畠山照史

焼却灰再生物固化体からの重金属の長期的溶出挙動

小松俊哉、藤田昌一、姫野修司

循環型社会形成推進基本法の公布を受け、現在、都市ごみ焼却灰を再資源化し有効利用する動きが活発化している。再資源化した再生製品には路盤材などそのままの形状で用いる一次資材分野、コンクリートブロックなど塊状に成型固化して用いる二次資材分野に分かれているが、わが国ではそれらを利用するための重金属溶出判定で環境庁告示46号法試験（以下46号法）のみが用いられ、利用形態に伴わないこと、長期間の溶出影響を把握できず、環境安全性の確保が不明なため、有効利用の妨げとなっている。そこで、本研究では、これまで未解明である二次資材からの溶出現象を把握し、実現象に即した二次資材の長期的重金属溶出量予測手法を提案することを目的とする。具体的には、重金属高含有スラグを用いたモデル固化体を作成し、バッチ試験（46号法・アベイラビリティー試験）および長期間溶出予測モデルを構築するための長期間拡散溶出実験を行った。
まず、バッチ試験により、原料であるスラグなどとは違う、二次製品特有の溶出挙動を把握した。次に、拡散溶出試験より、Pb溶出は原料となるスラグの溶出量が大きく影響すること、Crはセメント支配の溶出現象である事を解明した。さらに、モデル固化体を用いることによって、それまで不明であった重金属類の有効拡散係数の算出ができ、二次資材の溶出特性を把握した。そして、一次元非定常拡散モデルを用いて重金属の長期的溶出挙動を予測した。この結果とこれまでの46号法の溶出想定時間を比較したところ、二次資材は長期的に多大な溶出影響を与えることが判明し、46号法では溶出を捉え切れていないことが示唆された。一方で、一次元非定常拡散モデルの計算仮定が半永久的に溶出が続くとしていることから、無限に増加傾向を示す問題点がある。そこで、予測溶出量が現実と沿うように、モデルによる拡散溶出量を最大予測溶出量とし、実験値の累積挙動から得られる勾配から求めた溶出量を最小溶出量として両者を用いて予測を行い、さらに枯渇指標によって溶出量の上限を設定したリスクゾーン型の重金属長期溶出量予測法を提案した。
本実験結果をこの方法で解析すると、予測結果が枯渇指標に近づくにつれ、最大予測溶出量が最小予測溶出量に近づいていくと判断でき、枯渇指標を越えた段階で完全に拡散支配から離れ、最も溶出速度が遅くなるといった長期的挙動を示す。以上、本提案法によって、焼却灰再生物固化体のような二次資材からの重金属の長期的挙動予測を可能にした。