(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
廃棄物の最終処分場のしゃ水シートが敷設される予定の土壌を敷き均した後、土壌上に粘土鉱物を散布して、土壌を所定の深さまで攪拌し、ついで土壌を敷き均し転圧した後、土壌上にセメント系固化材を散布して、土壌を所定の深さまで攪拌し、ついで土壌に散水して含水比を調整した後、土壌の最終混合攪拌を行い、土壌を敷き均し転圧して、土壌と粘土鉱物とセメント系固化材とを含む重金属封じ込め材層を形成し、しかる後にしゃ水シートを敷設して、該しゃ水シート上に投棄された廃棄物中の該しゃ水シートから漏出又は浸出してくる重金属分を該しゃ水シートの下に位置する重金属封じ込め層中に封じ込めることを特徴とする重金属封じ込め方法。
【請求項２】
前記粘土鉱物とセメント系固化材とが、前記土壌の湿潤重量に対して、それぞれ２〜６重量％及び２〜１０重量％の量で配合されていることを特徴とする請求項１記載の重金属封じ込め方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、廃棄物の最終処分場からの漏出重金属を封じ込める方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生活系廃棄物（家庭ゴミ等）や事業系廃棄物（オフィスの紙ゴミ等）等の一般廃棄物及び産業廃棄物は、現在、日本において多量に発生しており、多くの市町村等の自治体では、これら廃棄物を焼却した後、また、焼却不適なものはそのまま最終処分場に埋め立てている。かかる最終処分場においては、通常、しゃ水シートを埋設するなどのしゃ水工事を行い、かくして得られたしゃ水シートの上に廃棄物を投棄し、埋め立て処理をしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
重金属は、ヒトの代謝機能への毒性があり、胎児や母胎への健康障害を引き起こす可能性があるので、重金属を含有する一般廃棄物及び産業廃棄物が自然環境を汚染しないようにすることが求められている。しかし、上記最終処分場において、しゃ水シートから周辺の土壌中へ重金属等の有害成分を含む液が漏出又は浸出し、自然環境を汚染する場合があることが指摘され、問題となっている。
【０００４】
本発明の目的は、一般廃棄物及び産業廃棄物等の廃棄物を最終処分場に投棄し、埋め立て処理をする際に、しゃ水シートから周辺の土壌中に漏出又は浸出してくる重金属を封じ込めて、自然環境中に重金属が漏出又は浸出しないようにする重金属封じ込め方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記のような現況に鑑み、廃棄物中の重金属が自然環境中に漏出又は浸出しないようにする技術を開発すべく、鋭意努力した結果、特定の重金属封じ込め材を用いて施工することにより、一般廃棄物及び産業廃棄物等の廃棄物中の重金属が自然環境中に漏出又は浸出するのを防ぐことに成功し、本発明を完成するに至った。
【０００６】
本発明の重金属封じ込め方法は、廃棄物の最終処分場のしゃ水シートが敷設される予定の土壌を敷き均した後、土壌上に粘土鉱物を散布して、土壌を所定の深さまで攪拌し、ついで土壌を敷き均し転圧した後、土壌上にセメント系固化材を散布して、土壌を所定の深さまで攪拌し、ついで土壌に散水して含水比を調整した後、土壌の最終混合攪拌を行い、土壌を敷き均し転圧して、土壌と粘土鉱物とセメント系固化材とを含む重金属封じ込め材層を形成し、しかる後にしゃ水シートを敷設して、該しゃ水シート上に投棄された廃棄物中の該しゃ水シートから漏出又は浸出してくる重金属分を該しゃ水シートの下に位置する重金属封じ込め層中に封じ込めて、自然環境中に漏出又は進出しないようにすることからなる。
【０００７】
前記粘土鉱物とセメント系固化材とは、前記土壌の湿潤重量に対して、それぞれ２〜６重量％及び２〜１０重量％、好ましくはそれぞれ２〜５重量％及び３〜７重量％の量で配合されていることが望ましい。粘土鉱物については、その量が２重量％未満であると、また、６重量％を超えると、透水係数は高くなり、一軸圧縮強さは低くなって施工性が悪くなり、望ましくない。セメント系固化材については、その量が２重量％未満であると、透水係数は高くなり、一軸圧縮強さは低くなって施工性が悪くなり、望ましくない。このセメント系固化材の量が１０重量％を超えても透水係数及び一軸圧縮強さはともに良好であり、改良地盤層はクラックも収縮もないが、この上限は経済性の観点から設定した。
【０００８】
本発明でいう一般廃棄物としては、例えば、日常生活や事業活動に伴い排出される生活系廃棄物や事業系廃棄物自体及びその焼却灰（焼却炉の炉底から排出される焼却残査物等）等があり、また、前記産業廃棄物としては、例えば、汚泥、焼却灰、木くず等がある。
【０００９】
本発明における土壌としては、特に制限はなく、例えば、火山灰及びシラス等の火山灰土壌、並びに黄土等の風成土壌等を使用することができる。現実の問題としては、発生土としての粘土まじり砂、関東ローム、有機質粘性土等の粘性土を使用するのが望ましい。
【００１０】
本発明における粘土鉱物としては、例えば、ベントナイト、カオリナイト、モンモリロナイト、絹雲母、イライト、滑石、ハロサイト、緑でい石、じゃ紋岩、サボナイト、アロファン等を使用することができ、特に好ましくはベントナイト、モンモリロナイトである。これらの粘土鉱物は、通常、透水係数を改良し、吸着力を高めるために用いられる。
【００１１】
本発明で用いるセメント系固化材としては、通常、土壌の強度を上げ、施工性を向上するものであり、特に制限はされない。強い分散性、滑動性、凝集性を発揮しかつ吸着力等に優れたセメント系固化材が望ましく、例えば、リグニンスルホン酸塩、リン酸塩、アルカリ、固体脂肪酸塩、この脂肪酸塩とケイ酸ゲルを形成するシリカ等を含むセメント系固化材が望ましい。
【００１２】
本発明によれば、一般廃棄物及び産業廃棄物等の廃棄物の最終処分場において何らかの原因でしゃ水シートから漏出又は浸出する重金属は、該シートに接してその下に設けられている重金属封じ込め材からなる層中に封じ込められるので、自然環境中へ漏出又は浸出しなくなる。
【００１３】
本発明の重金属封じ込め方法によれば、最終処分場においてしゃ水シートを設ける前に、まず重金属封じ込め材からなる層を設けた後、その上にしゃ水シートを敷設する。このシート上に処分する廃棄物が敷き均される。このように処理することにより、しゃ水シートから漏出又は浸出する重金属等の有害成分が該重金属封じ込め材層中に封じ込められる。
【００１４】
上記重金属封じ込め材は、例えば、土壌に粘土鉱物を添加し、均一に混合した後、セメント系固化材を添加し、均一に混合することにより調製される。
【００１５】
本発明で用いる重金属封じ込め材層の実用上の施工方法は、例えば、次ぎのような作業工程により行われる。すなわち、まず、最終処分場に建設機械を搬入し、土壌を敷き均し、整正・表土を撤去するなどの準備工を行い、次いで粘土鉱物を設計量に正確に配置してから土壌上に散布し、所定の深さまで正確に混合撹拌した後、敷き均し転圧する。その後、セメント系固化材を設計量に正確に配置してから土壌上に散布し、所定の深さまで正確に混合撹拌した後、散水して最適含水量の調整を行い、最終混合撹拌を行う。この時点で、品質の出来具合を調べるために、混合された処理土を用いて強度と透水性を試験するための供試体を作製する。次いで、敷き均し転圧し、最後に小型振動ローラで転圧する。かくして、本発明で用いる重金属封じ込め材からなる層が施工される。次いで、この上にしゃ水シートを敷設し、その上に廃棄物が投棄され、最後に埋め立て処理される。
【００１６】
上記したように、重金属封じ込め材層をしゃ水シートの下に敷設するが、その場合、重金属封じ込め材層は一層であっても、土壌をサンドイッチした複数の層であってもよい。また、該シートの下のみならず該シートの上にさらに重金属封じ込め材層を設けてもよい。なお、通常、該シートに接して、すなわち、該シートと重金属封じ込め材層との間には不織布が敷設される。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の説明のために実施例及び比較例を記載するが、本発明はこれらの例に制限されるものではない。
【００１８】
（実施例１）
土壌として現地発生土の粘土まじり砂を用い、この土壌の湿潤重量に対して、ベントナイトとセメント系固化材とを、２重量％と４重量％（組成物Ａ）、２重量％と７重量％（組成物Ｂ）及び２重量％と１０重量％（組成物Ｃ）の割合で配合し、混合して３種の重金属封じ込め材組成物を調製した。このセメント系固化材としては、リグニンスルホン酸塩、リン酸塩、ステアリン酸塩、硬化促進用アルカリ、ステアリン酸とケイ酸ゲルを形成する特殊シリカ等を含み、強い分散性、滑動性、凝集性を発揮しかつ吸着力に優れたセメント系固化材を用いた。
【００１９】
これらの組成物について、透水係数及び一軸圧縮強さを測定するため、各組成物をモールド（内径１０ｃｍ×高さ１２．７ｃｍ）内に３層に分けて入れ、２．５ｋｇ重量のランマーで突き固めて各組成物について４個の供試体を作製した（１個は透水試験、残り３個は一軸圧縮試験のための供試体とした）。次いで、各供試体を空気中で７日間養生した後、透水試験及び一軸圧縮試験に供した。透水試験は、ＪＩＳ  Ａ−１２１８の変水位透水試験に準じて実施した。すなわち、一定の断面と長さを持つ供試体の中を、ある水位差を初期状態として透水するときの水位の降下量とその経過時間を測定して、透水係数を求める試験である。また、一軸圧縮試験は、ＪＩＳ  Ａ−１２１６に準じて実施した。これらの試験結果を表１及び図１に示す。表１中、組成物Ｘは粘土まじり砂のみの場合である。
【００２０】
【表１】
0003966371.tif 000002
【００２１】
表１及び図１から明らかなように、透水係数はいずれも１×１０-6ｃｍ／ｓ以下の難透水性の範囲内にあり、ベントナイトに対するセメント系固化材の割合が１倍量ぐらいから５倍量以上の範囲内で充分望ましい透水係数を得ることができる。なお、ベントナイトに対するセメント系固化材の割合がほぼ５倍量を超えると透水係数の向上度にはあまり極端な変化は見られなくなる。一軸圧縮強さについては、ベントナイトに対するセメント系固化材の添加割合が高くなればなるほど、改良効果が著しく増加しており、本発明で用いる重金属封じ込め材組成物の施工性が優れていることが分かる。
【００２２】
（実施例２）
本発明で用いる重金属封じ込め材組成物について、その重金属吸着性を調べるため、一般的な最終処分場で検出されている量の重金属を溶かした重金属混合水を人工的に調製し、これを用いて該組成物通過水中の重金属量の測定を行った。この測定のために、実施例１と同じ手順で、但し土壌としては関東ローム（土粒子の密度ρsｇ／ｃｍ3：２．６９０、自然含水比ｗN％：８３．０、粒度（礫分２〜７５ｍｍ：０％、砂分７５μｍ〜２ｍｍ：３５％、シルト分５〜７５μｍ：５１％、粘土分５μｍ未満：１４％、均等係数Ｕc：３０．７、曲率係数Ｕc′：３．２７、最大粒径：４．７５ｍｍ）、強熱減量：１５．６％）を用い、この関東ロームに対してベントナイト５重量％及びセメント系固化材（実施例１と同じもの）１０重量％を混合した組成物（混合前土壌ｐＨ：６．３、混合後ｐＨ：１１．７５）を大型カラム容器を用いて突き固め７日養生し、このカラム容器中に以下の表２に示す重金属量を含む人工調製水を一定の水位を保ちつつ通水し続け、通過してくる水中の重金属の量を、昭和４８年２月２７日環境庁告示第１３号「産業廃棄物に含まれる金属等の検定方法」記載の方法に基づいて経時的に定量した。上記試験の結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
0003966371.tif 000003
【００２４】
表２から明らかなように、該組成物通過水中の重金属量は、水質基準値以下である。なお、上記組成物を実施例１と同じ手順で処理して作製した供試体について同様な透水試験及び一軸圧縮試験に供したところ、透水係数は９．１×１０-8ｃｍ／ｓであり、一軸圧縮強さは５．２ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。
【００２５】
従って、本実施例の組成物は、最終処分場におけるしゃ水シートの下に設ける重金属封じ込め材層として十分に施工可能である。
【００２６】
（実施例３）
粘土まじり砂、ベントナイト及びセメント系固化材（実施例１と同じもの）を用い、ベントナイトとセメント系固化材との配合割合を変えて、実施例１の手順をくり返した。粘土まじり砂に対して、セメント系固化材を７重量％に固定し、ベントナイトを２、３、４、５、及び６重量％の割合で配合し、混合して５種の組成物（組成物Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ及びＨ）を調製し、実施例１の場合と同様に透水係数及び一軸圧縮強さを測定した。これらの試験結果を表３及び図２に示す。
【００２７】
【表３】
0003966371.tif 000004
【００２８】
表３及び図２から明らかなように、透水係数はいずれも１×１０-6ｃｍ／ｓ以下の難透水性の範囲内にあり、また、一軸圧縮強さは十分に高く、施工性が良好である。
【００２９】
（実施例４）
実施例３と同様の粘土まじり砂、ベントナイト及びセメント系固化材を用い、ベントナイトとセメント系固化材との配合割合を変えて、実施例１の手順をくり返した。粘土まじり砂に対して、ベントナイトとセメント系固化材とを、３重量％と３重量％（組成物Ｉ）、３重量％と５重量％（組成物Ｊ）、及び５重量％と３重量％（組成物Ｋ）の量で配合し、混合して３種の組成物を調製し、実施例１の場合と同様に透水係数及び一軸圧縮強さを測定した。これらの試験結果を表４に示す。
【００３０】
【表４】
0003966371.tif 000005
【００３１】
表４から明らかなように、透水係数はいずれも１×１０-6ｃｍ／ｓ以下の難透水性の範囲内にあり、また、一軸圧縮強さは十分に高く、施工性が良好である。
【００３２】
また、上記実施例以外の粘土鉱物及び土壌を用いた組成物についても、実施例記載の場合と同様に、重金属が十分に封じ込められるとともに、透水係数も難透水性の範囲内にあり、また、強度も高く施工性も良好であった。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の重金属封じ込め方法によれば、一般廃棄物及び産業廃棄物の最終処分場に敷設されたしゃ水シートから漏出又は浸出する重金属がそのシートの下に設けられた重金属封じ込め材層中に封じ込められるので、自然環境中に重金属が漏出又は浸出しないようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１で得られた供試体の配合率と透水係数及び一軸圧縮強さとの関係を示すグラフ。
【図２】本発明の実施例３で得られた供試体の配合率と透水係数及び一軸圧縮強さとの関係を示すグラフ。
【図１】
0003966371.tif 000006
【図２】
0003966371.tif 000007