無機廃棄物固化シールド構造体および無機廃棄物固化シールド構造体の製造方法

本発明は、最終処分場において、無機廃棄物を含む盛土材を埋め立てて得られる圧密成形体をシールドした無機廃棄物固化シールド構造体およびその製造方法に関する。

従来、この種の圧密成形体としては、本願出願人による下記特許文献１がある。 かかる圧密成形体は、セメントと無機廃棄物を混練した盛土材を壁面に囲まれた単位区画に投入と圧縮を繰り返し、最終的にこれを固化させることでセメント固化物とする。 そして、単位区画を水平方向、さらに垂直方向に展開していくことで、処分場全体をセメント固化物として、無機廃棄物中の有害物質が雨水に溶出することを完全に防止することができる。

ここで、本願出願人は鋭意の試験研究により、最終処分場において、圧密成形体を次々と製造していく過程においても、それぞれの圧密成形体中の無機廃棄物と雨水が接触することを防止することが望ましいことを知見した。

もちろん、製造の終わった圧密成形体全体をビニールシートなどで覆っておくことも考えられるが、より効果的に無機廃棄物と雨水との接触を回避する方法等の研究開発が望まれていた。

そこで、本発明は、最終処分場において無機廃棄物を含む盛土材を埋め立てて得られる圧密成形体をシールドして無機廃棄物と雨水との接触を回避できる無機廃棄物固化シールド構造体および無機廃棄物固化シールド構造体の製造方法を提供することを目的とする。

第１発明の無機廃棄物固化シールド構造体は、最終処分場において、無機廃棄物を含む盛土材を埋め立てて得られる圧密成形体をシールドした無機廃棄物固化シールド構造体であって、
前記最終処分場において、壁面により区画された前記盛土材を埋め立てる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の高い、すなわち、例えば有害物質濃度が所定の基準値を超える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の低い、すなわち、例えば有害物質濃度が所定の基準値以下の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、砕石を敷均して締め固めることにより得られた上部一次シールド層と、
前記上部一次シールド層の上にセメント混練物からなる被覆材を敷均し、敷均された被覆材に砕石を敷均し締め固めることにより得られた上部キャッピング層と、
前記上部キャッピング層の上に砕石を敷均することにより得られた上部二次シールド層と、
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塗料を塗布した側面一次シールド層と、
前記側面一次シールド層に塗料を厚塗した側面キャッピング層と、
前記側面キャッピング層に塗料を塗布した側面二次シールド層とを備えることを特徴とする。

かかる第１発明の無機廃棄物固化シールド構造体によれば、本願出願人による前記特許文献１の無機廃棄物の処分方法により、第１～第３圧密成形部として形成された圧密成形体の上面および側面にシールドが形成される。

すなわち、圧密成形体の上側には、まず、第２圧密成形部および第３圧密成形部の上部に砕石を敷均して締め固めることにより得られた上部一次シールド層が形成される。 さらに、その上にセメント混練物からなる被覆材を敷均し、敷均された被覆材に砕石を敷均し締め固めることにより上部キャッピング層が形成される。 さらに、その上に、砕石を敷均することにより上部二次シールド層が形成される。

これにより、圧密成形体の上面は、これら３層のシールドにより完全に無機廃棄物と雨水との接触が回避される。

一方、圧密成形体の側面には、まず、塗料を塗布した側面一次シールド層が形成される。 さらに、その上に塗料を厚塗した側面キャッピング層が形成される。 さらに、その上に塗料を塗布した側面二次シールド層が形成される。

これにより、圧密成形体の側面は、これら３層のシールドにより完全に無機廃棄物と雨水との接触が回避される。

このように、第１発明の無機廃棄物固化シールド構造体によれば、最終処分場において無機廃棄物を含む盛土材を埋め立てて得られる圧密成形体の上面および側面をシールドして無機廃棄物と雨水との接触を回避することができる。

ここで、有害物質には、生ごみや廃プラスチック等のような一般廃棄物の焼却灰に含有される有害物質（ダイオキシン類）や重金属のほか放射性物質などが含まれ、例えば、いずれか１つの濃度の基準値（例えば放射性物質であれば、放射能量が１００Ｂｑ／ｋｇ）を超えるか否かによりＡ種無機廃棄物とＢ種廃棄物とが区別される。

第２発明の無機廃棄物固化シールド構造体は、第１発明において、
前記上部二次シールド層上に重錘を配置して養生期間を経過させることにより前記上部一次シールド層と前記上部キャッピング層と該上部二次シールド層とを一体化させたことを特徴とする。

かかる第２発明の無機廃棄物固化シールド構造体によれば、圧密成形体の側面は、隣接する区画の埋め立てにより側面が露出する期間は上面に比して短いところ、そのため、上面のシールドを強固なものとすることが望ましい。

ここで、第２発明の無機廃棄物固化シールド構造体によれば、上部一次シールド層と上部キャッピング層と上部二次シールド層とを、上部二次シールド層上に重錘を配置して養生期間を経過させて一体化させることで、強固な上部シールド構造を形成することができ、比較的長い期間雨水に晒されても、無機廃棄物と雨水とが接触することを完全に回避することができる。

第３発明の無機廃棄物固化シールド構造体の製造方法は、最終処分場において、無機廃棄物を含む盛土材を埋め立てて得られる圧密成形体をシールドした無機廃棄物固化シールド構造体の製造方法であって、
前記最終処分場において、壁面により区画された前記盛土材を埋め立てる空間を水平方向において仕切って第１空間および第２空間を確保する前処理工程と、
前記前処理工程により仕切られた前記第１空間に有害物質濃度の高い、すなわち、例えば有害物質濃度が所定の基準値を超える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第１圧密成形部を形成する第１工程と、
前記第１工程により得られる前記第１圧密成形部の上に有害物質濃度の低い、すなわち、例えば有害物質濃度が所定の基準値以下の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第２圧密成形部を形成する第２工程と、
前記第２工程により前記第２圧密成形部が形成された後に、前記第１空間および前記第２空間の仕切りを取払って、該第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第３圧密成形部を形成する第３工程と、
前記第２工程および前記第３工程により得られた前記第２圧密成形部および前記第３圧密成形部の上に砕石を敷均して締め固めることにより上部一次シールド層を形成し、該上部一次シールド層の上にセメント混練物からなる被覆材を敷均し、敷均された被覆材に砕石を敷均し締め固めることにより上部キャッピング層を形成し、該上部キャッピング層の上に砕石を敷均することにより上部二次シールド層を形成し、該上部二次シールド層に重錘を配置して養生期間を経過させることにより前記上部一次シールド層と前記上部キャッピング層と該上部二次シールド層とを一体化させる第４工程と、
前記第４工程により前記上部一次シールド層と前記上部キャッピング層と該上部二次シールド層とを一体化させた後に、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塗料を塗布することにより側面一次シールド層を形成し、該側面一次シールド層に塗料を厚塗することにより側面キャッピング層を形成し、該側面キャッピング層に塗料を塗布することにより側面二次シールド層を形成する第５工程とを備えることを特徴とする。

かかる第３発明の無機廃棄物固化シールド構造体の製造方法によれば、本願出願人による前記特許文献１の無機廃棄物の処分方法により、第１～第３工程により、圧密成形部として形成された圧密成形体の上面および側面にシールドが形成される。

すなわち、第４工程により、圧密成形体の上側には、第２圧密成形部および第３圧密成形部の上部に砕石を敷均して締め固めることにより得られた上部一次シールド層が形成される。 さらに、その上にセメント混練物からなる被覆材を敷均し、敷均された被覆材に砕石を敷均し締め固めることにより上部キャッピング層が形成される。 さらに、その上に、砕石を敷均することにより上部二次シールド層が形成される。 そして、上部一次シールド層と前上部キャッピング層と上部二次シールド層とを、上部二次シールド層上に重錘を配置して養生期間を経過させて一体化させることで、強固な上部シールド構造を形成することができる。

これにより、圧密成形体の上面は、これら３層のシールドを一体化させた上部シールド構造により完全に無機廃棄物と雨水との接触が回避される。

さらに、第５工程により、圧密成形体の側面には、まず、塗料を塗布した側面一次シールド層が形成される。 さらに、その上に塗料を厚塗した側面キャッピング層が形成される。 さらに、その上に塗料を塗布した側面二次シールド層が形成される。

これにより、圧密成形体の側面は、これら３層のシールドにより完全に無機廃棄物と雨水との接触が回避される。

このように、第３発明の無機廃棄物固化シールド構造体の製造方法によれば、最終処分場において無機廃棄物を含む盛土材を埋め立てて得られる圧密成形体の上面および側面をシールドして無機廃棄物と雨水との接触を回避することができる。

最終処分場における埋め立て区画を示す説明図。

本実施形態の無機廃棄物固化シールド構造体の製造方法の工程を示すフローチャート。

図２の無機廃棄物固化シールド構造体の製造方法を示す説明図。

図２のフローチャートに示す各工程の説明図。

図４に続く、図２のフローチャートに示す各工程の説明図。

本発明の一実施形態としての無機廃棄物固化シールド構造体およびその製造方法について説明する。

図１に示すように、最終処分場において、無機廃棄物を含む盛土材を埋め立てる区画は、同一平面上で埋め立て方向Ｘ、そして埋め立て方向Ｘに直角な方向Ｙとして規定することができ、同一平面の埋め立てがすべて終了すると、高さ方向Ｚに次平面を規定して展開する。

本実施形態では、階層Ｚｎの区画（Ｘｎ，Ｙｎ）に、無機廃棄物を含む盛土材を埋め立てて得られる圧密成形体をシールドする場合について以下説明する。

図３に示すように、無機廃棄物固化シールド構造体は、まず、階層Ｚｎの区画（Ｘｎ，Ｙｎ）を、壁面により区画して埋め立て空間Ｗｎとした上で、埋め立て空間Ｗｎを水平方向において仕切って第１空間１および第２空間２とする（図２／ＳＴＥＰ１・・前処理工程）。

具体的にかかる前処理工程では、図３に示すように、まず、既に埋め立てが終了した隣接区画（Ｘｎ，Ｙｎ－１）、（Ｘｎ－１，Ｙｎ）の壁面と、仮設堰堤１００に鉄板１１０を立て掛けることにより形成される壁面により埋め立て空間Ｗｎを形成する。

なお、埋め立て方向Ｘ側については、仮設堰堤１００および鉄板１１０が配置され、埋め立て方向に直角な方向Ｙ側については、仮設堰堤１００´および鉄板１１０´が配置される。

次に、埋め立て空間Ｗｎの埋め立て方向Ｘ側に、内部仕切り用仮設堰堤２００を設置し、これに仕切り鉄板２１０を立て掛けることにより、埋め立て空間Ｗｎを、内部仕切り用仮設堰堤２００が設置された第２空間２と、残りの第１空間１とする。

このようにして、埋め立て空間Ｗｎを、仕切り鉄板２１０により第１空間１および第２空間２に仕切った様子を図４（ａ）に示す。

なお、内部仕切り用仮設堰堤２００は、仕切り鉄板２１０との当接面が上方から下方に向って幅狭となるテーパー面となっている。

次に、ＳＴＥＰ１の前処理工程と前後して、予め、Ａ種盛土材、Ｂ種盛土材およびセメント混練物からなる被覆材をなどの材料を製造する（図２／ＳＴＥＰ５・・材料製造工程）。

かかる材料製造工程では、混練装置（図示省略）により、有害物質濃度の高い焼却灰を含まないＡ種無機廃棄物にセメントと水とを加えて練り上げてＡ種盛土材を製造すると共に、有害物質濃度の高い焼却灰を含むＢ種無機廃棄物にセメントと水とを加えて練り上げてＢ種盛土材を製造する。 また、セメントに砂と水などを加えて練り上げたセメント混練物（例えば、モルタル）を被覆材として製造する。

なお、Ａ種無機廃棄物は、種々の有害物質濃度がそれぞれ所定の基準値以下である廃棄物であってもよく、（基準値に拘らず）Ｂ種無機廃棄物に対して単純に有害物質濃度が低い廃棄物であってもよい。

次に、第１空間１にＢ種盛土材を投入して締め固めることにより第１圧密成形部１０を形成する（図２／ＳＴＥＰ１０・・第１工程）。

かかる第１工程では、第１空間１の上部に一定の上部空間１ａ，１ｂを残して、Ｂ種盛土材を投入し、投入したＢ種盛土材を打設して締め固めることにより、第１圧密成形部１０を形成する。

次に、第１圧密成形部１０の上の上部空間１ａにＡ種盛土材を投入して締め固めることにより第２圧密成形部２０を形成する（図２／ＳＴＥＰ２０・・第２工程）。

かかる第２工程では、第１圧密成形部１０の上の上部空間１ａに、（上部空間１ｂを残して）Ａ種盛土材を投入し、投入したＡ種盛土材を打設して締め固めることにより、第２圧密成形部２０を形成する。

なお、第２工程において、Ａ種盛土材を投入する前に、第１圧密成形部１０の上に新材の砕石を敷均してこれを打設しておくことで、Ｂ種盛土材とＡ種盛土材とが直接接しないようにしておくことが好ましい。 また、これにより、Ｂ種盛土材に放射性物質が含まれる場合に砕石による遮蔽効果も発揮される。

このようにして、第１空間１に第１圧密成形部１０および第２圧密成形部２０を形成した様子を図４（ｂ）に示す。

次に、第１空間１および第２空間２の仕切りを取払って、第２空間にＡ種盛土材を投入して締め固めることにより第３圧密成形部３０を形成する（図２／ＳＴＥＰ３０・・第３工程）。

かかる第３工程では、まず、内部仕切り用仮設堰堤２００を吊るして除去し、次に仕切り鉄板２１０を撤去する。 このとき、内部仕切り用仮設堰堤２００は、仕切り鉄板２１０との当接面が上方から下方に向って幅狭となるテーパー面となっているため、第１圧密成形部１０および第２圧密成形部２０の圧密成形の際にこの面に掛かる高い圧力は、内部仕切り用仮設堰堤２００を上向き押し上げるように作用する。 そのため、内部仕切り用仮設堰堤２００は、吊り上げて容易に撤去することができる。

次いで、第２空間２の上部に一定の上部空間１ｂを残して、Ａ種盛土材を投入し、投入したＡ種盛土材を打設して締め固めることにより、第３圧密成形部３０を形成する。 このとき、第３圧密成形部３０は、第２圧密成形部２０とその表面が面一となるように、Ａ種盛土材が投入され打設される。

このようにして、第２空間２に第３圧密成形部３０を形成した様子を図４（ｃ）に示す。

なお、第１圧密成形部１０と第２圧密成形部２０と第３圧密成形部３０とが一体になった構造体が本発明の圧密成形体に相当する。

次に、第２圧密成形部２０および第３圧密成形部３０の上面をシールドする（図２／ＳＴＥＰ４０・・第４工程）。

かかる第４工程では、図５（ａ）に部分拡大図で示すように、第２圧密成形部２０および第３圧密成形部３０の上（上部空間１ｂ）に新材の砕石を敷均して締め固めることにより上部一次シールド層４１を形成する。 次いで、ＳＴＥＰ５で製造したセメント混練物からなる被覆材（例えば、モルタル）を敷均し、敷均された被覆材に砕石を敷均し締め固めることにより上部キャッピング層４２を形成する。 さらに、上部キャッピング層４２の上に砕石を敷均する。

次いで、上部二次シールド層４３の上面全体を覆うように敷鉄板（図示省略）を敷き、該敷鉄板の上に重錘（図示省略）を配置して養生期間を経過させることにより上部一次シールド層４１と上部キャッピング層４２と上部二次シールド層４３とを一体化させる。 このとき、表面ｆが隣接する区画と面一となるようにする。 そして、養生期間の経過後に、敷鉄板および重錘を撤去する。

このようにして得られた上部シールド構造４０を図５（ｂ）に部分拡大図で示す。

圧密成形体の上面に３層のシールド４１～４３を一体化させた上部シールド構造４０が形成されることにより、圧密成形体の上面では完全に無機廃棄物と雨水との接触が回避される。

次に、埋め立て方向Ｘ側の壁面を取払うことにより露出する第３圧密成形部３０の側面をシールドする（図２／ＳＴＥＰ５０・・第５工程）。

かかる第５工程では、まず、埋め立て方向Ｘ側の仮設堰堤１００を吊るして除去し、次に鉄板１１０を撤去する。

このとき、埋め立て方向Ｘに直角な方向Ｙの仮設堰堤１００´および鉄板１１０´は、次の区画（Ｘｎ，Ｙｎ＋１）の埋め立て開始まで維持される。 これにより、埋め立て方向Ｘに直角な方向Ｙの側面が露出すること防止することができる。 なお、次の区画（Ｘｎ，Ｙｎ＋１）の埋め立ては、現在の区画（Ｘｎ，Ｙｎ）の埋め立て終了後、比較的短期間に開始されるとは言え、必要に応じて鉄板１１０´による区画境界部分については、ビニールシートなどで、次の埋め立て開始まで覆っておくことが好ましい。

次いで、露出する第３圧密成形部３０の側面に塗料（防水性の高い建築外装用塗料、例えば、エポキシ樹脂下塗り塗料）を塗布することにより側面一次シールド層５１を形成する。 さらに、一次シールド層５１に塗料（防水性の高い建築外装用塗料、例えば、合成樹脂エマルション系厚付け仕上塗材）を厚塗することにより側面キャッピング層５２を形成する。 さらに、側面キャッピング層５２に塗料（防水性の高い建築外装用塗料、例えば、エポキシ樹脂上塗り塗料）を塗布することにより側面二次シールド層５３を形成する。

なお、露出する第３圧密成形部３０の側面に凹部がある場合には、予め凹部を被覆材で塗り固めた上で、側面一次シールド層５１、側面キャッピング層５２および側面二次シールド層５３を形成することが好ましい。

圧密成形体の側面に３層のシールド５１～５３による側面シールド構造５０が形成されることにより、圧密成形体の側面では完全に無機廃棄物と雨水との接触が回避される。

このように、圧密成形体の上面および側面に上部シールド構造４０および側面シールド構造５０を形成した無機廃棄物固化シールド構造体によれば、圧密成形体の上面および側面をシールドして無機廃棄物と雨水との接触を回避することができる。 圧密成形体に含まれる無機廃棄物の雨水への溶出を完全に防止することができる。

実際に最終処分場において行われた試験結果について説明する。

まず、このようにして形成された圧密成形体の上部シールド構造４０の浸透試験では、浸透面直径２００ｍｍにおいて、浸透試験開始から２０分までは表面での吸水により０．０４リットルの浸透量が確認されたが、２０分以降１２０分まで浸透量は確認されず、浸透性がないことが確認された。

また、同様の構成の圧密成形体のテストピースを作成し、これに側面シールド構造５０を施したテストピースの溶出試験では、セシウム１３４およびセシウム１３７を合計６４３００Ｂｑ／ｋｇ含む無機廃棄物からのセシウム１３４およびセシウム１３７が溶出は、検出限界値の０．４Ｂｑ／Ｌ未満で不検出であることが確認された。

さらに、実際の最終処分場において、採取された保有水（原水）においても放射性物質を含む有害物資が不検出であることが確認された。

１…第１空間、２…第２空間、１０…第１圧密成形部（圧密成形体）、２０…第２圧密成形部（圧密成形体）、３０…第３圧密成形部（圧密成形体）、４０…上部シールド構造、４１…上部一次シールド層、４２…上部キャッピング層、４３…上部二次シールド層、５０…側面シールド構造、５１…側面一次シールド層、５２…側面キャッピング層、５３…側面二次シールド層、１００…仮設堰堤、１１０…鉄板、２００…内部仕切り用仮設堰堤、２１０…仕切り鉄板。