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2018年10月31日

東南アジアにおける自立可能な廃棄物適正管理技術システムの開発

特集 アジア圏における持続可能な統合的廃棄物処理システムへの高度化
【研究ノート】

尾形 有香

はじめに

 東南アジアでは、近年の急激な人口増加や経済発展に伴う廃棄物量増加によって、都市部の埋立用地が逼迫し始めているにも関わらず、多くの都市では、廃棄物の焼却等の埋立前処理・減容化は実施されず、直接埋立てられています。また、埋立地からの排水(浸出水)は、貯留池に集められ、貯留池からの蒸発に依存した管理がされているため、雨季の降雨時には、貯留池の容量を超える浸出水が発生し、未処理浸出水の越流による周辺環境への汚染が顕在化しつつあります。こうした問題を解決するためには、都市廃棄物の適正な管理と技術導入が必要ですが、現地では、投入可能な予算、エネルギー、技術力等に限界があります。先進国型の技術はこれらに強く依存するため、東南アジアにおいて自立的に定着することは稀で、開発援助や技術支援の終了に伴って、維持管理が困難となり、運転が中断される場合が多いのが現状です。東南アジアにおいて、持続可能な廃棄物の適正管理システムを構築するためには、現地の経済状況、技術力、資源・エネルギー調達に見合った技術の導入・開発が必要となります。加えて、高温多湿で乾季・雨季を有する熱帯気候の特性や、近年、地価が急激に上昇しており、将来、より一層、埋立用地の確保が困難となることが予想されるため、埋立用地を効率的に利用可能な廃棄物の適正管理が求められます。私達のグループでは、東南アジア都市に適合した廃棄物中間処理技術として機械選別・生物処理(Mechanical Biological Treatment: MBT)を、また浸出水処理技術として人工湿地を対象とし、タイの廃棄物管理現場における実証試験を通じて、技術開発と適用可能性の検討を行ってきました(図1)。

廃棄物適正管理技術システムの提案図
図1 MBTおよび人工湿地を活用した統合的な廃棄物適正管理技術システムの提案

東南アジアにおけるMBTの適用可能性評価

 MBTは、埋立量と有機物負荷の削減を目的として、機械選別と生物処理(有機物の発酵)を組み合わせた欧州において開発された埋立前処理技術です。機械選別によって、廃棄物から資源、工業原料、燃料を回収するとともに、堆肥化やバイオガス化等の生物処理によって有機物を削減した後、残渣を埋立処分するというのが原則的な流れとなっています。機械選別と生物処理の実施順序や回数および選択される技術等は一意的に定められるものではなく、投入される廃棄物の組成や含水率等の性状に応じて、最適化を図る必要があります。MBTは低い含水率(35~40%)の欧州の廃棄物性状に特化して開発されてきたため、東南アジアへの適用に際しては、含水率が高い(60~70%)廃棄物性状に応じた知見の集積が必要です。

 近年、主に埋立量の削減を目的とし、東南アジアにおいてもMBTの導入が検討されており、2016年時点において、タイでは5箇所のMBT施設が運用されています。私達は、サラブリ県およびピサヌローク県の2つのMBT施設における処理フローの実態を調べました(図2)。サラブリ県の施設では、受け入れ廃棄物量が比較的少ない(13ton/日)ため、最初に機械選別(主に破砕)工程を実施した後、屋根付きの発酵槽内において7~10日間、スクリューオーガーを用いた開放型撹拌方式による生物処理工程(バイオドライ)を実施し、原則的にはその全てを原燃料としてユーザー(セメント工場)に搬出しています。しかし、セメント工場において、さらに選別をかけられた上で、品質や炉の運転状況に応じて、およそ2割が自治体に返送されているのが現状です。一方、ピサヌローク県の施設では、受け入れ廃棄物量が多い(80~90ton/日)ため、湿潤廃棄物を先に破砕・選別することは効率的でなく、まずバイオドライ工程により、乾燥および減量させる必要があります。ここでは、野外の広い用地(32,000m2)を活用し、長期間(9~15カ月)の堆積型処理を採用し、天日乾燥と切り返しによる低コストでの運転を行っています。その後、多段比重選別により、40mm以上の画分は原燃料としてセメント工場に輸送され、40mm以下の画分の大半は埋立処分されます。このように、施設規模に応じて異なる方式のMBTが導入されています。共通して言える特徴は、投入廃棄物の含水率の高さに起因して、物質収支における水分蒸発の寄与が大きいことです。生物処理工程における重量削減は54~64%と欧州の実例(30%弱)と比較して高い効果を示すほか、発生残渣量を投入廃棄物の10%弱まで削減可能です。またMBTによって生産される固形燃料の低位発熱量は、18,000kJ kg-1程度と欧州と比較しても遜色ありません。一方で、残渣中には分解性有機物が多く残存(欧州の埋立基準の約8倍)しており、残渣の性状には改善の余地があります。私達が行った費用便益分析の結果から、残渣処理の目的で追加的な好気性発酵処理を実施することで、埋立量・有機物負荷の削減だけでなく、MBTシステム全体での費用対効果を向上できることが示されました。

廃棄物処理フロー図
図2 タイのMBT施設における廃棄物処理フロー

 加えて、MBTプロセスにおける環境への負荷を明らかにする目的で、温室効果ガス(メタンおよび亜酸化窒素)の排出実態調査を行いました。これまでMBTからの温室効果ガス量の算定にあたっては、廃棄物の堆肥化処理が類似のプロセスとして考えられ、算定方法が代用されてきましたが、私達の調査により少なくとも東南アジアの気候および廃棄物性状においては排出量は小さく、既存の堆肥化よりも小さい排出係数を適用可能であることが示されました。また、MBTを導入した廃棄物管理システムにおいて排出される温室効果ガス量(固形燃料の輸送や産業利用(燃焼)を含む)は、既存の直接埋立と比べて、およそ70%削減可能であり、環境面からの持続可能性が高いことも示されました。

 都市廃棄物処理へのMBTプロセス導入の成否を分けるのは、地域における固形燃料の受け入れ先の確保であり、自治体への返送をできる限り減らし安定した利用を可能にするためには、ユーザーの要求を満たす品質の固形燃料を生産するための技術的な取り組みが必須となります。東南アジアの廃棄物の特徴を踏まえた技術開発を通じて、MBT導入による埋立量と環境負荷量の削減は達成可能であることが示されました。

東南アジアにおける人工湿地を用いた埋立地浸出水処理の適用可能性評価

 人工湿地は、ろ材によるろ過・吸着作用と植物体による吸着・吸収作用、微生物分解等の生態系の機能を活用した排水処理技術であり、省エネルギー、低コストかつ維持管理が容易な低炭素型の処理プロセスが構築できる利点があります。主に欧米において生活排水や下水の二次処理として用いられてきましたが、近年、畜産排水、鉱山排水や埋立地浸出水等、多様な排水処理への適用が進んでいます。最近では、水のリユースの観点より、人工湿地の水質浄化機能に加え、蒸発散作用による水量削減機能についても関心が高まってきています。

 東南アジアの浸出水処理においては、浸出水の越流防止が喫緊の課題であることから、人工湿地の水量削減機能を浸出水の水量制御へ応用することを想起しました。これまで、人工湿地の水量削減効果を踏まえ熱帯地域の浸出水処理への適用可能性評価を行った報告例は無いことから、まず、私達は、タイのノンタブリ県の廃棄物埋立地において、パイロットスケールの人工湿地を構築し(図3)、水量削減に関する知見を得るための実証試験を行いました。本技術の現地化のため、人工湿地の構築にあたっては、資材の現地での調達可能性を配慮するとともに、植栽植物は、入手・栽培が容易であること、生長速度が速いこと、浸出水への耐性があることを念頭におき、現地植生よりガマ(Typha sp.)を選定しました。実浸出水を用いて、異なる流入方式(表面流、伏流)および流入頻度の条件での人工湿地による水量削減量を評価した結果、表面流方式(17±1L/m2/日)の方が伏流方式(10±2L/m2/日)よりも高いことや、伏流方式においても、流入頻度を高めることによって、水量削減効果を促進(17±1L/m2/日)できることが確認されました。また、人工湿地の水量削減量は既存の貯留池よりも2.0~3.5倍程度高く、雨季と乾季の季節変化や降雨量に関わらず、水量削減に効果があることが確認されました。一方、人工湿地による水質浄化については、表面流よりも伏流の方が、CODcr(化学的酸素要求量)、SS(浮遊物質)、TN(全窒素)の除去率は高く(70~80%)、難分解性の有機物や有害化学物質の除去にも有効であることが示されました。

人工湿地装置の写真
図3 タイの最終処分場に構築した人工湿地装置(横2m,縦1m,高さ1m)

 次に、現場実証試験で得られたパラメータを用いて、雨季の降雨強度が高い時期も含め、浸出水越流を防止するために必要な処理面積を算出したところ、既存の貯留池と比較して、35~60%削減できることが示されました。加えて、人工湿地は、年間の内部貯留および地下浸透による環境負荷量(CODcr、TN)を、貯留池と比較して大幅に削減できることが推測されました。仮に貯留池の面積が人工湿地と同等の場合、貯留池1m2当たり、年間0.04~0.15m3の浸出水が周辺環境に越流することが推定されました。一方、短期間であるものの、特に降雨強度が高い時期において、人工湿地のろ材充填による間隙率の低下により、水位が急激に上昇するという課題も見いだされました。

 人工湿地の導入は、東南アジアにおける浸出水の水量削減と環境負荷の削減を促進し、既存の貯留池と比較して、より狭い面積において未処理浸出水の越流による周辺環境汚染の防止に有効であることが確認されました。

おわりに

 本稿では、東南アジア都市に適合した廃棄物処理技術として、MBTと人工湿地の適用可能性の評価について紹介しました。両技術とも、現地に見合ったコスト、技術力、資源・エネルギー調達で実施可能な処理技術であり、既存の処理方式と比べ、環境負荷の削減に有効であることが示されました。MBTは、処理過程でエネルギーを回収できるとともに、埋立量の削減により、埋立地の延命化に繋がります。また、人工湿地は、より狭い浸出水処理用地において、浸出水による周辺環境への汚染を防止することができ、埋立用地を効率的に使用できることが示されました。埋立地の逼迫と浸出水処理の問題を抱える東南アジアの現状において、MBTと人工湿地の両技術を付与した統合的な廃棄物管理システムの導入は、自立可能な廃棄物の適正管理の構築に繋がることが期待されます。

(おがた ゆか、資源循環・廃棄物研究センター 国際廃棄物管理技術研究室、研究員)

執筆者プロフィール

筆者の尾形有香の写真

料理は作るよりも食べる方が好きです。タイの現場に行く時は、いつも何を食べるか考えています。苦手だったビールも、調査後は、(特に)美味しいと感じるようになりました。

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