸性雨などの条件を考慮すると不溶化技術として不完全であるという問題がある。
しかし、この通常の溶融スラグ化の技術は、酸性雨などの条件を考慮すると不溶化技術として不完全であるという問題がある。
また、従来の廃棄物処分場にあっては、遮水シートを敷くことによって、有害物質の地下浸透の防止を図っている（特許文献１参照）。
しかしながら、遮水シートは、劣化等によって破れる危険性があり、有害物質の拡散を適切に防止できないことが考えられる。
しかしながら、遮水シートは、劣化等によって破れる危険性があり、有害物質の拡散を適切に防止できないことが考えられる。
有害物質の無害化方法、廃棄物の処分場及び舗装道路に関して解決しようとする問題点は、酸性条件下における廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から有害物質が溶出する危険性や、廃棄物処分場における遮水シートが劣化等によって破れる危険性に対し、従来の方法では適切に対応できず、有害物質が拡散することを適切に防止できない点にある。
そこで本発明の目的は、廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する有害物質が拡散することを適切及び環境に負荷をかけず且つ低コストで防止できる有害物質の無害化方法、廃棄物の処分場及び舗装道路を提供することにある。
そこで本発明の目的は、廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する有害物質が拡散することを適切及び環境に負荷をかけず且つ低コストで防止できる有害物質の無害化方法、廃棄物の処分場及び舗装道路を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために次の構成を備える。
本発明にかかる有害物質の無害化方法の一形態によれば、廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する重金属や有機汚染物質等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、該透水性粘土鉱物に吸着されるべく、前記有害物質に対して前記透水性粘土鉱物を近接及び／又は接触させて配し、吸着固定させる。
本発明にかかる有害物質の無害化方法の一形態によれば、廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する重金属や有機汚染物質等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、該透水性粘土鉱物に吸着されるべく、前記有害物質に対して前記透水性粘土鉱物を近接及び／又は接触させて配し、吸着固定させる。
また、本発明にかかる有害物質の無害化方法の一形態によれば、前記廃棄物やその焼却灰に、前記透水性粘土鉱物を混合及び／又は混練することで、該透水性粘土鉱物に前記有害物質を吸着固定させることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる有害物質の無害化方法の一形態によれば、前記有害物質が吸着固定された前記透水性粘土鉱物を溶融することを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる有害物質の無害化方法の一形態によれば、前記有害物質が吸着固定された前記透水性粘土鉱物を溶融することを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる有害物質の無害化方法の一形態によれば、埋め立て処分場や容器等の収容空間をつくる内底面部や内側面部に、前記透水性粘土鉱物の吸着層を設け、前記有害物質を吸着固定させることで、前記有害物質の溶出による拡散を防止することを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる有害物質の無害化方法の一形態によれば、前記透水性粘土鉱物が少なくともアロフェン及び／又はイモゴライトを含むものであることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる廃棄物の処分場の一形態によれば、前記の有害物質の無害化方法が用いられるように、前記透水性粘土鉱物の吸着層が設けられている。
また、本発明にかかる廃棄物の処分場の一形態によれば、前記透水性粘土鉱物が、覆土の少なくとも一部に用いられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる廃棄物の処分場の一形態によれば、前記透水性粘土鉱物が、覆土の少なくとも一部に用いられていることを特徴とすることができる。
また、本発明にかかる舗装道路の一形態によれば、廃棄物やその焼却灰が溶融されて形成された溶融スラグ等が、内層の積層材の一部として敷かれて舗装される舗装道路であって、前記溶融スラグ等から溶出する重金属等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、該透水性粘土鉱物に吸着されるように、前記溶融スラグ等が敷かれた層より下層に、前記透水性粘土鉱物の吸着層が敷かれて設けられている。
本発明の有害物質の無害化方法、廃棄物の処分場及び舗装道路によれば、廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する有害物質が拡散することを適切及び環境に負荷をかけず且つ低コストで防止できるという特別顕著な効果を奏する。
本発明は、透水性粘土鉱物について、透水性を有すると共に有害物質を吸着固定する性質を見い出し、その性質を利用したものである。
なお、低透水性の粘土鉱物であっても、重金属等の有害物質を吸着することができるため、有害物質の無害化が可能である。但し、透水性粘土鉱物は、より優れた吸着性を有するため、有害物質の無害化を効率的に行うことができる。
なお、低透水性の粘土鉱物であっても、重金属等の有害物質を吸着することができるため、有害物質の無害化が可能である。但し、透水性粘土鉱物は、より優れた吸着性を有するため、有害物質の無害化を効率的に行うことができる。
以下、本発明にかかる有害物質の無害化方法、廃棄物の処分場及び舗装道路の最良の形態例を添付図面（図１〜３）に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明にかかる廃棄物の処分方法の形態例を示すシステムの説明図である。図２は本発明にかかる廃棄物の処分場の形態例を示す断面図である。図３は本発明にかかる廃棄物を再利用する舗装道路の形態例を示す断面図である。
図１は本発明にかかる廃棄物の処分方法の形態例を示すシステムの説明図である。図２は本発明にかかる廃棄物の処分場の形態例を示す断面図である。図３は本発明にかかる廃棄物を再利用する舗装道路の形態例を示す断面図である。
廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する重金属や有機汚染物質等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、その透水性粘土鉱物に吸着されるべく、前記有害物質に対して前記透水性粘土鉱物を近接及び／又は接触させて配し、吸着固定させる。これにより、有害物質を好適に固定して、その拡散を防止することができる。
なお、重金属の溶出は、例えば雨水などの水を媒体にしてなされる。また、溶出された重金属の透水性粘土鉱物による吸着作用も、例えば雨水などの水を媒体にしてなされる。
なお、重金属の溶出は、例えば雨水などの水を媒体にしてなされる。また、溶出された重金属の透水性粘土鉱物による吸着作用も、例えば雨水などの水を媒体にしてなされる。
廃棄物やその廃棄物を焼却炉（図１参照）によって燃焼させた後の焼却灰に、透水性粘土鉱物を混合及び／又は混練することで、その透水性粘土鉱物に有害物質（有機汚染物質、重金属等）を効果的に吸着固定させることができる。
透水性粘土鉱物の化学的吸着作用を利用するため、無害化の効果が高い。このように無害化される廃棄物としては、例えば、下水道汚泥がある。
また、透水性粘土鉱物が少なくともアロフェン及び／又はイモゴライトを含むものであることで、有害物質を効果的に吸着固定できる。アロフェンやイモゴライト等は、天然に豊富に存在する透水性粘土鉱物であり、低コストで利用できる。
透水性粘土鉱物の化学的吸着作用を利用するため、無害化の効果が高い。このように無害化される廃棄物としては、例えば、下水道汚泥がある。
また、透水性粘土鉱物が少なくともアロフェン及び／又はイモゴライトを含むものであることで、有害物質を効果的に吸着固定できる。アロフェンやイモゴライト等は、天然に豊富に存在する透水性粘土鉱物であり、低コストで利用できる。
また、廃棄物やその焼却灰に、透水性粘土鉱物を混合及び／又は混練した上で、有害物質が吸着固定された透水性粘土鉱物を溶融炉（図１参照）で溶融してもよい。
このように廃棄物及びその焼却灰を溶融する際に透水性粘土鉱物を混合することで、生成した固化物からの重金属の溶出を酸性条件においても適切に防ぐことができる。
このように廃棄物及びその焼却灰を溶融する際に透水性粘土鉱物を混合することで、生成した固化物からの重金属の溶出を酸性条件においても適切に防ぐことができる。
また、有害物質が吸着された透水性粘土鉱物は、廃棄物やその焼却灰と混合した状態で溶融してもよいし、廃棄物やその焼却灰から透水性粘土鉱物を分離した状態で溶融してもよい。透水性粘土鉱物を分離して溶融することで、溶融固化物の発生量を低減できる。なお、透水性粘土鉱物と、廃棄物やその焼却灰との分離は、その比重差を利用して行うことができる。この分離によって有害物質の除去を実現することもできる。
以上の工程においては、廃棄及びその焼却灰に透水性粘土鉱物を混合するという簡単な操作工程であるため、大がかりな設備を必要としない。
有害物質が吸着された透水性粘土鉱物の溶融化によって、重金属等の有害物質の無害化、不溶化、拡散防止などを効果的に実現できる。また、その溶融固化物は、無害化した土木資材等として好適に再利用できる。
また、廃棄物及びその焼却灰を埋め立て処理する際に透水性粘土鉱物を混合し、有害物質の土壌への浸透を防ぐことができる。豊富に存在する天然の透水性粘土鉱物を利用するため低コストである。
さらに、図２に示すように、埋め立て処分場や容器等の収容空間をつくる内底面部や内側面部（埋め立て処分場の場合は法面部）に、透水性粘土鉱物の吸着層２０（内底面部の吸着層２０Ａ、法面部の吸着層２０Ｂ）を設け、前述した有害物質を吸着固定させることで、その有害物質の溶出による拡散を防止することができる。
さらに、図２に示すように、埋め立て処分場や容器等の収容空間をつくる内底面部や内側面部（埋め立て処分場の場合は法面部）に、透水性粘土鉱物の吸着層２０（内底面部の吸着層２０Ａ、法面部の吸着層２０Ｂ）を設け、前述した有害物質を吸着固定させることで、その有害物質の溶出による拡散を防止することができる。
図２の形態例では、基層５０の上に、低透水性の粘土層４０、透水性粘土鉱物の吸着層２０（２０Ａ及び２０Ｂ）、遮水シート４５、再び透水性粘土鉱物の吸着層２０の順に積層され、その上に廃棄物１０が置かれて覆土（覆土層３０）されている。そして、その上にさらに透水性粘土鉱物の吸着層２０、廃棄物１０、覆土層３０が形成され、埋め戻されている。
この埋め立て処分場では、透水性粘土鉱物の吸着層２０が廃棄物１０に対して浸透する水の下流側に設けられている。このため、たとえ重金属等の有害物質が溶出したとしても、吸着層２０によって好適に吸着・捕捉され、さらに深部の土壌や地下水を汚染することを防止できる。つまり、有害な汚染物質の拡散を好適に防止することができる。そして、透水性粘土鉱物は、水の透過を許容するため、滞留水による問題を生じさせない。
さらに、覆土層３０の少なくとも一部として透水性粘土鉱物を用いてもよい。例えば、透水性粘土鉱物を、覆土に混合することや、覆土として撒けばよい。これによれば、有害物質の吸着容量を高めることができ、その拡散を好適に防止できる。
さらに、覆土層３０の少なくとも一部として透水性粘土鉱物を用いてもよい。例えば、透水性粘土鉱物を、覆土に混合することや、覆土として撒けばよい。これによれば、有害物質の吸着容量を高めることができ、その拡散を好適に防止できる。
また、廃棄物やその焼却灰が溶融されて形成された通常の溶融スラグ等が、内層の積層材の一部として敷かれて舗装される舗装道路にも本発明を適用できる（図３参照）。
例えば、溶融スラグ等から溶出する重金属等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、その透水性粘土鉱物に吸着されるように、溶融スラグ等が敷かれた層６０より下層に、透水性粘土鉱物の吸着層２０が敷かれて設けられているとよい。
例えば、溶融スラグ等から溶出する重金属等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、その透水性粘土鉱物に吸着されるように、溶融スラグ等が敷かれた層６０より下層に、透水性粘土鉱物の吸着層２０が敷かれて設けられているとよい。
実施の形態例としては図３に示すように、先ず、基層５０の上に透水性粘土鉱物の吸着層２０が敷かれて、その上層に溶融スラグ等が敷かれた層６０が設けられている。この溶融スラグ等が敷かれた層６０とは、一般的には砂利や砕石などの土木資材によって舗装の基部となる層であって、溶融スラグが砂利や砕石に代替する土木資材の少なくとも一部として用いられた層になっている。これによれば、廃棄物（溶融スラグ）を土木資材として好適に再利用することができる。
そして、この舗装道路の構成は、その溶融スラグ等が敷かれた層６０の上に再び吸着層２０が設けられ、表層がアスファルト７０で覆われている。
これによれば、下側の吸着層２０によって、溶融スラグから溶出する重金属等の有害物質を吸着固定することができ、上側の吸着層２０によって、アスファルト７０から溶出する有機汚染物質を吸着固定することができる。従って、有害な汚染物質の拡散を好適に防止することができる。そして、透水性粘土鉱物は、水の透過を許容するため、滞留水による問題を生じさせない。
これによれば、下側の吸着層２０によって、溶融スラグから溶出する重金属等の有害物質を吸着固定することができ、上側の吸着層２０によって、アスファルト７０から溶出する有機汚染物質を吸着固定することができる。従って、有害な汚染物質の拡散を好適に防止することができる。そして、透水性粘土鉱物は、水の透過を許容するため、滞留水による問題を生じさせない。
その他の実施例として、廃棄物処理場の覆土等に混合／混練させる処理は、透水性粘土鉱物の有害物質の吸着固定作用を利用した土壌汚染の土地に対する改良材としても利用できる。
一般廃棄物の焼却灰に１５００ｍｇ／ｋｇの硝酸鉛および粒径３００ミクロン以下に乾式粉砕したアロフェンを１０質量％湿式混合し、１００℃にて乾燥後、１５００℃で２時間加熱し溶融させ、室温まで自然冷却することにより溶融固化体を得た。得られた溶融固化体を粉砕し、環境省告示第１９号に基づく土壌含有量調査に係る測定方法により鉛含有量を測定したところ、５５．４ｍｇ／ｋｇを得た。得られた値は土壌汚染対策法第５条第１項の規定に基づく指定区域の指定基準値１５０ｍｇ／ｋｇを大きく下回った。
一般廃棄物の焼却灰に１５００ｍｇ／ｋｇの硝酸鉛および粒径３００ミクロン以下に乾式粉砕したアロフェンを５質量％湿式混合し、１００℃にて乾燥後、１５００℃で２時間加熱し溶融させ、室温まで自然冷却することにより溶融固化体を得た。得られた溶融固化体を粉砕し、環境省告示第１９号に基づく土壌含有量調査に係る測定方法により鉛含有量を測定したところ、７７．６ｍｇ／ｋｇを得た。得られた値は土壌汚染対策法第５条第１項の規定に基づく指定区域の指定基準値１５０ｍｇ／ｋｇを大きく下回った。
一般廃棄物の焼却灰に４５００ｍｇ／ｋｇの硝酸鉛および粒径３００ミクロン以下に乾式粉砕したアロフェンを１０質量％湿式混合し、１００℃にて乾燥後、１５００℃で２時間加熱し溶融させ、室温まで自然冷却することにより溶融固化体を得た。得られた溶融固化体を粉砕し、環境省告示第１９号に基づく土壌含有量調査に係る測定方法により鉛含有量を測定したところ、８６．７ｍｇ／ｋｇを得た。得られた値は土壌汚染対策法第５条第１項の規定に基づく指定区域の指定基準値１５０ｍｇ／ｋｇを大きく下回った。
一般廃棄物の焼却灰に７５００ｍｇ／ｋｇの硝酸鉛および粒径３００ミクロン以下に乾式粉砕したアロフェンを１０質量％湿式混合し、１００℃にて乾燥後、１５００℃で２時間加熱し溶融させ、室温まで自然冷却することにより溶融固化体を得た。得られた溶融固化体を粉砕し、環境省告示第１９号に基づく土壌含有量調査に係る測定方法により鉛含有量を測定したところ、１４０．７ｍｇ／ｋｇを得た。得られた値は土壌汚染対策法第５条第１項の規定に基づく指定区域の指定基準値１５０ｍｇ／ｋｇを下回った。
比較例（アロフェンなしの場合）
一般廃棄物の焼却灰に１５００ｍｇ／ｋｇの硝酸鉛を湿式混合し、１００℃にて乾燥後、１５００℃で２時間加熱し溶融させ、室温まで自然冷却することにより溶融固化体を得た。得られた溶融固化体を粉砕し、環境省告示第１９号に基づく土壌含有量調査に係る測定方法により鉛含有量を測定したところ、４８８．４ｍｇ／ｋｇを得た。得られた値は土壌汚染対策法第５条第１項の規定に基づく指定区域の指定基準値１５０ｍｇ／ｋｇを大きく上回った。
一般廃棄物の焼却灰に１５００ｍｇ／ｋｇの硝酸鉛を湿式混合し、１００℃にて乾燥後、１５００℃で２時間加熱し溶融させ、室温まで自然冷却することにより溶融固化体を得た。得られた溶融固化体を粉砕し、環境省告示第１９号に基づく土壌含有量調査に係る測定方法により鉛含有量を測定したところ、４８８．４ｍｇ／ｋｇを得た。得られた値は土壌汚染対策法第５条第１項の規定に基づく指定区域の指定基準値１５０ｍｇ／ｋｇを大きく上回った。
以上、本発明につき好適な形態例を挙げて種々説明してきたが、本発明はこの形態例に限定されるものではなく、発明の精神を逸脱しない範囲内で多くの改変を施し得るのは勿論のことである。
１０ 廃棄物
２０ 透水性粘土鉱物の吸着層
２０Ａ 透水性粘土鉱物の内底面部の吸着層
２０Ｂ 透水性粘土鉱物の法面部の吸着層
３０ 覆土層
４０ 低透水性の粘土層
４５ 遮水シート
５０ 基層
６０ 溶融スラグ等が敷かれた層
７０ アスファルト
２０ 透水性粘土鉱物の吸着層
２０Ａ 透水性粘土鉱物の内底面部の吸着層
２０Ｂ 透水性粘土鉱物の法面部の吸着層
３０ 覆土層
４０ 低透水性の粘土層
４５ 遮水シート
５０ 基層
６０ 溶融スラグ等が敷かれた層
７０ アスファルト
Claims (8)
- 廃棄物及びその焼却灰や溶融スラグ等から溶出する重金属や有機汚染物質等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、該透水性粘土鉱物に吸着されるべく、前記有害物質に対して前記透水性粘土鉱物を近接及び／又は接触させて配し、吸着固定させることを特徴とする有害物質の無害化方法。
- 前記廃棄物やその焼却灰に、前記透水性粘土鉱物を混合及び／又は混練することで、該透水性粘土鉱物に前記有害物質を吸着固定させることを特徴とする請求項１記載の有害物質の無害化方法。
- 前記有害物質が吸着固定された前記透水性粘土鉱物を溶融することを特徴とする請求項１又は２記載の有害物質の無害化方法。
- 埋め立て処分場や容器等の収容空間をつくる内底面部や内側面部に、前記透水性粘土鉱物の吸着層を設け、前記有害物質を吸着固定させることで、前記有害物質の溶出による拡散を防止することを特徴とする請求項１記載の有害物質の無害化方法。
- 前記透水性粘土鉱物が少なくともアロフェン及び／又はイモゴライトを含むものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の有害物質の無害化方法。
- 前記請求項４記載の有害物質の無害化方法が用いられるように、前記透水性粘土鉱物の吸着層が設けられていることを特徴とする廃棄物の処分場。
- 前記透水性粘土鉱物が、覆土の少なくとも一部に用いられていることを特徴とする請求項６記載の廃棄物の処分場。
- 廃棄物やその焼却灰が溶融されて形成された溶融スラグ等が、内層の積層材の一部として敷かれて舗装される舗装道路であって、
前記溶融スラグ等から溶出する重金属等の有害物質が、透水性粘土鉱物に接触することで、該透水性粘土鉱物に吸着されるように、前記溶融スラグ等が敷かれた層より下層に、前記透水性粘土鉱物の吸着層が敷かれて設けられていることを特徴とする舗装道路。
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