JP5314213B1 - 最終処分場における浸出水処理施設及び浸出水処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】オープン型の無機廃棄物をセメントと混練してコンクリート固化させた盛土材が圧密成形体として埋め立てられる最終処分場における浸出水の処理において、放射性セシウム等の有害物質を吸着し、厳しい基準の処理水を得ることができる浸出水処理施設、及び処理方法を提供する。
【解決手段】最終処分場の埋立地で生じた浸出水の処理を行う、凝集処理装置、生物処理装置、ろ過槽、活性炭吸着塔、消毒槽を備えた浸出水処理施設に、さらに、複数のゼオライト吸着装置を備える浸出水処理施設、及び当該浸出水処理施設により浸出水を処理することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、オープン型の最終処分場における浸出水の処理を管理する浸出水管理システムにおいて、最終処分場からの浸出水を浸出水処理設備で基準値以下に処理する浸出水処理施設及び浸出水処理方法に関する。

一般に、屋根のないオープン型の最終処分場においては、降雨によって発生する浸出水の処理が問題となる。特に、廃棄物と接触した雨水による浸出水がそのまま周囲の環境に漏洩することがないように浸出水を処理する必要がある。

最終処分場では、浸出水が漏洩しないように管理され、浸出水から有害物質を除去するか又は無毒化し、安全に処理し、最終的に河川等に放流される。処理後の浸出水は河川等に放流され、周辺の環境中に再度戻されることから、処理水は、有害物質の除去、無毒化が行われ、ｐＨ、全窒素、金属含有量等、法律で定められているすべての基準において基準値以下の安全値にしなければならない。

しかしながら、廃棄物には金属、有機物等、様々な物質が混入しており、廃棄物と接触する浸出水にも廃棄物の種類により多様な物質が混入する虞があり、その除去には高度な処理が必要とされている。

一般に、浸出水処理施設では、浸出水原水を生物処理装置、凝集処理装置、凝集沈殿槽、砂ろ過槽、活性炭吸着槽等を用いて、有害物質を除去した後、最終的に消毒槽に導入して消毒し、最終的な処理水として放流している。

特許文献１では、凝集処理装置を、内部に凝集剤添加手段を設けた凝集混和槽とセラミック膜を設けた凝集ろ過槽とで構成した凝集処理装置とすることにより、浮遊物質やＣＯＤ成分、マンガンの除去率を向上させた浸出水処理設備が開示されている。

特許文献２には、浸出水のｐＨをアルカリ側に調整するとともに、ケイ酸含有無機物であるフライアッシュを混和することにより、浸出水に含まれる金属類を沈殿除去する浸出水の浄化方法が開示されている。

特許文献１及び２に開示されている発明は、複雑な処理を要することなく、コンパクトな施設で浸出水の処理を行い、従来と同様、あるいは従来以上に有害物質の除去を行うことを目的としている。

特開平１０−５７９２号公報 特開２０１０−１４９０７６号公報

一方、東日本大震災に伴う原子力発電所の事故により環境中に放射性物質が飛散し、東京都の一般廃棄物焼却施設の飛灰からも８０００Ｂｑ／ｋｇを超える放射性セシウム（セシウム１３４及び１３７）が検出されたことから、最終処分場ではこれまで以上に安全な管理や情報公開が求められるようになっている。

しかしながら、特許文献１及び２に開示されている発明は、より厳しい規制が求められる放射性物質が浸出水に混入する可能性は想定に入れていない。

本発明の目的は、かかる従来技術の課題に鑑み、オープン型の最終処分場における浸出水を処理するにあたり、処理水から有害物質をより厳しい基準で処理し、今までに想定されていなかった物質が浸出水に混入したとしても、安全に環境に戻すことができる浸出水処理施設及び浸出水処理方法を提供することを目的とする。

第１発明は、最終処分場の埋立地で生じた浸出水の処理を行う、凝集処理装置、生物処理装置、ろ過槽、活性炭吸着塔、消毒槽を備えた浸出水処理施設であって、前記最終処分場で無機廃棄物をセメントと混練してコンクリート固化させた盛土材が圧密成形体として埋め立てられることにより、無機廃棄物と雨水が直接接触することなく集水される浸出水処理施設であり、浸出水を一時的に貯留する調整池から浸出水を導入する調整槽内に第１のゼオライト吸着装置である調整槽内ゼオライト槽と、前記ろ過槽によるろ過処理後に第２のゼオライト装置であるゼオライト吸着塔を設けることを特徴とする。

本発明の浸出水処理施設を備えた最終処分場は、圧密成形体により埋め立てられる。前記圧密成形体は、壁面により区画された前記盛土材を埋め立てる単位埋立空間を水平方向において仕切って第１空間および第２空間を確保した上で、該第１空間に有害物質濃度が所定値を超えるＢ種無機廃棄物を含むＢ種盛土材を投入して締め固めることにより得られた第１圧密成形部と、前記第１圧密成形部の上に有害物質濃度が所定値以下のＡ種無機廃棄物を含むＡ種盛土材を投入して締め固めることにより得られた第２圧密成形部と、前記第１圧密成形部および前記第２圧密成形部が形成された状態で、前記第１空間および前記第２空間の仕切りを取払って、前記第２空間に前記Ａ種盛土材を投入して締め固めることにより得られた第３圧密成形部と、前記第２圧密成形部および前記第３圧密成形部の上部に形成された遮水構造の上部シールド構造と、前記壁面を取払うことにより露出する前記第３圧密成形部の側面に形成された遮水構造の側面シールド構造とを備える。

そのため、雨水が直接、無機廃棄物と接触することはなく、浸出水に含まれる有害物質の量も、他の埋立方式を採用している処分場に比べ、非常に少なくなっている。

本発明は、放射性物質を含む有害物質を吸着除去することが知られているゼオライト吸着装置を複数備えることにより、放射性セシウム等の有害物質を吸着除去することが可能となり、従来以上に高度な水処理を達成することができる。

また、浸出水処理施設の最初の工程である調整槽内に第１のゼオライト吸着装置を設けることにより、大部分の放射性セシウムを含む有害物質は吸着除去できる。さらに、調整槽にて吸着されずに通過した有害物質もろ過処理後の第２のゼオライト処理装置に吸着することから、従来以上に高水準の浸出水処理を行うことができる。

第２発明は、最終処分場の埋立地で生じた浸出水の処理を、凝集処理装置、生物処理装置、ろ過槽、活性炭吸着塔、消毒槽による処理工程を経て行う浸出水処理方法であって、前記最終処分場で無機廃棄物をセメントと混練してコンクリート固化させた盛土材が圧密成形体として埋め立てられることにより、無機廃棄物と雨水が直接接触することなく集水された後、処理される浸出水処理方法であり、浸出水を一時的に貯留する調整池から浸出水を導入する調整槽内に第１のゼオライト吸着装置である調整槽内ゼオライト槽と、前記ろ過槽によるろ過処理後に第２のゼオライト吸着装置であるゼオライト吸着塔とを設け、２つのゼオライト吸着装置により吸着工程を行うことを特徴とする。

上述のように、ゼオライトは放射性物質を含む有害物質を吸着除去することから、複数のゼオライト吸着除去工程を経ることにより、浸出水の高度な処理を行うことが可能となる。したがって、放射性セシウムだけではなく、他の有害物質も従来以上に高度に処理することが可能となる。

第１のゼオライト吸着装置による吸着工程で、大部分の放射性セシウムを含む有害物質は吸着された後、さらに、調整槽にて吸着されずに通過した有害物質もろ過処理後の第２のゼオライト処理装置による吸着工程で吸着除去されることから、従来以上に高水準の浸出水処理を行うことができる。

第３発明の浸出水処理方法は、ゼオライト吸着装置通過後の処理水の放射性セシウムを検出し、一定以上の放射性セシウム濃度が検出される破過開始点を予め求めておき、求めた破過開始点よりも前にゼオライト交換時期を定め、前記ゼオライト吸着装置中のゼオライトを交換することを特徴とする。

検水中の放射性セシウム濃度を指標とし、どの程度の浸出水を処理可能であるかを予め求めておくことで、ゼオライトの吸着能力に余力があるうちに、ゼオライトを交換することが可能となる。したがって、ゼオライトの破過が起こる前に、交換することが可能となり、浸出水の処理を高水準で行うことができる。

本発明の一実施形態に係る浸出水処理施設を備える最終処分場の浸出水管理設備の構成を示すブロック図である。 本発明の一実施形態に係る浸出水処理施設の構成を示すブロック図である。 本発明の原水調整槽の模式図である。 本発明の生物処理槽の模式図である。 本発明の他の実施形態に係る二系列の浸出水処理施設の構成を示すブロック図である。

以下、図面を用いて本発明の実施形態を説明する。図１に示すように一般に浸出水の処理は、最終処分場の埋立地１で生じた浸出水を集水枡２で集水し、集水枡２内の浸出水を一時的に調整池３で貯留し、調整池３から浸出水処理施設４を経て放流される。

オープン型の無機廃棄物をコンクリート固化させ、圧密成形体として埋め立てる最終処分場の埋立地１では、降雨によって浸出水が生じる。処分場で生じた浸出水は、集水枡２に集められ、調整池３を経て浸出水処理施設４に移送される。浸出水処理施設４は、生物処理槽を備えているため、一日当たりに処理できる浸出水の量には限りがある。そのため、調整池３に一時的に浸出水を貯留できるように設計されており、浸出水処理施設４に移送される浸出水の量を調節する。

調整池容量は、過去１５年の降水量データをもとに降雨量が年間最大量の年のデータから定められており、近年のゲリラ豪雨と言われるような集中豪雨に対しても調整池３で一旦貯留し、浸出水処理施設４に移送されることから、浸出水処理施設４の処理能力を超えることはない。

図２に示すように、まず、調整池３からポンプにより沈砂槽、ゼオライト槽、流量調節槽からなる原水調整槽５に導入された浸出水は、流量を調節されながら、反応槽、混和槽、凝集槽からなる前処理槽６による前処理工程、凝集沈殿槽７による凝集沈殿工程、生物処理を行うために処理水を中和する中和槽８、生物処理槽９による生物処理工程、ろ過原水槽１０によるろ過工程、ゼオライト吸着塔１１及び、活性炭吸着塔１２による吸着工程を経て、処理槽１３で最終的な検水及び消毒が行われ放流される。

原水調整槽５は、図３に示すように、１つの槽内が仕切板１７で沈砂槽１８とゼオライト槽１９に仕切られている。浸出水は調整池３から、原水調整槽５内の沈砂槽１８にポンプで導入され、浸出水に混入している砂等比重の重い固体は沈砂槽１８で沈殿する。

浸出水は沈砂槽１８の上方から下方に向かってポンプにより送出され、ゼオライト槽１９の下方から流入する。ゼオライト槽１９は下部の支持板上に支持砂利、ゼオライトの順で配置されている。下方から流入した浸出水は、ゼオライトに接触しながら上方に送出される。ゼオライトは放射性セシウムをはじめとする有害物質を除去することができるため、ゼオライト槽でこれら物質が吸着除去される。図中の矢印は、処理水の流出方向を示す。

ゼオライトに吸着できる物質の量は一定であるため、本発明のゼオライト槽では上流にあたるゼオライト槽下部から吸着飽和に達し、有害物質が吸着しないまま漏洩が始まる。複数回の浸出水の処理により、ゼオライトが破過を起こすまでにどの程度の浸出水を処理可能か放射性セシウムのゼオライト吸着装置通過後の検水中の濃度等によって予め求めておく。調整槽内ゼオライト槽１９及びゼオライト吸着塔１１のゼオライトの交換は、この結果をもとに破過が始まる前に交換する。予め求めた一定量の浸出水処理後に必ずゼオライトの交換を行うことにより、高水準の浸出水処理を安定して行うことができる。

破過が生じる前に交換のために取り出したゼオライトは、まだ充分な吸着能力があることから、埋立処分場の集水升前のマット上に配置する。これにより集水升上でも有害物質の吸着を行い、ゼオライトは最終的には処分場に埋め立てられる。

また、ゼオライト槽１９は、沈砂槽で沈殿しないような細かい砂や固体で目詰まりを起こし、流速が遅くなった場合に目詰まりを解消するために、逆方向に流水を起こさせ、槽内を洗浄する機構を設けておくことも可能である。

原水調整槽５から前処理槽６へと導入される浸出水の量は、流量調整槽２０のポンプＰにより流量を調整する。これにより一日当たりの処理量を超過しないように調節されている。

次に、原水調整槽５から、反応槽、混和槽及び凝集槽からなる前処理槽６により、浸出水を凝集処理させた上で、凝集物を沈殿させる凝集沈殿槽７に導入される（図２参照）。

前処理槽６内の反応槽では硫酸が添加され、重金属はイオン化される。重金属がイオン化された処理水は、次に混和槽に導入される。混和槽では苛性ソーダ、キレート剤、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）が添加され、重金属を含んだフロックが生成される。

フロックが生成された処理水は、次に、凝集槽で凝集ポリマが添加され、混和槽で生成されたフロックが沈殿分離可能なまでに凝集される。凝集槽では、凝集を促進させるため、反応槽、混和槽に比べてゆっくりと攪拌を行う。凝集ポリマとしてはポリアクリルアミド等を使用することができる。

凝集槽で大きく凝集したフロックは、ポンプで凝集沈殿槽７に導入される。凝集沈殿槽７では、凝集槽で凝集したフロックが沈殿し除去される。この段階で浸出水に含まれている重金属はほとんど除去される。

凝集沈殿槽７で凝集物が沈殿除去された浸出水は、中和槽８に導入されて中和処理が施される。続く生物処理槽９で生物処理を行うため、バクテリアが生存可能な中性付近にｐＨを戻す必要があるからである。

生物処理槽９では、槽内のバクテリアによって浸出水の汚濁物質であるＢＯＤや窒素分の分解除去が行われる。

生物処理槽９は、図４に示すように、ばっ気槽２１と、膜分離槽２２に分けられている。ばっ気槽２１では、有酸素状態となるようにばっ気ブロアにより空気を供給し、ＢＯＤを二酸化炭素や水に分解除去する。ばっ気槽２１では浸出水に不足しているリン分の供給としてリン酸を添加することにより、バクテリアの活動を促進させる。ばっ気槽２１で処理された浸出水は、次に膜分離槽２２に導入され、有機物の除去を行う。膜分離は液中膜を主体とした処理方式を採用することにより、浸出水の高度処理を行うことができる。

さらに、図２に示すように、生物処理後の浸出水が、ろ過原水槽１０でろ過処理される。ろ過処理により残存している浮遊物や微小粒子等が除去される。

次いで、ろ過原水槽１０でろ過処理された浸出水は、ゼオライト吸着塔１１および活性炭吸着塔１２で放射性物質をはじめとする残存している有害物質が吸着され除去される。ゼオライトも活性炭もともに放射性セシウムをはじめ、様々な物質を吸着する細孔を有する吸着剤であるが、ゼオライトの細孔が比較的均質であるのに対し、活性炭の細孔径にばらつきがある。したがって、両者で異なる物質の吸着が可能となることから、非常に高水準の浸出水の処理を行うことができる。

このようにして、処理された浸出水は、処理水として、処理槽１３に導入されて、その後放流される。なお、処理槽１３は、検水槽および消毒槽としての機能も兼ね備える。

また、凝集沈殿槽７で凝集沈殿したフロックと、生物処理槽９で発生した汚泥は汚泥貯留槽１４と、汚泥凝集槽１５と、汚泥脱水機１６とを備える汚泥処理部で処理される。

具体的には、凝集沈殿槽７及び生物処理槽９により除去される汚泥および活性汚泥が汚泥貯留槽１４に導入され、これらの汚泥が一度、汚泥凝集槽１５で攪拌処理された上で、汚泥脱水機１６に導入される。

汚泥脱水機１６で分離されたろ液は、調整池３へと戻され、残渣物は、無機廃棄物と同様にして圧密成形体の材料として再利用され、セメントとともに処分場埋立地で埋め立てられる。

浸出水は、各処理前後で検水を行い、処理が確実に行われているか確認を行う。また、放流水の自動検知装置を必要箇所に配置することにより、水質が設計値を超過すると直ちに自動的に放流を停止するシステムにする等、二重、三重に安全に配慮するシステムとすることにより、常に基準値以下の安全な水を放流することが可能である。

また、図５に示すように二系列の浸出水処理施設とすることもできる。二系列にすることによって、片方に異常が生じ、修理を行う場合や、メンテナンス等を行う場合であっても、一系列の浸出水処理施設は稼働していることから、安定して浸出水の処理を行うことが可能となる。

浸出水処理施設４では、沈砂槽等により浸出水に混入している砂等を除去する物理的処理や、薬品を用いた化学的処理、バクテリアによる生物処理と異なる原理に基づいた処理が行われ、さらにゼオライト、活性炭と二種の異なる吸着物質により吸着除去が行われることから、多様な有害物質が含まれ得る浸出水でも、環境に放流しても安全なレベルにまで有害物質の除去を行うことができる。

１・・・埋立地、２・・・集水枡、３・・・調整池、４・・・浸出水処理施設、５・・・原水調整槽、６、６ａ、６ｂ…前処理槽、７、７a、７ｂ・・・凝集沈殿槽、８、８ａ、８ｂ・・・中和槽、９、９ａ、９ｂ・・・生物処理槽、１０、１０ａ、１０ｂ・・ろ過原水槽、１１、１１ａ、１１ｂ・・・ゼオライト吸着塔、１２、１２ａ、１２ｂ・・・活性炭吸着塔、１３・・・処理槽、１４・・・汚泥貯留槽、１５・・・汚泥凝集槽、１６・・・汚泥脱水機、１７・・・仕切板、１８・・・沈砂槽、１９・・・ゼオライト槽、２０・・・流量調整槽、２１・・・ばっ気槽、２２・・・膜分離槽

Claims (3)

1. 最終処分場の埋立地で生じた浸出水の処理を行う、凝集処理装置、生物処理装置、ろ過槽、活性炭吸着塔、消毒槽を備えた浸出水処理施設であって、
   前記最終処分場で無機廃棄物をセメントと混練してコンクリート固化させた盛土材が圧密成形体として埋め立てられることにより、無機廃棄物と雨水が直接接触することなく集水される浸出水処理施設であり、
   浸出水を一時的に貯留する調整池から浸出水を導入する調整槽内に第１のゼオライト吸着装置である調整槽内ゼオライト槽と、
   前記ろ過槽によるろ過処理後に第２のゼオライト装置であるゼオライト吸着塔を設けることを特徴とする浸出水処理施設。
2. 最終処分場の埋立地で生じた浸出水の処理を、凝集処理装置、生物処理装置、ろ過槽、活性炭吸着塔、消毒槽による処理工程を経て行う浸出水処理方法であって、
   前記最終処分場で無機廃棄物をセメントと混練してコンクリート固化させた盛土材が圧密成形体として埋め立てられることにより、無機廃棄物と雨水が直接接触することなく集水された後、処理される浸出水処理方法であり、
   浸出水を一時的に貯留する調整池から浸出水を導入する調整槽内に第１のゼオライト吸着装置である調整槽内ゼオライト槽と、
   前記ろ過槽によるろ過処理後に第２のゼオライト吸着装置であるゼオライト吸着塔とを設け、２つのゼオライト吸着装置により吸着工程を行うことを特徴とする浸出水処理方法。
3. 請求項２に記載の浸出水処理方法であって、
   ゼオライト吸着装置通過後の処理水の放射性セシウムを検出し、
   一定以上の放射性セシウム濃度が検出される破過開始点を予め求めておき、
   求めた破過開始点よりも前にゼオライト交換時期を定め、
   前記ゼオライト吸着装置中のゼオライトを交換することを特徴とする浸出水処理方法。