博士（地球環境科学）

トラベルシイスマイル

学位論文題名STUDIES ON THE STABILIZATION
OF OLD SANITARY LANDFILLS（廃棄物埋立の安定化に関する研究）

学位論文内容の要旨
人 々 の 生 活 が 豊 か に なる と同 時に 、廃 棄物 の量 も飛 躍的 に増 加した 。廃 棄物処理 には 、種 々の 方法 があ るが 、埋 立処分法はどこの国でも実施できる安価な技術 で、 有用 であ る。 しか し、 埋立 にも多くの問題点がある。そのーっは、埋立地 の浸 出水 の処 理が 、古 い埋 立地 になると難しくなり、その処理の期間も非常に 長く なり 、か つコ スト 高に なる ことが分かってきた。っまり、埋立地における 安定 化の 問題 が大 きな 問題 とな ってきた。しかし、まだ十分な研究が行われていない。
そ こ で 、 本 研 究 で は こ の 課題 に 取 り 組 み 、 次 の よ う な 結果 を 得た。
ま ず 、 埋 立 後 約 23年 を経 た埋 立物 を採 取し て、 全部 で12の試 料につ いて 、物理 組 成 、 含 水 率 、 強 熱 減 量 、 CHN含 有 量 、 発 熱 量 、 金属 含有 量、酸 素吸 収
速 度 、 溶 出 液 中 の T○ C、 ア ン モ ニ ア 性 窒 素 、 E260、 重 金 属 濃 度 な ど 、 多くの項 目に つい て分 析し た。 これ らの 結果から、廃棄物はかなり安定化しているが、 まだ 生物 分解 可能 な有 機物 が残 っていることが分かった。そして、そのことを 判定 する のに 有効 な分 析項 目は 、物理組成、特に厨芥成分の有無、2 mm
以下 試 料 に つ い て の 強 熱 減 量 、 酸 素 吸 収 速 度 、 C/N比 、及 び溶 出液中 のT〇C
濃度とTOC／E260であった。
次に 、埋 立地 浸出 水の 経時 変化 を調 べる ため に、 埋立 開始時 期の 異なる8力所の埋 立地 から 浸出 水を 採取 し分 析す ると同時に、その埋立地から測定値をもらった 。そ の結 果、 有機 物埋 立地 と不 燃物埋立地のどちらでも、埋立地が古くなると 、浸 出水 中の 生物 分解 性有 機物 が少なくなり、C／N比の低くなることが確認で きた 。浸 出水 の分 子量 分布 の特 徴により、生物難分解性有機物が多い理由を確 かめ 、ま た、 各種 試料 の溶 出液 のC／N比を測定し、また下水消化槽汚泥の好気 性及 び嫌 気性 分解 実験 を行 い、 また 、理 論的 な計 算を行 い、 低C/Nは埋立地に 蓄積 され た微 生物 の自 己分 解に よって起こると言うことを示した。したがって、低C／N比の浸出水の発生を防く゛ためには、できる限り、有機物の多い廃棄物を埋め立てないことである。
最後 に、 無人運転できるより安価な低C/N浸出水処理装置を開発するために、粒状活 性炭 を利 用し た生 物膜 反応 器で 、反応器内の空間の酸素濃度を制御する

新しい装置を考案した。人工の浸出水を用いてその性能を確かめ、最適な操作条件を決定した。その結果、反応器内の空間酸素濃度を制御することが極めて効果的であり、C/N比がほぼ1の人工浸出水まで有効に処理できることが分かった。
以上のように、研究途上にある古い埋立地の安定化に関して多くの知見を与えることができた。

この研究から、古い埋立地の安定化に関して次のようなことが具体的に提案できる。．
1.)埋立地の安定化は浸出水を分析することによって判断されるが、正しくは、埋立地内の廃棄物を採取してその安定化度を診断する必要がある。その場合の測定項目として次の項目が提案できる。
(1)物 理 組 成 ： 厨 芥 が 見 っ か ら な い こ と が 安 定 化 の ー つ の 指 標(2)2mm以 下 試 料 につ い て の 強 熱 減 量 ： 10％ 程 度以 下に なれば 安定 化
(3)2mm以下試料についての酸素吸収速度：最大速度で0.1mmol/(d‑kg)以下で安定化(4)2mm以 下 試 料 に つ い て の C/N比 ： 約 10よ り 小 さ く な る と 安 定 化(5)溶 出 液 中 の T○ C濃 度 と TOC／ E260： TOC濃 度 が 10 mg/L以 下 で、TO C/E260が100以下で安定化
2）埋立地が古くなると、浸出水中の生物分解性有機物が少なくなり、しかも低C/N比になる。このことは浸出水処理を難しくするし、長期になってしまう。その原因が、ごみ中に含まれる有機物を分解する際に増殖した微生物の自己分解反応にあることを示した。したがって、最善の方法は、単純な結 諭 で あ る が 、有 機物 の少 ないご みを 埋め 立るこ とで ある 。C/Nが 低くなっても、有機物の少ないごみの場合、アンモニア性窒素濃度そのものが低くなるからである。
3）低いC／Nで高いアンモニア濃度を示す浸出水を処理する方法にはまだまだ改良する余地がある。本研究で提案したガス空間中の酸素濃度を制御する、
粒 状 活性 炭 付 着 生物膜 反応器 を試し てみる 価値が ある。

学位論文審査の要旨
主査

教授

甲山隆司

副査

教授

奥原敏夫

副査

教授

田中信壽（大学院工学研究科）

副査

助教授

露崎史朗

学位論文題名STUDIES ON THE STABILIZATION
OF OLD SANITARY LANDFILLS（廃棄物埋立の安定化に関する研究）

人 々の 生活 が豊 かに なると同時に、廃棄物の量も飛躍的に増加した。廃棄物処理には 、種 々の 方法 があ るが 、埋立処分法は安価な技術であるため多くの国で実施されている 。し かし 、埋 立地 の浸 出水処理が、埋立地の時間の経過に伴ないより困難になり、さら に処 理期 間も 非常 に長 くなるため、結果的にコスト高となることが分かってきた。した がっ て、 埋立 地の 安定 化を促進することが今後の大きな課題として残されたのだが、こ の点 に関 する 研究 は不 十分である。本研究はこの課題に取り組み、埋立地の土壌、浸出 水の 特性 を詳 しく 調べ 、それらの結果をもとに効率的な浸出水処理法を提案したものである。
ま ず、 埋立 後約 23年 を経た埋立地から採取した12の試料について、物理組成、含水率 、強 熱減 量、 CHN含有量 、発 熱量 、金 属含 有量 、酸 素吸 収速 度、 溶出 液中 TOC、 アン
モ ニア 性窒 素、 E260、重 金属濃度などの多くの項目について分析を行った。その結果、廃 棄物 はか なり 安定 化し ているが、生物分解可能な有機物が、かなり残されていることを示した。埋立地の安定化は浸出水を分析することにより判断されているが、正しくは、
埋 立地 内の 廃棄 物を 採取 し、その安定化度を診断する必要がある。そこで、上記の測定結果をもとに、（1）物理組成において厨芥が見っからない、(2)2mm以下試料において強熱 減量 が約 10%以下 となる 、(3)2mm以下 試料 につ いて の酸 素吸 収速 度が 最大 速度で 0.1mmol/(d ‑ kg)以下となる、(4)2mm以下試料においてC/N比が10より小さくなる、(5)溶出液 中TOC濃 度が 10 mg化以 下で TOC但 260がloo以下 とな る、ことが安定化指標として有効であることを示した。
次に 、埋 立開 始時 期の 異な る8力 所か ら浸 出水 を採 取し分析した。それらの値を過去の 値と 比較 する こと によ り、埋立地浸出水特性の経時変化を観察した。その結果、有機物 埋立 地、 不燃 物埋 立地 に関わらず、時間の経過にっれ浸出水中の生物分解性有機物が減 少 し、 C/N比 が低 下するこ とが示さ れた。浸 出水の分 子量分布 の特徴は 、難生物分 解性有 機物が埋 立からの 時間経過 にっれ増 加するこ とを示唆し ていた。 即ち、埋立地が古く な ると 、 浸 出水 中の生 物分解性 有機物が 減少し、 その結果 、低C/N比（ アンモニア 態窒 素 濃度 ／ TOC濃度 ） とな っ て いた 。 各種 試 料 の溶出液 のC/N比を測 定し、下 水消化槽
汚泥 の分解実 験を好気 的条件下 および嫌 気的条件 下で行い、 これらの 結果を比較し半理論 計 算を 行 う こと により 、低いC/N比 は埋立地 に蓄積さ れた微生 物の自己 分解に起因 する こ とを 示 し た。 以上の 結果から 、低C/N比の 浸出水発 生を防ぐ には、で きる限り有 機物の 多い廃棄 物を埋め 立てない ことが重 要である と結論した 。
最後 に 、 上記 の 結果を踏 まえ、低 C/N比浸出水 を処理す る装置を 開発する ことを目的とし た研究を 行った。 ここで提 案された 装置は、 粒状活性炭 を利用し 反応器内ガス空間の 酸 素濃 度 を 制御 する生 物膜反応 器を用い ることに より、低 C/N比浸出水 を効率よく 処理し ようとす る点に独 創性があ る。本装 置を用い 、人工浸出 水を処理 した。その結果、
反 応 器内 酸 素 濃度 を5‑10に制 御すると C/N比が1とぃ う極めて 低い浸出 水におい ても、有効 な処理が 可能であ ることが 分かった 。さらに 、本装置は 、無人操 作が行えるため、こ れ まで よ り 安価 な処理 を行える 利点があ る。低C/N比 かつ高ア ンモニア 含有率の浸 出水を 処理する 方法には まだ改良 の余地が あるが、 本研究で提 案された 酸素濃度を制御した粒 状活性炭 付着生物 膜による 浸出水処 理装置は 、今後の試 験を経て 発展応用される余地が あるもの と思われ る。
申請 者は大学 院博士課 程を通し て、誠実 かつ熱心 に実験およ びデー夕 解析に取り組んで論 文をまと めてきた。また、大学院課程における研鑚や取得単位なども合わせ、今後、研究 者として 高い能カ を発揮し ていくこ とと判断 する。以上 から、審 査員一同は、申請者 が 博 士 （ 地 球 環 境 科 学 ）の 学 位 に相 当 する 充 分 な資 格 を 有す る もの と 判 定し た 。

減 少 し 、C/N比 が低下す ることが示 された。 浸出水の 分子量分 布の特徴 は、難生 物分解性 有機物が 埋立から の時間経 過にっれ 増加する ことを示唆 していた 。即ち、埋立地が古く な る と、 浸 出水中 の生物分解 性有機物 が減少し 、その結 果、低C/N比 （アンモ ニア態
窒 素 濃 度／ TOC濃 度） と なっ て い た。 各 種試 料の溶出 液のC/N比を 測定し、 下水消化 槽汚 泥の分解 実験を好 気的条件 下および 嫌気的条 件下で行い 、これら の結果を比較し半理論 計 算 を行 う ことに より、低い C/N比は埋立 地に蓄積 された微 生物の自 己分解に 起因する こ と を示 し た。以 上の結果か ら、低C/N比 の浸出水 発生を防 ぐには、 できる限 り有機物 の多い廃 棄物を埋 め立てな いことが 重要であ ると結論し た。
最 後に 、 上 記の結果 を踏まえ、 低C/N比浸出 水を処理 する装置 を開発す ることを 目的と した研究 を行った 。ここで 提案され た装置は 、粒状活性 炭を利用 し反応器内ガス空間の 酸 素 濃度 を 制御す る生物膜反 応器を用 いること により、 低C/N比浸出 水を効率 よく処理 しようと する点に 独創性が ある。本 装置を用 い、人工浸 出水を処 理した。その結果、
反 応器内酸 素濃度を5−10010に制御するとC/N比が1とぃう極めて低い浸出水においても、有 効な処理 が可能で あること が分かっ た。さら に、本装置 は、無人 操作が行えるため、こ れ ま でよ り 安価な 処理を行え る利点が ある。低 C/N比かつ高 アンモニ ア含有率 の浸出水 を処理す る方法に はまだ改 良の余地 があるが 、本研究で 提案され た酸素濃度を制御した 粒状活性 炭付着生 物膜によ る浸出水 処理装置 は、今後の 試験を経 て発展応用される余地 があるも のと思わ れる。
申 請者は大 学院博士 課程を通 して、誠 実かつ熱 心に実験お よびデー 夕解析に取り組んで 論文をま とめてきた。また、大学院課程における研鑚や取得単位なども合わせ、今後、研 究者とし て高い能 カを発揮 していく ことと判 断する。以 上から、 審査員一同は、申請者 が 博 士 （ 地 球 環 境 科学 ） の学 位 に 相当 す る充 分 な 資格 を 有 する も のと 判 定 した 。