(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
新設の廃棄物処分場の底部及び法面に敷設する遮水シートの底部及び法面部の上に設けられる保護土として、廃棄物もしくは焼却灰を溶融しさらに冷却により得られた溶融スラグを積層し、その際、法面部には前記溶融スラグを袋詰めにしたものを積層し、廃棄物がある程度堆積される毎に中間覆土として前記溶融スラグを積層することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項２】
新設の廃棄物処分場の底部及び法面に敷設する遮水シートの底部及び法面部全面の上に設けられる保護土として、廃棄物もしくは焼却灰を溶融しさらに冷却により得られた溶融スラグを積層し、廃棄物がある程度堆積される毎に中間覆土として前記溶融スラグを積層することを特徴とする廃棄物処理方法。
【請求項３】
既設の廃棄物処分場に貯められた廃棄物内に、上下方向に延びる柱状または壁状に、廃棄物もしくは焼却灰を溶融しさらに冷却により得られた溶融スラグによる通水性及び通気性を有する層を造成することを特徴とする廃棄物処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融スラグを処理土材料として用いた廃棄物処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
管理型廃棄物最終処分場では、廃棄物に直接接する材料として残土などの土砂または不織布などが一般的に用いられ、特に中間覆土としては、残土が用いられていることが多い。これらの素材は、通気性素材として用いられ、廃棄物中の有機成分に対する通気を促進することによって、土中の好気性菌を活性化させて有機分の分解を促進させる働きがある。
【０００３】
しかしながら、土砂や不織布は、廃棄物中の細粒分や微生物によって早期に目詰りを生じ、その機能である通水性、通気性が低下しやすく、分解が著しく遅れ、処分場としての使用が終了して閉鎖後、通常の土地利用が出来るまでの養生期間が２５〜３０年と著しく長いものとなり、有効利用の面で問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、本発明者らは、通気性に優れた素材として溶融スラグに着目した。この溶融スラグは、廃棄物等を１２００゜Ｃ以上の高温で溶融した後、冷却することで得られた平均粒径約１〜１８mmのガラス質もしくは結晶質の粒状物質であり、コンクリートへの添加物質、舗装材の添加物質、建材等として注目されているほか、溶融スラグ自体の性質は、土砂よりも次の点で廃棄物処理用土材料としてきわめて優れていることを知見した。
【０００５】
▲１▼ガラス質であるため、粒子表面がなめらかであり、細粒分が付着しにくい。
▲２▼高熱で処理され、殺菌されており、養分も付着しにくいため、微生物が生息しにくい。
▲３▼表面がなめらかであるため、透水性が良好で、流速が大きくなるため、付着物が洗い出され、下層に流出しやすい。
▲４▼透水係数、通気性の面において均一性があり、均一な水分補給が可能であり、また好気性条件も均一となり、廃棄物が早期かつ均一に無害化する。
▲５▼通水性、通気性が良好であるため、土の厚さに比べて薄く施工でき、処分場内の埋立効率が良い。
▲６▼溶融スラグ自体は、廃棄物を処理して出来るものであるため、砂に比べて材料が安価で、定常的に入手できる。
【０００６】
本発明は、以上の着眼点に基づきなされたものであって、その目的は、溶融スラグの有効利用により、安価に廃棄物の処理が出来、処理場としての機能終了後は早期の無害化を図ることができる廃棄物処理方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するため、本発明は、新設の廃棄物処分場の底部及び法面に敷設する遮水シートの底部及び法面部の上に設けられる保護土として、廃棄物もしくは焼却灰を溶融しさらに冷却により得られた溶融スラグを積層し、その際、法面部には前記溶融スラグを袋詰めにしたものを積層し、廃棄物がある程度堆積される毎に中間覆土として前記溶融スラグを積層することを特徴とするものである。また、本発明は、新設の廃棄物処分場の底部及び法面に敷設する遮水シートの底部及び法面部全面の上に設けられる保護土として、廃棄物もしくは焼却灰を溶融しさらに冷却により得られた溶融スラグを積層し、廃棄物がある程度堆積される毎に中間覆土として前記溶融スラグを積層することを特徴とするものである。従って、本発明方法にあっては、前述する溶融スラグの特性を生かした処理が可能となる。
【０００８】
ここでいう溶融スラグとは、廃棄物、例えば、都市ごみ等の一般廃棄物、産業廃棄物（廃プラスチック等）、または汚泥（下水汚泥、浚渫汚泥、食品加工汚泥等）などの廃棄物をガス化溶融炉等で１２００゜Ｃ以上の高温で溶融することにより生成された溶融スラグ、あるいは、焼却灰、例えば、前記廃棄物の焼却により生じた飛灰や焼却灰をさらに１２００゜Ｃ以上の高温で溶融することにより生成された溶融スラグをいい、その冷却には次のような方法がある。
【０００９】
(1) 水砕スラグ……溶融スラグを水中に直接投入し急冷・固化して製造するガラス質のスラグ。比較的粒度は細かい。
(2) 空冷スラグ……溶融スラグを大気中に放置して自然冷却・固化して製造するガラス質のスラグ。比較的粒度は粗い。
(3) 徐冷スラグ……溶融スラグの冷却温度を制御して十分な冷却時間を取り結晶化を促進させて製造する結晶化スラグ。
本発明では、上記水砕、空冷、徐冷して得られた溶融スラグを単独で、あるいはこれらのスラグを混合して利用するものとする。
【００１１】
また、本発明は、既設の廃棄物処分場に貯められた廃棄物内に、上下方向に延びる柱状または壁状に、廃棄物もしくは焼却灰を溶融しさらに冷却により得られた溶融スラグによる通水性及び通気性を有する層を造成することを特徴とするものである。本発明によれば、既存の施設であっても、途中から溶融スラグの特性を生かした処理をおこなうことが出来る。
【００１２】
【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は本発明を新設の廃棄物処分場に適用した第一実施形態を示している。同図において、廃棄物処分場１は、山間部などの地盤Ｅをその地形にほぼ沿って掘削するとともに、表面を平らに整形したもの、あるいは平坦な地盤Ｅを人工的に略逆台形状に掘削して得られたものである。
【００１３】
掘削後の造成工事としては、まず、底部を掘削して地下水集排水用の暗渠２を配管し、次いで凹部に沿って不織布などからなる地下水集排水兼用保護マット３を敷設することで、地盤Ｅ内の地下水の内部への浸透を防止する。次に、例えば二重遮水シート４を凹部に沿って敷設し、その周縁を地表部ＧＬに固定することで処分場内外を遮蔽する。
【００１４】
次いで、底部に有孔管５を配管する。有孔管５の下流側は処理場１外の排水処理設備６に接続され、ここで無害化処理された水は河川などに放流される。
【００１５】
排水処理設備６は、原水槽３１，カルシウム除去処理装置３２，生物処理装置３３，凝集沈澱装置３４，砂濾過吸着装置３５，脱塩処理装置３６から構成される。
【００１６】
有孔管５から供給された排水は原水槽３１に貯留された後、カルシウム除去処理装置３２へ供給される。カルシウム除去処理装置３２は排水に含まれるカルシウムを除去するもので、苛性ソーダ、硫酸、炭酸ソーダ等を投入して攪拌した後、凝集剤および苛性ソーダならびに必要に応じポリマーを投入して攪拌し、沈澱槽にてカルシウムスケールを凝集沈澱させて除去する。
【００１７】
生物処理装置３３は、微生物の生化学反応により排水に含まれるＢＯＤ，アンモニア性窒素等を分解して窒素ガスに還元するものであり、微生物を投入した排水を曝気処理する。
【００１８】
凝集沈澱装置３４は、排水に含まれるＣＯＤ，ＳＳ，重金属等を除去するもので、凝集剤、重金属固定剤等を投入して攪拌した後、凝集沈澱させて除去する。
【００１９】
砂濾過吸着処理装置３５は、排水に含まれるＣＯＤ，ＳＳ，ダイオキシン類等を除去するもので、砂濾過装置、活性炭吸着塔から成り、砂濾過装置でＳＳ等を除去した後、活性炭吸着塔でダイオキシン類などを吸着除去する。
【００２０】
脱塩処理装置３６は、電気透析により排水から塩素イオンを濃縮、分離する。
【００２１】
上記の構成において、有孔管５から排出される浸出水等の排水は、原水槽３１と、カルシウム除去処理装置３２と、生物処理装置３３と、凝集沈澱装置３４と、砂濾過吸着装置３５と、脱塩処理装置３６とに順次導かれ、環境に有害な、カルシウムスケール，ＢＯＤ，ＣＯＤ，アンモニア性窒素，ＳＳ，塩化水素，重金属，ダイオキシン類などが除去され、河川などに放流されるので、環境を汚染するおそれがない。
【００２２】
なお、廃水処理設備６の構成機器は、埋め立てる廃棄物（廃棄物１１）の種類、例えば、生ごみ、あるいは、廃棄物の焼却により生じた飛灰や焼却灰、あるいは不燃物などによって、浸出排水の性状が異なることから、適宜、選択的に使用すればよく、本実施形態に限定されるものでないことはいうまでもない。
【００２３】
なお、廃水処理設備６は、地表面ＧＬ上に、廃棄物処分場１に併設して設置するか、あるいは、土地の有効利用目的や設置面積の制約等の理由から地盤Ｅ中に設置する等、設計・仕様により、その設置場所は適宜、選択される。
【００２４】
次に、有孔管５に同じく有孔管からなるガス抜き管７を立ち上げた状態に接続する。このガス抜き管７の上部には換気扇８が接続され、これの回転により常時空気を有孔管５並びに周囲各部より流通させ、空気循環を行う。
【００２５】
以上の工事終了後は、底部に浸出集排水兼用保護土として、溶融スラグ９を撒きだし、一定厚みとなるように敷き均す。また、周囲傾斜面には、溶融スラグを袋詰した土嚢１０を配置することで、廃棄物の受入れ準備体制が整い、この段階から、廃棄物１１の投棄が可能となる。なお、ガス抜き管７の周囲には、溶融スラグ及び不織布からなる目詰り防止材１２で包囲し、空気流通を確保する。
【００２６】
廃棄物投棄中の作業としては、ある程度廃棄物１１が堆積される毎に覆土として溶融スラグ９を積層する作業を繰返す。現況では、廃棄物概略３ｍ堆積毎に概略５０cmの覆土を実施しているが、溶融スラグ９を用いた場合、この厚みより少なくて済み、同一容積の処分場に比較すると、結果的に廃棄物１１の堆積量の増加が可能となる。
【００２７】
なお、土嚢１０は廃棄物１１の堆積毎に順次積上げる。ガス抜き管７も同様に堆積高さに応じて順次継足すことが行われる。
【００２８】
以上の作業の繰返しにより処分場１が満杯になったなら、最終覆土として溶融スラグ９を積層して地表部ＧＬと概略同一面とし、最終的に植生用の普通土１４を盛土することによって、図示のごとく、廃棄物処分場１としての役割を終了し、その後は無害化するまでの養生期間となる。この場合、前記溶融スラグ９あるいはこれを袋詰した土嚢１０は通水性、通気性に富み、かつ表面滑性があるため、目詰りを生ずることなく、廃棄物１１中の有機分を分解するための好気性菌の活性が保持され、早期に有機物の分解がなされることになる。
【００２９】
廃棄物中に含まれる有害イオンなども継続的に雨水などにより内部に浸透する水に溶解し有孔管５を通じて処理場外に排出され、排水処理設備６を通じて処理することがなされるため、結果的には、従来の養生期間よりも閉鎖年月が短縮されることになる。
【００３０】
なお、以上の養生期間を経て内部無害化された状態では、レアメタル等の有用物も含まれているため、後日これを掘削し、有用物質のみを取出すことも可能である。この場合には、溶融スラグ９は従来の土砂に比べて粒径が整っているため、容易に分級が可能であり、有用物のリサイクルにおける分離作業も簡単となる。
【００３１】
次に図２は、本発明を既設廃棄物処分場の改修に適用した場合の第二実施形態を示すものである。なお、この廃棄物処分場は、通気が十分でなく、経年を経ても有機分の分解が十分でない状態を想定している。
【００３２】
この既存廃棄物処分場２０の改修方法は、図示のごとく、サンドドレーン工法によって、溶融スラグからなるドレーン２１の複数の柱列を廃棄物２２を縦通して構築し、これによって処分場２０内の好気性条件を改善するとともに、地表部においては、有孔管２３を配管した上で、溶融スラグによるサンドマット層２４を形成し、さらにこの上面を遮水シート２５で覆って内部を遮蔽後、植生用普通土２６を盛土する。
【００３３】
そして、有孔管２３の端部は外部に引出され、この部分に換気扇２７を設けるることで、ドレーン２１及び有孔管２３を通じて処分場２０内外の空気の流通が促進され、好気性条件が向上することになる。
【００３４】
次に、第３の実施の形態として、本発明による新設の廃棄物処分場において、浸出水を排水処理施設で浄化し再利用する形態について説明する。図３は第３の実施形態を示すものであり、図１と同一の装置は図１と同一の符号による。
【００３５】
第３の実施形態は、有孔管５より排出された排水を排水処理装置６で有害物質を除去し無害化した後、廃棄物処分場１に循環使用し廃棄物を浄化するクローズドシステムで、これにより、排水を河川等に放流することなく、廃棄物を浄化することができる。
【００３６】
本実施形態では、覆土である溶融スラグ９の地表全面をスチール製、プラスチック樹脂製、セラミックス製等による屋根等の屋根状覆い４１で覆い、降雨等から保護する。そして、屋根状覆い４１下部内面に、支持具４２にて浄化水供給管４３を屋根状覆い４１に固定する。浄化水供給管４３には複数の散水装置４４を所定間隔毎に取り付けている。なお、換気扇８は屋根状覆い４１から突出させて空気が流通するようにしている。
【００３７】
このような構成において、立ち上げ時には、外部からの水道水等の上水または井水等の水を、弁５０を開きポンプ５１によりラインＬ３経由で屋根状覆い４１の最上部の浄化水供給管開口部４６を経て浄化水供給管４３に供給し、散水装置４４により散水する。散水された浄化水は廃棄物１１および溶融スラグ９に浸透し、浸出集排水として有孔管５に集められ、排水処理装置６により浄化される。そして再び、ポンプ４５によりラインＬ１，Ｌ２を経て、浄化水供給管４３に導入され、散水装置４４により散水される。
【００３８】
排水の浄化による循環利用を繰り返すことにより無害化された時点で、屋根状覆い４１，浄化水供給管４３，換気扇８などは撤去され、必要に応じ、溶融スラグ９の地表部に普通土を盛土して、通常の土地として利用することができる。
【００３９】
このように、本実施形態では、排水が循環使用され廃棄物を浄化するシステムとしたので、外部の降雨などの影響を受けず、安定的かつ計画的に、廃棄物の養生が行える。また、排水を系外へ放流しないため、浸出集排水による環境汚染のおそれがない。
【００４０】
次に、第４の実施の形態として、本発明による新設の廃棄物処分場において、浸出水を排水処理施設で浄化し再利用する他の形態について説明する。図４は第４の実施形態を示すものであり、図３と同一の装置は図３と同一の符号による。
【００４１】
第４の実施形態では、覆土である溶融スラグ９の地表部に、通水孔６２を適宜所定間隔で設けた浄化水供給管６１を配設し、さらに、樹脂製やスチール製による遮水シート等の遮水材６４を敷設することにより、降雨等から保護する。
【００４２】
浄化水供給管６１は、一端部が封止され、他端部６３がラインＬ２と接続されて排水処理設備６からの浄化水が供給されるようになっている。
【００４３】
そして、第３の実施形態と同様、立ち上げ時には、外部からの水道水等の上水または井水等の水を、弁５０を開きポンプ５１によりラインＬ３経由で浄化水供給管６１に供給し、通水孔６２より散水する。散水された浄化水は廃棄物１１および溶融スラグ９に浸透し、浸出集排水として有孔管５に集められ、排水処理装置６により浄化される。そして再び、ポンプ４５によりラインＬ１，Ｌ２を経て、浄化水供給管６１に導入され、通水孔６２により散水される。
【００４４】
排水の浄化による循環利用を繰り返すことにより無害化された時点で、浄化水供給管６１，遮水材６４，換気扇８などは撤去され、必要に応じ、溶融スラグ９の上に普通土を盛土して、通常の土地として利用することができる。なお、廃棄物の浄化の初期の段階から、遮水材６４の上部に養生土を盛土することによって土地利用を早めることもできる。
【００４５】
また、浄化水供給管６１の端部を、Ｌ２からの浄化水の分岐管（図示せず）と接続するとともに、覆土である溶融スラグ９の地表面全面に渡って格子状、円周状に張り巡らしてもよく、この場合、均一な浄化水の散水が行える。
【００４６】
なお、遮水材６４の代わりに、屋根等の覆いを用いてもよい。
【００４７】
また、浄化水供給管６１の両端部からラインＬ２を経て浄化水を供給するようにしてもよい。
【００４８】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明による廃棄物処理方法によれば、溶融スラグの有効利用により、安価に廃棄物の処理が出来、処理場としての機能終了後は早期無害化を図ることができる。従って、この発明が適用される溶融スラグは、処分場を新設する際の処理土として好適であるほか、既設処分場の改修用処理土としても好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を新設の廃棄物処分場に適用した場合の第一実施形態を示す断面説明図である。
【図２】本発明を既設廃棄物処分場の改修に適用した場合の第二実施形態を示す断面説明図である。
【図３】本発明の第三実施形態を示す断面説明図である。
【図４】本発明の第四実施形態を示す断面説明図である。
【符号の説明】
１，２０  廃棄物処分場
９  溶融スラグ
１０  溶融スラグを袋詰した土嚢
１１，２２  廃棄物
２１  溶融スラグからなるドレーン
２４  溶融スラグからなるサンドマット層
【図１】
0004436953.tif 000002
【図２】
0004436953.tif 000003
【図３】
0004436953.tif 000004
【図４】
0004436953.tif 000005