最終処分場は持続可能な循環型社会において基盤となる施設のため、環境保全施設としてより高い機能・安全性・信頼性が求められます。 鹿島は、業界トップレベルの技術と実績により、最終処分場の計画・設計から施工・管理そして閉鎖、跡地利用に至るライフサイクルの全ての段階において、最適な最終処分場への対応を行っています。

クローズドシステム処分場、最終処分場の遮水技術や漏水検知・修復技術および浸出水処理施設について紹介します。

クローズドシステム処分場とは、環境負荷の低減、地域との調和を目指し、従来のオープン型の埋立地を屋根などの覆蓋施設で覆った最終処分場のことです。埋立地内は閉鎖空間なので、廃棄物の飛散・流出や臭気の拡散を防止する効果があります。周囲の景観とも調和して、従来の最終処分場のイメージから脱却したデザインとなっています。

また、雨水を一切カットし廃棄物の安定化には人工的に散水を行うため、処理する水の量をコントロールして浸出水処理施設の規模を縮小することができます。処理水を埋立地への散水用水として循環利用することで、浸出水を一切外部へ放流しない“完全クローズド型処分場”も実現可能です。

クローズドシステム処分場は、このようなさまざまなメリットがあり、近年多くの地域で採用されています。鹿島では被覆構造はもとより、クローズドシステム処分場の機能を高める技術を数多く保有しています。

クローズドシステム処分場の屋根の架設方法は、一括して施工する方法と分割して架設する方法があります。最終処分場の地形、敷地面積などの設置条件や利用形態、地域住民との整備条件などにより決定されます。鹿島が提案している一括架設方式被覆構造および分割可搬方式被覆構造、さらには地下空間を利用した構造を紹介いたします。

一括架設方式被覆構造（エコーディオン・ルーフ・システム^®）

最終処分場の屋根を架設する場合、中間柱部が遮水シートの貫通部となり遮水構造へ影響を及ぼすリスクが考えられます。このため出来るだけシート部を貫通する柱を少なくする必要があります。また、窪地を利用した最終処分場や大容量化を図る最終処分場では、効率的かつ経済的な大屋根による一括架設覆蓋構造が求められます。

エコーディオン・ルーフ・システムは、2本の柱に渡された上弦ケーブルから吊られた屋根ユニットと柱を支持するステイケーブルと基礎からなるシンプルかつ自由度の高い架構です。これにより、砕石跡地や山間部などの不定形な地形でも対応できます。また、埋立完了後は、広い屋内空間を利用することが可能です。

大深度地下空間利用構造

都市部などの人口密集地では最終処分場の立地が困難になっています。鹿島では、このような都市部における最終処分場の立地難を解決する手段として、地中連続壁による地下空間を利用した、省敷地で周辺環境に配慮したクリーンな都市型最終処分場を提案しています。

ハイパークレイ^®工法

現地発生土にセメントなどを混合して転圧することで、浸食されにくく、耐久性に優れた土質遮水層を形成します。最終処分場や貯留池など多くの施工実績があります。セメントなどの固化材の配合量については、事前に配合試験を行い決定します。

スーパーベント工法

現地発生土にベントナイトを混合して転圧することで、耐久性に優れた土質遮水層を形成します。遮水性が高く、地盤の変形に対する追従性に優れています。礫を混入することで礫の骨格形成によりせん断強さが得られます。配合量については、事前に配合試験を行い決定します。

土質遮水層を用いた複合遮水構造

土質遮水を用いた複合遮水構造は、耐久性・耐衝撃性に優れた土質遮水層（ハイパークレイ^®層またはスーパーベント層）、水密性に優れた遮水シート、シート保護の安定処理土層の三層で構成され、これらの組合せにより高い信頼性を確保したことが最大の特徴です。

土質遮水層を用いた複合遮水構造のイメージ図

最終処分場の遮水工に破損などのトラブルが発生した場合、浸出水の漏洩による地下水汚染などの問題を引き起こす恐れがあります。遮水構造の健全性を確認できる漏水検知および修復技術を用いることにより、最終処分場の遮水システムの信頼性・安全性をより高めることができます。

鹿島の遮水シートモニタリングシステムおよびGELFIX（ゲルフィックス）^®システムについて紹介します。

遮水シートモニタリングシステム

遮水シートを挟んで上側に電圧を加える線状の電極（印加電極）を、下側に測定用の電極（測定電極）を格子状に配置し、両電極間に交流電圧を加えて測定電極各々に流れる電流値から浸出水の漏水箇所を検知するシステムです。電流測定方式のため自然電位の影響を受けにくく、安定した測定が可能です。下層シート用の印加電極を追加するだけで2重シートの検知も可能です。

GELFIX^®システム

このシステムは、区画ごとに検知（兼修復）管を配管し、検知ピットに接続することで漏水の検知と遮水機能の修復を行うことができます。

工事では2重遮水シートを一定の区画に区切り、各区画の４辺の上下シートを溶着し、袋状の構造体を構築します。この袋体を連続して多数敷き並べ、遮水工を形成します。各々の区画ごとに最下流部に検知管を配管し、検知ピットまで接続します。

万一、遮水シートが破損した場合には、破損部から流入した浸出水は中間排水材によって確保された2重シート内の空隙を流下し、検知管から検知ピットに集水、検知されます。

損傷部の遮水シートの修復には、検知管を修復管として利用します。修復に用いる充填材は、注入時には溶液であるため袋体の隅々まで充填することができ、所定の時間を経過すると固化し遮水性を持つ弾性体へと変性するため、沈下などの追従性に優れています。

※GELFIX^®システム：Guard＆Elastomer Fixing System

全体システム図

検知・修復システム詳細図

最終処分場に埋立てた廃棄物に水が浸透し、汚水となって浸出してきたもの（浸出水）の処理は、処分場の維持管理の大きなウェイトを占めています。
オープン型処分場では雨水が流入するため、大雨などにも対応できる大型処理施設を設置し、水質基準以下に処理した後、公共用水域や下水道へ放流します。一方、クローズドシステム処分場では雨水の流入はなく、散水量をコントロールできるため、浸出水処理設備は小型ですみます。また、脱塩処理等を行い処理水を再び散水として循環利用することで、無放流型の最終処分場も実現可能です。
処分場の規模、受け入れる廃棄物の性状に合わせて最適な浸出水処理施設を設けることが重要です。

一般的に、浸出水処理施設は複数の処理プロセスからなっています。流入水質条件および放流水質条件から、除去対象項目および除去程度を設定し、処理可能なプロセスを選定します。主に可燃性廃棄物を埋立てる場合は、BOD（生物化学的酸素要求量）、COD（化学的酸素要求量）、SS（懸濁物質または浮遊物質）、窒素などの除去が中心となります。一方、焼却残渣と不燃性廃棄物を主体とする場合は、BOD、COD、SS、窒素などの他に、カルシウムイオン、重金属類、ダイオキシン類も含まれている可能性があり、これらの除去プロセスも必要となってきます。
カルシウムイオンが多く含まれる場合、薬品添加により最初にカルシウム除去を行うのが一般的です。その後、生物処理プロセスなどでBOD 成分などが除去され、前段で除去されにくい重金属類などは、ろ過設備などの高度処理設備で除去されます。

浸出水の処理には上記のような多くの設備を設けるため、それに伴うランニングコストが必要になります。例えば、無放流型の処分場は周辺の水環境に影響を与えないため、地域の理解を得やすいというメリットがありますが、一方で濃縮・乾燥工程で多量の燃料やエネルギーが必要となり、ランニングコストが高く、CO₂排出量も多いというデメリットもあります。

環境省実証事業での検証結果

V-CyCle^®は従来の濃縮乾燥機と比較して燃料消費、電力消費、CO₂排出量を大幅に抑えることができます。また、浸出水の性状に合わせて濃縮から乾燥まで行うことができ、施設に配置する設備機器の削減による省スペース化、維持管理費の削減が可能です。環境省の実証事業でも、従来技術に比べ、設置スペースは75%、エネルギーコストは1/2、CO₂排出量は1/2を実現し、濃縮工程は 1.5倍の速度で処理できることが確認されています。

浸出水を一切外部へ放流しない“完全クローズドシステムの処分場”では、物理化学処理および生物学的処理を組み合わせて様々な汚濁物質を処理するため、多くの処理水槽や薬剤を必要としました。これに対して、V-CyCle^®を用いた処理システムでは、従来システムと比較して非常にシンプルな処理で脱塩まで行うことができ、コンパクトな施設を計画することが可能です。

処理水量や性状によっては、逆浸透膜処理と組み合わせて利用したり、流量調整以降のすべてをV-CyCle^®のみで代替することができます。上記で示したパターン以外においても、V-CyCle^®はお客様のニーズや既存の処理システムに合わせた最適な処理フローを実現します。