最終処分場浸出水の pH 低下機構
資源・廃棄物研究室 13T7-036 杉本茉奈美
指導教員 宮脇健太郎
1.

背景と目的
埋立地は山間埋立地と海面埋立地の 2 種類がある。一般廃棄物において最終処分場に搬入される埋立廃棄物の約 60％が可燃ごみの焼却処理によって生じる焼却残渣(焼却灰)である。
焼却灰には酸化カルシウムが含まれており、それが水酸化カルシウムとなり、埋立地からの浸出水の高 pH 化の原因であると考えられている。浸出水を排出するには、排出基準(山間埋立地 pH5.8~8.6、海面埋立地 pH5.0~9.0)を満たした後、排出しなければならず、廃止まで長期間の管理が必要である。
今回の発表では、海面埋立地におけるアルカリ性物質の希釈効果および大気中の二酸化炭素による pH の中和能を確認することを目的として内水ポンドの模擬試験を行った。
2. 試験方法
本実験では泉大津沖の海面埋立地の内水ポンド(200,000m3)を模擬した 1/30,000,000 スケールの試験を行った。
大気に長時間接している条件と接していない希釈のみの条件でそれぞれ比較し、大気中の CO2 をどれだけ吸収するのか検討した。海面埋立地の内水ポンドの模擬試
験には人工海水（MARINE ART SF-1 富田製薬株式会社製）を用いて行い、実際の内水ポンドは雨水で塩類が薄まっているため、現場の測定結果を参考に 4 倍に希釈したものを使用した。流入水は、4 倍に希釈した人工海水を Ca(OH)2 で pH11 に調整し、ろ過したものを用いた。流入水量、流出水量ともに 54mL/日とし、流出水の測定を行い、測定項目は pH、EC、酸消費量(pH8.3)、Mg、Ca、K、Na の濃度とした。下記の表の 4 つの条件で試験を行い、試験方法(1)と(2)、ポンドの容量を減らした試験方法(3)と(4)でそれぞれ比較した。今回は紙面の都合により、一部の結果を記す。
表 1.海面埋立地の内水ポンドの模擬試験の条件
スケール

攪拌時間容量(L)

表面積(m2)

大気に長時間接するかしないか

24 時間する
1/30,000,000
7.2
0.4230 秒－しない
1/30,000,0007.2
試験方法(3) 1/120,000,000(容量のみ)
24 時間
する
20.12
試験方法(4) 1/120,000,000(容量のみ)
30 秒
－しない
2
試験方法(1):海面埋立地の模擬試験（1/30,000,000 スケール）
縦 60cm、横 70cm、深さ 10cm（実験時の水位 1.6cm）のバットに 4 倍に希釈した人工海水を 7.2L 入れ、流入水量、流出水量ともに 54mL/日 となるよう流量を調整し、撹拌子で撹拌し続けた。1 ヶ月間、24 時間ごとに流出水の測定を行った。
試験方法(2) :海面埋立地の模擬試験（1/30,000,000 スケール 大気に長時間接しない）
試験方法(1)と同じ容量の 4 倍に希釈した人工海水 7.2L を容器に入れ、攪拌子で攪拌し試験を行った。流入水 54mL を入れ 30 秒間撹拌した後、54mL 採水し測定した。これを 30 回繰り返し行った。
試験方法(3) :海面埋立地の模擬試験（1/120,000,000 スケール）
縦 30cm、横 40cm、深さ 6cm（実験時の水位 1.6cm）のバットに 4 倍に希釈した人工海水を 2L 入れ、試験方法(1)と同様の試験を行った。
試験方法(4) :海面埋立地の模擬試験（1/120,000,000 スケール 大気に長時間接しない）
試験方法(3)のと同じ容量の 4 倍に希釈した人工海水 2L を容器に入れ、(2)と同様の試験を行った。
試験方法(1)
試験方法(2)3.

pH

Ca濃度（mg/L）

Ca濃度（mg/L）

酸消費量（mmol/L）

Ca濃度（mg/L）

Ca濃度（mg/L）

酸消費量（mmol/L）

pH

結果および考察1211.5
試験方法(1)11.5
試験方法(1)と(2)の pH を図 1、 11
試験方法(2)1110.510.5
流入水試験方法(3)と(4)の pH を図 2、10109.59.5
試験方法(2)と(4)の酸消費量を99試験方法(3)8.58.5
図 3,4、試験方法(1)～(4)の Ca
試験方法(4)88流入水
7.57.5濃度を図 5,6,7,8 に示す。
770102030
図 1 の試験方法(1)と(2)の pH
0102030
測定回数
測定回数
図 2 試験方法(3)と(4)pH
図 1 試験方法(1)と(2)pHを比較すると pH11 の流入水を2.52.5
酸消費量滴下しているにも関わらず、試2流入水2
験方法(1)では pH7.5~7.8 の間1.51.5で変化は確認されなかった。一11方で試験方法(2)では pH が緩0.5酸消費量0.5やかに上昇している傾向が確流入水
0005101520253035
認された。試験方法(1)は(2)よ0102030
測定回数
測定回数
り長時間大気と接しており、
図 3 試験方法(2)酸消費量
図 4 試験方法(4)酸消費量
CO2 を吸収したと考えられる。 600
ろ過
ろ過
500
未ろ過
未ろ過
500
図 2 の試験方法(3)と(4)の pH
流入水 pH11（ろ過）
流入水（pH11）ろ過400
400
流入水 pH11（未ろ過）
流入水（pH11）未ろ過では、試験方法(1)と(2)と同じ300300
結果となり、これも大気中の200200
CO2 を吸収したと考えられる。
100100
図 3,4 の酸消費量の結果とし000102030400102030て試験方法(1),(3)ともに pH8.3
経過日数（日）
測定回数を超えず、酸消費量の測定はで
図 6 試験方法(2)Ca 濃度図 5 試験方法(1)Ca 濃度
600
600
きなかったため 0mmol/L とし、ろ過ろ過未ろ過
500500
未ろ過
試験方法(1)と(2)を比較すると
流入水 pH11（ろ過）
流入水（pH11）ろ過400
400
流入水 pH11（未ろ過）
流入水（pH11)未ろ過
1.3～1.5mmol/L の差があり、
300300試 験 方 法 (3) と (4) で は200
2001.2mmol/L の差があることが100
10000確認できた。
01020300102030
測定回数
経過日数（日）図 5,6,7,8 の Ca 濃度の結果
図 7 試験方法(3)Ca 濃度
図 8 試験方法(4)Ca 濃度
ではどの結果も同じく緩やかな上昇傾向が確認できた。流入水の Ca 濃度が 500mg/L と人工海水より高い値であったため、上昇したものと考えられる。
4. まとめ実際の海面埋立地の内水ポンドを模擬した試験方法(1),(3)では排水基準である pH5.0~9.0を満たしていた。大気に接していない pH の結果から pH11 に近づいていく傾向にあるため、この状態を続けた場合、pH11 まで上昇し続けると考えられる。また酸消費量の結果から1/30,000,000 スケールの場合、1 日の平均を計算し CO2+H2O→H2CO3 の化学式から H＋が 2倍放出されるため 1/2 をかけ、表面積 0.42ｍ2 で割ると 0.0201mmol/m2・日の CO２が溶けていることが算出された。
5. 今後 の課題
今回の実験では泉大津の海面埋立地の模擬試験を行い、試験方法(2)の酸消費量の結果が pHの結果と合わないところがあったため、再度測定し直す必要がある。