福岡県保健環境研究所年報第37号，59－63，2010

原著
最終処分場の浸透水中の溶存有機物の特性と水処理の検討
梶原佑介＊、志水信弘、土田大輔＊、濱村研吾、永瀬誠、池浦太莊
スチレンジビニルベンゼン共重合体樹脂を用いた樹脂吸着分画法で溶存有機物(DOC)を疎水性－親水性、酸性－中性－塩基性の違いによって分画することで、最終処分場の浸透水の有機汚濁を評価した。また、塩化第二鉄及び粉末活性炭を水処理剤として用いた場合の各分画成分の除去率を検討した
結果、A旧安定型最終処分場の浸透水において塩化第二鉄を用いた場合、最大で疎水性中性成分が24%、疎水性酸成分が60%、親水性成分及び疎水性塩基成分が17%除去された。また、粉末活性炭を用いた場
合、最大で疎水性中性成分が100%、疎水性酸成分が94%、親水性成分及び疎水性塩基成分が38%除去された。
［キーワード：溶存有機物、分画、難分解性有機物、フミン物質、水処理］
１ はじめに項目になっており、有機物を化学的に酸化することで難分

安定型最終処分場では、有害物質を含まず性状が安定し解性有機物も含んだ有機物量の指標となるが、物質によっているとされる安定５品目（廃プラスチック類、ゴムくず、ては酸化率が異なりすべての有機物量を示すものとは限ら金属くず、ガラス及び陶磁器くず、建設廃材）を処分してない。また、どちらも有機物量を酸素消費量として表した

いるが、処分場の中には人体に有害な硫化水素が発生してもので、詳細な有機物汚濁についての言及は難しい。そこいる処分場もある。福岡県においては、平成12年に安定型で本研究では、有機物そのものを全炭素量で表した全有機最終処分場の浸透水排水ピット内で、浸透水採取中の事業炭素(TOC)を用いて浸透水中の有機物について考察を行っ所作業員が硫化水素中毒で死亡するという事故も起きていた。TOCのうち溶存態のものを溶存有機炭素(DOC)という。

１）る 。
高濃度の硫化水素が発生する条件は、①硫酸還元菌の存

このDOCを樹脂吸着分画法により親水性成分及び疎水性塩基成分、疎水性酸成分、疎水性中性成分の３つに分画し、在、②硫酸塩の存在、③硫酸塩還元菌が増殖するための有評価を行った。
DOCを分画・評価する方法としては、
Leenheer

機物の存在、④硫酸塩還元菌が増殖するのに適当な温度・

３）

水分・嫌気的状態が維持されていること、⑤発生した硫化方法を開発し、今井ら４）がその分析方法を改良し、琵琶湖

２）
水素と化合する物質が少ないこと、等が挙げられる 。こや霞ヶ浦のDOCの特性や起源についての解明を行っている。の中で、高濃度の有機物は硫化水素の発生のみならず、公５）
また、角脇ら は精製に多種の有機溶媒と多大な時間を要共用水域に高い有機汚濁水を流出してしまうという問題もするXAD-8に代えて、より簡便なスチレンジビニルベンゼンある。このような背景から、本研究では、処分場に起因す共重合体樹脂を用いた分画手法を提案し、XAD-8との整合性る有機物に着目し、処分場の浸透水中の有機物の特性を把を確認した。そこで、本研究では、この角脇らの方法に準握することで、最終処分場の適切な水処理方法を提案し、じて調査を行った。

が非イオン性マクロ網状アクリル樹脂（XAD-8）を用いた高い有機汚濁浸透水の流出を防止することを目的とした。
通常、有機汚濁の指標として用いられるものはBOD（生物２ 方法学的酸素要求量）及びCOD（化学的酸素要求量）である。BOD

２・１樹脂吸着分画法による有機物の分画

は河川の有機汚濁を測る環境基準項目になっており、生物

２．１．１試薬に代謝されやすい有機物いわゆる易分解性有機物量の指標

アセトン及びメタノールは和光純薬工業社製の残留農となるが、生物に有毒な物質がある場合には正確に測るこ

薬・PCB分析用試薬を、水酸化ナトリウム溶液及び塩酸は容とができない。CODは湖沼や海域の有機汚濁を測る環境基準量分析用試薬を、超純水はアドバンテック社製の超純水製造装置(RFU424BA)で精製されたものをそれぞれ使用した。スチ福岡県保健環境研究所 （〒818-0135 太宰府市大字向佐野 39）*（財）福岡県環境保全公社（〒808-0135 北九州市若松区ひびきの 2-1）

レンジビニルベンゼン共重合体樹脂は日本ウォーターズ社
製のPS2(カートリッジ型、充填量：265mg）を使用した。

なお、このPS2は、使用前に10個を連結し、アセトン60mL、メタノール60mL、超純水30mL、1N水酸化ナトリウム溶液60mL、よる水処理実験材料には、2010年1月に採水したA旧安定型最終処分場の浸透水を用いた。

超純水30mL、1N塩酸60mL、超純水30mlを順に1mL/minで通液、洗浄した。さらに使用直前に0.1N水酸化ナトリウム溶液10mL、超純水5mL、0.1N塩酸10mLを順に1mL/minで通液、洗浄後、使用した。

２・２・３ 水処理方法
塩化第二鉄水溶液を用いた処理は、浸透水50mlに20%塩化第二鉄水溶液を0、0.14、0.15、0.16、0.17、0.18mL添加し、室温で30分間スターラーで撹拌した後、分画操作を行った。

２・１・２ 装置

粉末活性炭を用いた処理は、浸透水50mLに粉末活性炭を0、DOCの測定には島津製作所製のTOC5000を使用し、試料溶液を(1+1)HClでpH2以下に調整し、キャリアーガスを通気して5、10、25、50、100、250、500、1000mg添加し、室温で5時間スターラーで撹拌した後、分画操作を行った。

無機炭素を除去後、DOCを測定した。
分画用のペリスタポンプはIWAKI社製のPST-100Nを使用し、チューブには、タイゴンローラーポンプ用高強度シリコンチューブを用いた。

３ 結果及び考察
３・１分画操作のブランク値
DOCを分画・評価する上で最も重要なことはブランク値をできる限り抑えることである。そのために分画に用いる樹脂

２・１・３ 試料を予め洗浄し、樹脂等由来のDOC成分を取り除く必要がある。

調査試料は、福岡県内において2009年度に調査を行った最

連結して精製したPS2の1番目、5番目及び10番目における終処分場の浸透水、処理水等（80件）の中からDOC濃度が5mg/L

ブランク値を表１に示す。
これらの平均値から、DOC1、DOC2、以上のものを抽出し、調査を行った。また、硫化水素発生履

DOC3のブランク補正値をそれぞれ0.5、0.6、0.7mg/Lとした。

歴のあるA旧安定型最終処分場の浸透水及び処理水について

ちなみに、超純水をPS2カートリッジに通さずにそのまま2008年9月から2010年1月にかけて毎月１回調査を行った。

分析しただけでも0.1mg/L程度のブランク値が出る。

２・１・４ 分画操作方法

表１

試料を孔径0.45μmのメンブレンフィルター（材質：セルロースアセテート）で濾過した後、(1+1)HClを用いてpH2以下に調整した。これをDOC1とする。このDOC1をPS2に1mL/minの流速で10mL通液し、出てきた通過液をDOC2とする。次に、逆方向から PS2に0.1N水酸化ナトリウム溶液10mLを通液し、出てきた溶出液をDOC3とする。DOC1は試料中の全溶存有機物

PS2-1PS2-5PS2-10平均

ブランク補正値

DOC1(mg/L)
0.420.480.530.48

DOC2(mg/L)
0.510.64
0.650.60

DOC3(mg/L)
0.72
0.70
0.710.71を示し、酸性下でPS2を通過したDOC2は親水性成分及び疎水性塩基成分を示し、酸性下でPS2に補足され、アルカリ溶液

３・２ 県内処分場の浸透水等の水質調査で溶出されたDOC3は疎水性酸成分を示す。また、酸性下でPS2

表２に浸透水等の水質データを示す。DOC濃度が5mg/Lを超に補足され、アルカリ溶液でも溶出されない分画成分は疎水

えたものは18検体あり、BODが0.5mg/L未満～10mg/L、CODが性中性成分を示す。親水性成分は糖酸、脂肪酸、糖類、タン8.8～36mg/L、DOCが5.5～25mg/Lの範囲であった。図１にDOC

パク質等に、疎水性塩基成分は芳香族アミン等に、疎水性酸組成比を示す。DOC組成比は親水性成分及び疎水性塩基成分

成分はフミン物質であるフミン酸、フルボ酸等に、疎水性中が8.8～29%、疎水性酸成分が55～83%、疎水性中性成分が6.6４）

性成分は炭化水素、農薬、LAS等に対応すると考えられる 。

～25%であった。次に、BOD/COD比とDOC組成比の関係を図２に示す。一般的に、BOD/COD比の値が小さくなる程、易分解

２・２ 水処理実験方法

性有機物の微生物分解が進み、難分解性有機物の蓄積が起こ

２・２・１ 試薬

６）っていると考えられる 。今回の結果でも、図２に示すよう塩化第二鉄及び粉末活性炭は、和光純薬工業社製の特級試薬を使用した。に、BOD/COD比の減少とともに、生物分解により生成される難分解性有機物フミン物質に代表される疎水性酸成分の割合が大きくなっているものと考えられる。しかし、その他の２・２・２ 試料
塩化第二鉄による水処理実験材料には、2009年10月に採水したA旧安定型最終処分場の浸透水を用いた。粉末活性炭に成分の組成比に関しては明確な増減は見られなかった。

表２

県内処分場の浸透水等の水質データ

試料
番号

pH

123456789101112131415161718

7.9
6.2
7.4
6.7
7.3
7.6
7.0
7.2
7.2
7.4
7.4
8.2
7.3
7.9
11.4
11.7
7.1
7.7

囲であった。図３にDOC濃度と降水量の関係を示す。降水量

EC
BOD
COD
DOC(μS/cm) (mg/L) (mg/L) (mg/L)
1300
2.4
136.8
120
1.2
177.5
1050
1.4
137.32140
1.1107.51340< 0.5138.4
1830
0.6
118.6
1770
1.8
1511233
2.2241028401.728232220
0.8137.7448
1.38.85.9
14002.1251512004.624161490
1.736233190
0.528133810
6.427162180
1031123690
5.62725100
疎水性中性成分
DOC組成比（％）

80
疎水性酸成分60
親水性成分及び疎水性塩基成分

40は試料採取日前日までの1ヶ月間のものを示す。図３より、2008年9月から2009年6月にかけてDOC濃度は減少方向にあったが、6月中旬から8月中旬にかけての月間600mmを超える降雨を受けて、7月、8月のDOC濃度は約1.7倍まで増加した。その後、再び減少方向に転じた。
表３

A 旧安定型最終処分場の浸透水の水質データ

調査年月
2008年9月
2008年10月
2008年11月
2008年12月
2009年1月
2009年2月
2009年3月
2009年4月
2009年5月
2009年6月
2009年7月
2009年8月
2009年9月
2009年10月
2009年11月
2009年12月
2010年1月

pH
6.8
6.7
6.9
7.0
7.0
6.9
7.0
6.9
6.9
7.1
6.9
6.8
6.8
6.8
6.8
6.9
7.0

EC
BOD
COD
DOC
(μS/cm) (mg/L) (mg/L) (mg/L)
2250
8.7
52
34
2240
8.2
54
34
2260
8.8
50
33
2170
20
4129
2220
7.1
5325
2110
1136
27
2210
6.0
4727
2240
7.4
4225
2190
5.7
4124
2150
6.4
37
24
2260
1259
40
2320
9.2
6245
2350
8.0
45
38
2310
4.7
45
39
2190
5.2
39
32
2260
6.3
43352230
5.7423220050

疎水性中性成分

県内処分場の浸透水等の DOC 組成比6003045020300
10y = -50.098x + 71.715
2
R = 0.3794

70060
50
y = 32.674x + 14.667
2
R = 0.1899

40

図３30150

疎水性酸成分

親水性成分及び疎水性塩基成分
降水量02008年09月
2008年10月
2008年11月
2008年12月
2009年01月
2009年02月
2009年03月
2009年04月
2009年05月
2009年06月
2009年07月
2009年08月
2009年09月
2009年10月
2009年11月
2009年12月
2010年01月

80

DOC組成比(%)

750

40

降水量(mm)

図１

900

浸透水等
DOC濃度(mg/L)

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

A 旧安定型最終処分場の DOC 濃度と降水量の関係

20
y = 17.424x + 13.618
2R = 0.075

1000.000.050.10

親水性成分及び疎水性塩基成分

0.150.20
BOD/COD比0.25

疎水性酸成分

0.300.35

疎水性中性成分

図２ 県内処分場の浸透水等の BOD/COD 比と DOC 組成比

３・３・２ 処理水調査
表４に A 旧安定型最終処分場の処理水の水質データを示す。BOD は 0.9～4.8mg/L、COD が 20～49mg/L、DOC が 15～39mg/L の範囲であった。ここで、各分画成分の浸透水と処理水における組成比を表５に示す。その結果、組成比

３・３ A旧安定型最終処分場の水質調査の平均値は、疎水性中性成分が 20%から 16%に、疎水性酸

３・３・１ 浸透水調査

成分が 62%から 67%に、親水性成分及び疎水性塩基成分が

表３にA旧安定型最終処分場の浸透水の水質データを示す。
BODは4.7～20mg/L、CODが36～62mg/L、DOCが24～45mg/Lの範17%から 18%に変化していた。

pH

調査年月
2008年9月
2008年10月
2008年11月
2008年12月
2009年1月
2009年2月
2009年3月
2009年4月
2009年5月
2009年6月
2009年7月
2009年8月
2009年9月
2009年10月
2009年11月
2009年12月
2010年1月

7.6
7.8
7.7
7.8
7.8
8.0
7.9
8.0
8.0
7.9
7.9
7.8
7.8
7.9
7.6
7.7
7.8

EC
BOD
COD
DOC
(μS/cm) (mg/L) (mg/L) (mg/L)
1620
3.1
29181440
4.8
20151660
3.024191620
1.623161610
1.930151580
3.526181560
1.7321915500.929181660
2.928191500
2.021151780
3.639292100
4.5493919302.2412718200.929221740
0.935201780
1.028202010
1.73222性酸成分が 60%、疎水性中性成分が 24%であった。また、除去された DOC の 83%を疎水性酸成分が占めていた。

409358307

疎水性中性成分
疎水性酸成分

625520154

親水性成分及び疎水性塩基成分

3pH10251000.14

0.15

0.16

0.170.18ｐH

A 旧安定型最終処分場の処理水の水質データ

DOC濃度(mg/L)

表４020%塩化第二鉄水溶液添加量(mL)

図４塩化第二鉄による DOC 成分の除去効果

３・４・２ 粉末活性炭による水処理方法
A旧安定型最終処分場の浸透水を用いて、粉末活性炭によ各分画成分の浸透水と処理水における組成比の変化

2008年9月
2008年10月
2008年11月
2008年12月
2009年1月
2009年2月
2009年3月
2009年4月
2009年5月
2009年6月
2009年7月
2009年8月
2009年9月
2009年10月
2009年11月
2009年12月
2010年1月平均

疎水性中性成分

疎水性酸成分

浸透水(％)
19221828
33
32
22
146
13
11
16
20
2227
22
2320

浸透水(％)
58
55
60
55
55
53
61
66
77
71
71
66
65
63
59
65
62
62

処理水(％)
71727
1622
13
23
24
1716
4
8
14
15
19917
16

処理水(％)
6462
53
69
64
71
63
59
65
67
75
74
70
69
66
74
6967

親水性成分及び疎水性塩基成分
浸透水 処理水(％)(％)
232924212220171512141416171420161718161819211818151615171415131714141718

るDOC成分の除去効果を調べた結果を図５示す。DOC濃度は添加量とともに減少し、添加量1000mg時の各分画成分の除去率
は、親水性成分及び疎水性塩基成分が38%、疎水性酸成分が94%、疎水性中性成分が100%であった。疎水性中性成分に関しては添加量5mgの時点で95%が除去されており、疎水性中性成分の除去に効果的であることが分かった。

30
DOC濃度(mg/L)

表５

疎水性中性成分2520

疎水性酸成分15

親水性成分及び疎水性塩基成分

105005102550

100 250 500 1000

粉末活性炭添加量(mg)

図５粉末活性炭による DOC 成分の除去効果
３・４ 水処理方法の検討
３・４・１ 塩化第二鉄による水処理方法

４

まとめ

代表的な疎水性酸成分であるフミン物質は、酸性下での最終処分場の浸透水の有機汚濁を把握するため、樹脂吸

塩化第二鉄を用いた荷電中和により凝集沈殿ができる７)。

着分画法を用いて DOC を分画・評価するとともにその水処

そこで、A 旧安定型最終処分場の浸透水を用いて、塩化第理について検討した結果、以下のことが分かった。

二鉄による DOC 成分の除去効果を検討した。浸透水の pH①

処分場の浸透水等の DOC 組成比は親水性成分及び疎水は 7 前後であり、塩化第二鉄の添加により容易に酸性化す性塩基成分が 8.8～29%、疎水性酸成分が 55～83%、疎るので、酸添加による pH 調整は行わなかった。その結果

水性中性成分が 6.6～25%であった。また、BOD/COD 比を図４示す。DOC 濃度は添加量 0.16mL 時に最も減少し（約の減少とともに、疎水性酸成分の割合が大きくなって45%減）、添加量が増すと微増した。20%塩化第二鉄水溶液

いた。

は添加量の増加に伴って pH が下がり、4 以下になると除②A 旧安定型最終処分場の現在の水処理によって、各分去効果に限界が見られた。添加量 0.16mL 時の各分画成分画成分の平均組成比は、疎水性中性成分が 20%から 16%の除去率は、親水性成分及び疎水性塩基成分が 17%、疎水に、疎水性酸成分が 62%から 67%に、親水性成分及び疎水性塩基成分が 17%から 18%に変化していた。
③④る研究, 国立環境研究所研究報告第 188 号, 2005.

水処理実験において、塩化第二鉄を水処理剤として用

3) J.A.Leenheer：Comprehensive approach to preparative

いた場合、最大で疎水性中性成分が 24%、疎水性酸成分

isolation and fractionation of dissolved organicが 60%、親水性成分及び疎水性塩基成分が 17%除去されcarbon

たが、pH が 4 以下になると除去効果に限界が見られた。

Environ.Sci.Technol., 15, 578-587, 1981.

水処理実験において、粉末活性炭を水処理剤として用いた場合、最大で疎水性中性成分が 100%、疎水性酸成分が 94%、親水性成分及び疎水性塩基成分が 38%除去された。

fromnaturalwatersandwastewaters,4)今井章雄ら：琵琶湖湖水及び流入河川水中の溶存有機物の分画, 陸水学雑誌, 59, 53-68, 1998.
5)角脇怜，吉田恭二：スチレンジビニルベンゼン共重合体樹脂を用いた天然水中における疎水性と親水性の溶存有機物の分画, 水環境学会, Vol.32, No.4,205-211,2009.

文献

6)渡辺正孝ら：湖沼における有機炭素の物質収支および機

1)高橋浩司ら：安定型最終処分場における事故調査,福岡
県保健環境研究所年報 30 号, 192-195, 2003.

能・影響の評価に関する研究, 国立環境研究所研所特別研究報告第 62 号，2004

2)井上雄三ら：安定型最終処分場における高濃度硫化水死

7)松藤康司，田中綾子，柳瀬龍二：産業廃棄物最終処分場

発生機構の解明ならびにその環境汚染防止対策に関すの環境管理，（社）全国産業廃棄物連合会，2010.

Characteristics of dissolved organic compounds in seepage water at final landfill site andwater treatment
Yusuke KAJIHARA, Nobuhiro SHIMIZU, Daisuke TSUCHIDA*, Kengo HAMAMURA,
Makoto NAGASE and Taso IKEURA
Fukuoka Institute of Health and Environmental Sciences, Mukaizano 39, Dazaifu, Fukuoka 818-0135, Japan*Fukuoka Research Center for Recycling Systems, Hibikino 2-1, Wakamatsu, Kitakyushu, Fukuoka 808-0135, Japan
Organic pollution of seepage water at final landfill sites was evaluated by fractionating dissolved organic
compounds (DOC) based on differences in hydrophobic-hydrophilic and acidic-neutral-basic properties employing
the resin adsorption fractionation method using a styrene divinylbenzene copolymer resin. The removal rates ofeach fraction using ferric chloride and powdered activated carbon as water treatment agents were also determined.
When ferric chloride was used for the treatment of seepage water at old inert-type landfill site A, the maximum
removal rates of hydrophobic neutral and hydrophobic acidic components were 24 and 60%, respectively, and thatof hydrophilic and hydrophobic basic components was 17%. When powdered activated carbon was used, themaximum removal rates of hydrophobic neutral and hydrophobic acidic components were 100 and 94%,
respectively, and that of hydrophilic and hydrophobic basic components was 38%.

[Key words; dissoleved organic matter, fractionation, persistent organic matter, humic materials, water treatment]