廃棄物洗浄型埋立処理システム(WOWシステム)の基礎的検討
地域に受け入れられ易い最終処分場を目指して‑(技)開発企画室

Fundamentalexamination(Washtoaim‑ToOutlandmakeWOWofWaste

桂System

acceptable治覧enjitKatsulAEa rSystem)

fill sites

健forShunlchl(環)製品開発室

citizens‑

牛Mizuka皿1

越健

Kenichi

Ushikoshi

一地域に受け入れられ易い最終処分場を目指して,廃棄物洗浄型埋立処理システム(WOWシステム:WashOutWaste
System)を評価するべく,基礎的実験を行った｡本稿では,最終処分場に持込まれる代表的な廃棄物である焼却灰(主灰,飛灰)の洗浄特性およびシステムの経済性,環境への影響等について検討した｡実験の結果,本システムにより,最終処分場の早期安定,早期廃止および早期跡地利用が可能となることが認められた｡その結莱,従来の埋立処分シ∫ステムに比べ,WOWシステムは経済性,環境保全性とも優位なシステムになる可能性が示唆された｡

WOW
been(WashSystem

toproposed

bottomof

municlpal

waste,

costevaluated.

lt

found

uslng

this

reusedforhadsystemcomparedthewithSystem),

to

make

landfill

flyandaand

result,

thein

early

advantages

the

both

on

conventional

is

which
sites

are

which

landfillthat

purposestheash,performance,

Assystem･
newWaste

aim

properties

was

Out

a

acceptablecitizens･

Washing

derivedfromincinerator

ashmainlyinfluencestage･

closed

it

was

found

performanceandWashing

properties

灰lncinerator

用

Ultimate地

利bystage
andthatwerethisinfluencesystems.

性跡

environmental

ofweresystemearlysupposed

洗却

theFurthermore,

Of焼

this

be

Securlng

特instabilized

最終処分場の確保
浄oftoweresites

costbecould

hassystem,forenvironmental

sites

landfillingnovel

landfill

sites

ash
land

use

ま えがき1)･2)
最終処分場の確保は依然として厳しい状況にある

終了後を通じて長期間に渡り,その地域に環境汚染が,これを打開するため,1998年6月に｢一般廃棄リスクをもたらすこととなる｡このことが周辺住民

物の最終処分場及び産業廃棄物の最終処分場に係わにとって大きな不安要素の一つとなっている｡この間は数10年を要するといわれており,埋立中,埋立る技術上の基準を定める命令(総理府,厚生省の共ような背景の中で,埋立廃棄物を強制的に洗浄して同命令)+が改正された｡これによれば,浸出水処

不活性化させ,埋立地の早期安定,早期廃止および理施設は,浸出水水質が2年間以上排水水質を下回っ早期跡地利用を行うシステムとして検討されたのがた時点で廃止される｡しかし,廃止までに要する時WOWシステムである｡本稿では,最終処分場に

Vol.

42

No.

2(1999/3)

神鋼パンテツク技報

β7

持込まれる代表的な廃棄物である焼却灰(主灰,飛された水処理(膜処理)施設で処理され,処理水は玩)の洗浄特性およびシステムの経済性,環境への廃棄物の洗浄水として循環利用される｡回収した濃影響等の検討結果について報告する｡

縮水は蒸発処理し,析出した塩類を乾燥･精製後,1.

工業塩として再利用することを想定している｡

WOWシステムの概念1)

2.廃棄物洗浄実験(基礎実験)

第1図にWOWシステムの概念図を示す｡これ

2.

は,本システムを新規処分場の埋立前処理として適1供試廃棄物用することを想定したものである｡持ち込まれた廃今回の実験では,対象廃棄物を都市ごみの焼却灰棄物は洗浄水で洗浄され,最終処分場へ埋め立てらとし,その中から主灰と飛灰を使用した｡主灰は一れる｡汚濁物質や無機塩類を含む洗浄廃水は,併設般廃棄物であり,無処理のままで埋立て可能となっWashing

wasteswater

Wastew
Washing

at er

equlpment

Water
WashedRainwastestreatment

equlpment[Membrane treatment]

concentrated

Fig.

Treated

water

sites

Chelatedfly

ash

Bottomash.=ー̲

WOWシステム概念図
1

Conceptual

第1表
Table

equlpment[Simple treatment]

Landfill

第1図

treatment

Water

Leachateof
5aelCuOaVbelreS

‑

water

diagramWOWofsystem

主灰とキレート固化飛灰の組成分析結果
1

Composition
flyorbottom

ashandchelatedashComposition

Items

unit
Bottomash13.0

Chelatedflyash

Si0/o

Al//

8.01

1.61

Fe//

5.26

0.72

21.5

3.33

Ca//

Mg//

1.87

Na//

2.51

3.73

K･</

1.08

1.94

30.8
0.87

Cl/I

0.13

0.13

Pb//

0.05

Cu//

0.26

0.16
0.06

Zn//

OA3

0.51

Soヰ//

4.74

12.6

Poヰ//

3.60

0.94//

33.2

3.51//(0.1(0.050.6

acidinsoluble

Left:

Center:
Right

fly

:

ash

matter

TOC
Hg

ββ

mg/kg

0.89

写真1焼却灰
Photo.1

神鋼パンテツク技報

Incinerator

ash

vol.

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2(1999/3)

ている｡一方,飛灰は特別管理一般廃棄物に指定さ称する)に主灰100gれており,厚生省告示第194号で指定された4つの無調整)を入れて,振とう数200回/min,振とう方法のいずれかで中間処理することが義務づけられ幅約4cmの条件でバッチ実験を行った｡予備実験ている｡今回は,の結果, 30minの振とうで導電率が最大値に達し,4つの方法のうち,最も多く採用(pHされているキレート固化飛灰を使用した｡第1表にその後は変化がなかったため,振とう時間を30使用した主灰とキレート固化飛灰の組成分析結果を示す｡また,写真1に主灰(中央)とキレート固化minとし,孔径0.1/Jmのガラス繊維ろ紙(以下｢GFP+と称する)でろ過した後,ろ過水のpH,飛灰(左)の写真を示す｡参考までにキレート処理

導電率, TOC濃度を測定した｡さらに,洗浄を終前の飛灰(右)も示す｡

えた主灰に再度1Lの純水を入れて繰り返し洗浄し2.

安定化指標

2た｡この操作を合計5回行った｡

主灰と飛灰の洗浄における安定化指標としては重金属,有機物そして無機塩類が考えられる3)｡この
うち,重金属は飛灰中に多く含まれるが,中間処理)(乾燥重量)と純水1L･カラム洗浄実験(通水洗浄実験)
第2図にカラム洗浄実験装置を示す｡直径50(今回はキレート固化)により溶出防止が図られて(乾燥重量)を充mmのPVCカラムに主灰800g填し(充填高さは約45cm),ローラーポンプによいる｡有機物については,排ガス規制強化による焼り純水を上向流で連続通水した｡予備実験において,却処理の高度化によりその含有率は低くな‑てきて通水量が5いる4)｡従って,廃棄物の洗浄においては,無機塩類の洗浄が最も解決を要する課題となることが予想かったため,通水量が5Lまでは1Lずつ,された｡そこで,今回の洗浄実験では洗浄廃水中の後GFPでろ過し,ろ過水のpH,導電率,無機塩類濃度を安定化指標とし,導電率を代替指標度を測定した｡通水は,導電率が1500/JS/cm以として測定した｡下になるまで行った｡

2.

3洗浄実験概要2.

3.

1主灰の洗浄実験1)

Lまでは洗浄廃水の導電率の変化が大き
5L以降は2Lずつ洗浄廃水を採取した｡洗浄廃水は撹拝
TOC濃b)実験結果および考察
第3図にL/S

繰り返しバッチ洗浄実験およびカラム洗浄実験を(Liquid/Solids)が10L/kgの時の無機塩類の溶出量および洗浄時間(滞留時間)を行い,その洗浄特性から主灰の最適洗浄方法を検討比較した｡ここで,した｡また,洗浄効果を確認するため,最適洗浄方の廃棄物(ここでは主灰)に対する洗浄水量の割合法における再溶出実験も行った｡

を示しており,単位はL/kgである｡

L/S

は単位重量(乾燥重量)(LinearLV( 1 )最適洗浄方法の検討a)実験方法および条件
血国Releasedinorganic･繰り返しバッチ洗浄実験(振とう洗浄実験)
2Lのポリプロピレン容器(以下｢PP+容器とsalts

団Washing

time25
Columnwashing

tests126Batch

washing

tests

20bD
J
＼PVC

bD

column?A蔦]15のQ)

E:.̲u

喜=
ピぎ
Wastes

Waste[Bottom ash]

頴lowater∽

蓋i∩.4Analysis
Washingwater

Wastewatertank

Ⅰ∬tank[Pure water]

第2図

第3図
Fig.

カラム洗浄実験装置

Fig.

2

Equipment

Vol.

42

No.

2of

(1999/3)

columnwashingtests

神鋼パンテツク技報

1()

[m/h]

カラム洗浄とバッチ洗浄の比較(L/S‑10 L/kg)
3

Comparison
tests(L/S‑10ofcolumnandbatchwashing

L/kg)
69

Velocity)は通水洗浄における線速度を示しており,結果を洗浄主灰埋立後の浸出水の水質とみなし,再単位はm/hである｡同一カラム内でLVを変えて溶出実験での導電率の目標値を3000/JS/cmとし通水したため,た｡これは,農業(水稲)用水の導電率の基準値

LVの大きい方が水の滞留時間が短く,結果的に洗浄時間が短くなっている｡無機塩類

300FLS/cm5)を目安にして,洗浄主灰の埋立て後の濃度は次の経験式を用いて求めた｡

浸出水を簡易処理で放流した時,かんがい用水などで10倍希釈されるとして決定した｡第5図から,累無機塩類濃度(mg/1)‑導電率(FLS/cm)

積L/Sが10L/kgもあれば十分に導電率が3000×0.5

第3図から,いずれのカラム洗浄実験と比較しても,〟S/cm以下となることがわかる｡また,第5図から, TOC濃度(CODMn濃度とほぼ同じレベルでバッチ洗浄の方が無機塩類の溶出量が大きく,洗浄あることを確認済)はL/Sが10L/kgの時6mg/1時間も短くて済むことがわかった｡従って,主灰のとなり,洗浄方法として,バッチ洗浄が適していると判断しmg/1)を大きく下回った｡この結果から,主灰の洗浄の律速は有機物よりも無機塩類であるといえる｡

た｡( 2)洗浄主灰の再溶出実験

ll.3であった(図示

pHはL/Sが10L/kgの時,せず)｡

a)実験方法および条件
上記繰り返しバッチ洗浄実験を行い,各洗浄後に2.

3.

主灰を回収し,環境庁告示第13号に従って再溶出実験を行った｡そして,ろ液の導電率,CODMn濃度の排水基準値(日平均1202

キレート固化飛灰の洗i争実験6)

キレート固化飛灰と粉砕キレート固化飛灰を用いTOC濃度,て繰り返し洗浄実験を行い,キレート固化飛灰の最適洗浄方法を検討した｡また,洗浄効果を確認するpHを測定した｡
b)実験結果および考察ため,最適洗浄方法における再溶出実験も行った｡

第4図に繰り返し洗浄実験の累積L/Sと導電率,(1)試料の調整

TOC濃度の関係を示す｡累積L/SはL/Sを累積

キレート固化飛灰を次のように調整し,洗浄実験したものであり,単位はL/kgである｡この図から,に使用した｡

導電率はL/Sが10から20L/kgの間で大幅に低下a)キレート固化飛灰していることがわかる｡

都市ごみ焼却炉(ストーカ炉)の飛灰に有機系キ

第5図に再溶出実験の累積L/Sと導電率,TOC濃度の関係を示す｡ここで,再溶出実験で得られたレートとセメントを添加して固化されたものをそのまま使用した(直径約20mm,長さ30‑40mm)060

5 00()
5 ロoo

60●● Electric conductivity

O

盲4000

TOC

concentration

Electric conductivity(⊃ TOC

ちconcentrationUミキ￣＼Ua可〉＼こ1?

40
3 boo⊂:⊂)=:く弓.̲A>■こ;
U:⊃｢⊃〔:〔:(UU

3 2000;=01呂20;(⊃Ua)＼(ノつミ5̲40h⊂:(⊃■.=;(勺‑$･BU

ト.1

コ｢コ〔コ⊂)E:
QJU;:

U20･2Ud,)

8L)(⊃[一EL]∈一kl

ぎ000000りo0ー′

10Total

第4図

30

乞0L/S

累積L/Sと導電率,

404

Relationshipbetween30

4050u[且/kg][且/kg]

第5図

TOC濃度の関係
total

L/S and electric

TOC
concentration
conductivity,(Repeat batch washing
tests

Fig.

5

累積L/Sと導電率,
TOC濃度の関係(洗浄主灰の再バッチ溶出実験)
Relationshipbetween
L/S and electric
conductivity,

ofbottomash)
7β20TotalL/S(主灰の繰り返しバッチ洗浄実験)
Fig.

1050u

(BatchTOC

releacbing

concentration
testsof washedbottomash)

神鋼パンテツク技報

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No.

2(1999/3)

b)粉砕キレート固化飛灰で述べたものと同じ理由で3000〟S/cmとした｡
この図から,導電率が3000/JS/cmに到達した時a)のキレート固化飛灰を粉砕後,ふるいで4.75mm以下に調整して使用した｡(2)繰り返しバッチ洗浄実験のL/Sは,キレート固化飛灰で約30L/kg,粉砕a)実験方法および条件予備実験(連続洗浄実験)6)の結果,キレート固果から,飛灰中の無機塩類を強制振とうにより溶出化飛灰はできるだけ原形を崩さないように洗浄,粉が大きくなることが予想された｡また,強制振とう

砕キレート固化飛灰は強制的に洗浄するのが得策とでは飛灰が微細化するため,新たに固液分離装置がキレート固化飛灰で約75L/kgとなった｡この結させると洗浄水量が多くなり,水処理施設への負担考えられたため,キレート固化飛灰は静置洗浄実験,粉砕キレート固化飛灰は強制振とう洗浄実験を行い,それぞれ24h,1hごとに純水を交換した｡実験方300法は下記の通りである｡･静置洗浄実験(浸漬実験)
2LのPP容器に試料100gi)●
O(乾燥重量)と純水

fly ashcrllShedchelated

fly ash盲200(pH調整なし)を入れて,静置した｡

1L

Cbelated⊂コ̲喜Ed･強制振とう洗浄･実験
静置洗浄実験と同様に試料を準備し,

仁三

200回/min⊂:

旨10O〔･一の振とう速度で強制的に振とうした｡)転いずれの実験においても,洗浄廃水をGFPでろ過し,ろ液のpH,導電率,TOC濃度,Pb濃度を測定した｡なお,繰返し操作はろ液の導電率がTotal

1./S

川0150

【且/kg]

1 500/JS/cm以下になるまで行った｡b)実験結果および考察

第7図

第6図に累積L/Sと導電率の関係を示す｡ここ(2)

で,洗浄終了の目安として,導電率を2.3.1

Fig.

7

累積L/SとTOC濃度の関係(繰返しバッチ洗浄実験)
between
Relationshiptotal
L/S and electric
TOC
conductivlty,concentration(Repeat batch washingtests)

10 00060Electric●
O TOC＋Chelated

fly ashO

CrllShed

cbelated

conductivity

concentration

盲800□y ashU＼亡ト?

≡(ノっ＼こと(ノつー140

音600
号
p=･B
c3Uし)
:コ
てつ己ぎ⊂>･てコ:コ｢⊃;=l+(=q)
U

3 400

〔:⊂)L呂1岩召300

良[エ]20こ;(⊃〔一〔づJL

S/cTTlJ i;o:50]oO
Total

第6図
Fig.

6L/S

150

20

[E/kgl

累積L/Sと導電率の関係(繰返しバッチ洗浄実験)
Relationshipbetween
total L/S and electric

第8図

累積L/Sと導電率,

Fig.

8No.

2(1999/3)｢且/kg]

TOC濃度の関係

Relationshipbetween

total

conductivlty,

TOC

concentration(Batchfly

42

L/S(キレート固化飛灰の再バッチ溶出実験)

TOC
concentration
conductivlty,(Repeat batch washingtests)

Vol.

40

Total

神鋼パンテツク技報

releaching

testsofL/S andwashedelectric

cbelatedash)〃必要になると考えられた｡従って,固化飛灰はでき3.経済性および環境影響の検討2)

るだけ破砕させないように静置(浸漬)洗浄を行い,3.

1検討条件
第2表に示すように人口10万人の地域を対象とす

表面付近のみを洗浄するのが効率的であることがわかった｡これを実用化するには,例えば下部に洗浄るモデル処分場を想定した｡第9図にWOWシス

水の流入パイプを備えた洗浄槽による通水洗浄など

テムの処理フロー例を,第10図に従来システムの処が考えられる｡第7図にTOC濃度の測定結果を示理フローを示す｡
今回の想定では,す｡ TOC濃度(≒CODMn濃度)はL/Sが低いとWOWシステムは機械洗浄方

ころでCODMn濃度の排出基準値(日平均120式(18t/日)を採用し,洗浄水量(処理水量)は基mg/1)を大きく下回った｡この結果から,キレー
ト固化飛灰の洗浄の律速は,主灰と同様に有機物よ

礎実験の結果から220m3/d

りも無機塩類であるといえる｡(主灰10m3/t,飛灰WOWシステム

30m3/t,その他10mソt)とした｡

では,強制的に洗浄水を用いて洗浄を行うため,降Pb濃度はいずれの試料も検出限界以下(下限値‑0.2mg/1)であった｡

雨により洗浄を行う従来システムの処理水量(100また, pHは洗浄による低下はあまり見られず,洗浄終了時キレート固化飛灰で11.1,粉砕キレートm3/d)の2.2倍となった｡洗浄廃水処理方式は負固化飛灰で11,9であった(図示せず)0( 3 )洗浄飛灰の再溶出実験

第2表

埋立後の浸出水質を予測するために行った｡

Tablea)実験方法および条件
静置洗浄後のキレート固化飛灰を回収し,TOC濃度,typicalorpHを測定した｡

b)実験結果および考察

sites

Population

100000Areaforlandfilling

15000m2

Volumeforlandfilling

120000m3

Amountofwastes

第8図に累積L/Sと導電率,landfill

10倍量の純水(pH6.0)で6時間静置洗浄した｡そしてろ液の導電率,モデル処分場データ
Data2

TOC濃度の関係を18t/d(Incineratorash:12.3t/d,(compositionof示す｡この図から,累積L/Sが20L/kg以上で導Crusheduninflammablewastes)

residual:5.2t/d,Resource
residual:0.5t/d)

電率が3000/JS/cm以下となることがわかった｡
すなわち,キレート固化飛灰の20倍量程度の洗音争水で洗浄することにより十分な洗浄効果が得られるとPeriodforlandfilling

15years

推察された｡また,累積L/Sが20L/kgの時,

Amountofleachatelooms/d

TOC濃度は28mg/1,(図示せず)であっ

pHは11.2

Composit,ionofleachate

COD:150mg/1
TS:10000mg/1
Ca:2000mg/1
SS300mg/1

た｡

Wastes[18 t/d] 1Vashing
Washing[220m3/d]

water

Wastesequlp皿ent

WashedTVastewa

wastest220m3/d]Rain

Landfill sites
TreatedSedimentation

Filtration

ROtanktankequlpment

Sludgewa

Dehydra

Leachatete√tor[100 m3/d】

Sedimentati

Concentrated[0.44トDS/d]

water

Rain

[18 t/d]ter

SludgeDrier

RO

Filtration
tallkontank[11 rna/d]

water

Dried

equlpment

Leachatep甘adjustment

Treatedll･ater

Fig.

Systemtreatment

72

Refined salts [2.2t/d]

WOWシステム処理フロー
9salts [1 t/d]

Beating

equlpment

Refinedsalts [1t/d]

tank[100m3/d]

第9図[5 m3/d]Drier

Heating

Landfill sites

water

Concentrated[0.2t‑DS/d]

Dehydrator

Dried salts [2.2t/d]

Treatedequlpment

flow

of WOWof leachate

第10図
systemfortheFig.10

従来システム処理フロー
Systemflow

oftreatment

conventionalofleachate

神鋼パンテツク技報

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2(1999/3)

荷変動対応が容易な物理化学的処理で,かつ有機物その評価はさらに高いものとなる｡

対応も可能な逆浸透膜(RO)方式とした｡原水水むす

廃棄物洗浄型埋立処理システム(WOWシステ

分, RO濃縮水は蒸発処理し,析出した塩類を乾燥･ム)を提案し,廃棄物の洗浄特性およびシステムの精製後に精製塩として回収することとした｡なお,経済性,環境への影響等について検討を行った結果,埋立の終了と同時に水処理設備は停止するものとし以下の結論が得られた｡

た｡従来システムの処理方式も比較のためWOW(1)

システムと同じ処理方式とした｡さらに,15年以上ることが示唆された｡した｡
3.

(2)従来システムに比べ,経済性,環境保全性と検討結果

2

wOWシステムにより,最終処分場の早期安定,早期廃止および早期跡地利用が可能とな稼働させる場合,機械･電気設備は更新するものとも優位となり,地域に受け入れられ易い最終処検討の結果,初期建設費はWOWシステムの方)

び

質は第2表に示す通りとした｡汚泥は脱水後埋立処分場になる可能性が示唆された｡

が5割程度高くなった｡これは,処理水量が多くなっ今後,本研究は当社はもとより,大学や水処理メーたことと洗浄設備を要することによるものである｡

カー等と共にコンソーシアムを結成し,水処理を含

しかし,維持管理費を含めた総費用は,めた廃棄物洗浄実証実験を行って,詳細な経済評価

WOWシ

ステムでは埋立期間15年で稼働を終了するのに対しを行う｡て,従来システムでは埋立終了後も浸出水の処理設[参考文献]

備を稼働し続けるため,埋立終了後数年でほぼ同額

1)花嶋正孝,樋L‑1壮太郎:廃棄物洗浄型埋立処理システとなり,その後の維持管理費を加算すると,ムの開発,第9回廃棄物学会研究発表会講演論文集,(1998), p.947.

WOW

システムの方が安価となった｡この結果は,基礎実

2)花嶋正孝,樋口壮太郎:廃棄物洗浄型埋立処理システ

験のデータを元に試算したものであって,今後の技ムの開発(その2),第20回全国都市清掃研究発表会
講演論文集, (1999), p.323.

術開発で,より正確な評価が得られるものである｡
また,環境への影響を考えると,従来システムの3)安藤茂,小林陽一:特別一般廃棄物であるばいじんの適正処理について,廃棄物学会誌,Vol.5,

場合,しゃ水工に求められる耐用年数が25年以上と(1994),なり,しゃ水工の損壊による地下水汚染リスクが問題となる｡これに対し,

No.1,p.18.

4)花嶋正孝,島岡隆行,樋口壮太郎,山口隆三,堀井安WOWシステムの場合,

雄,長岡英明:埋立地における高濃度無機塩類に関すpH調整程度の簡易処理を行うにしても,しゃ水工に求められる耐用年数は15‑20年で済み,材料の耐る研究,第1回廃棄物学会発表研究会講演論文集,(1990),

久性から考えて非常に安全性の高い埋立処分システ

p.337.

5)農業地域における水質汚濁と対策:農林水産省公害研ムと見なされる｡

究会(1970)6)花嶋正孝,桂健治,牛越健一,水上俊一:廃棄物洗浄)け諾<6,の蒜諾左TTnoLRT#1>b芸L<古,i悪霊一票芸型埋立処理システムにおける廃棄物の洗浄特性,第20け入れられ易い最終処分場として期待できる｡また,回全国都市清掃研究発表会講演論文集,埋立地の早期利用がもたらす経済効果を含めると,p.335.

(1999),

連絡先
桂健

治

技術開発本部
開発企画室

水上俊(工学博士)

技術開発本部

一開発企画室牛越健

環境装置事業部

一(技術士･水道部門)

製品開発室

室長
TEFAX
E‑mailVol.

42

No.

L

(1999/3)

co.jp

E‑mailL

078

992

担当部長

6525

‑‑992
6504‑
‑
s.mizukami@pantec.
co.jp
FAX

078‑992‑6504

k.katsura@pantec.

2TE

078‑992‑6525

TE078

神鋼パンテツク技報

FAX
E‑mailL

078‑

992

078‑

992

k.ushikoshi@pantec.

6532

‑6503
‑co.jp73