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灰池は石炭灰盆地や表面貯留池とも呼ばれ、[1]石炭火力発電所で2種類の石炭燃焼生成物（ボトムアッシュとフライアッシュ）を処分するために使用されている人工構造物です。池は灰が大気中に放出されるのを防ぐための埋め立て地として使用されます。灰池を大気汚染防止装置（湿式スクラバーなど）と組み合わせて使用すると、空気中の汚染物質の量は減少しますが、この構造物は周囲の環境に深刻な健康リスクをもたらします。[2]
灰処理池は重力を利用して発電所の廃水から大きな粒子（総浮遊物質として測定）を沈殿させます。この技術では溶解した汚染物質は処理されません。[3]灰処理池は一般的にライニングされた埋立地として建設されていないため、灰に含まれる化学物質が地下水や表層水に浸出し、システムのバイオマスに蓄積する可能性があります。[4] [5] [6]
デザイン
灰池は、通常、処分場を囲む環状の盛土を使用して形成されます。盛土は、粘土コアを使用したゾーン構造を含む、盛土ダムと同様の設計パラメータを使用して設計されます。設計プロセスは、主に浸透の処理と斜面の安定性の確保に重点を置いています。
池の土手が崩れると、隣接する土地や川に灰が流出し、深刻な環境被害を引き起こす可能性があります。これは、 2008年にテネシー州キングストン化石発電所で発生した流出事故[7]や、 2014年にノースカロライナ州ダンリバーで発生した石炭灰流出事故[8]で証明されています。
廃棄方法
灰を灰池に湿式で処分するのが最も一般的な灰処分方法ですが[9]、他の方法としては埋め立て地に乾式で処分する方法があります。乾式で処理された灰は、有用な建築資材としてリサイクルされることが多いです。湿式処分は経済的な理由から好まれてきましたが、池からの浸出水に関する環境への懸念が高まったため、湿式処分の人気は低下しています。[9]湿式処分法では、大きな「池」を建設し、そこにフライアッシュスラリーを充填して、時間の経過とともにフライアッシュから水を排出して蒸発させます。[10]
フライアッシュを通過して地下水に流入する水の流れは、低透水性粘土層と遮断溝/壁を使用して制御されます。低透水性粘土の透水性は、10 −7 cm/sのオーダーです 。基礎を通る垂直方向の流れは、フライアッシュ池を、池の底を通る浸透性が適度に低い厚い粘土層または岩石層の領域に設置することで制御されます。地下の浸透性が高い領域は、適切な粘土を輸入することで改善できます。盛土を通る水平方向の流れは、盛土内の粘土ゾーンを使用して制御されます。遮断溝と遮断壁は、盛土粘土ゾーンと基礎粘土層を接続するために使用されます。遮断溝は、選択した低透水性地下層に掘られ、盛土粘土ゾーンを地下に押し込むために粘土で埋め戻される溝です。遮断溝は通常、低透水性基礎層が地表近くにある場合に使用されます。遮断壁は遮断溝に似ていますが、一般的にははるかに深くて狭く、粘土の代わりに スラリーまたはグラウトを使用します。
健康と環境への影響
石炭に含まれるすべての物質が燃えるわけではないため、石炭灰には石炭自体よりも不燃性物質がより多く含まれています。石炭灰によく含まれる物質には、ヒ素、バリウム、ベリリウム、ホウ素、カドミウム、ニッケル、鉛、水銀、モリブデン、セレン、タリウムなどがあります。放射能レベルも高い可能性があります。[11]これらの物質の多く、特に重金属は、摂取すると人間に悪影響を及ぼす可能性があります。生物濃縮のため、動物の体内の不要な化学物質の濃度は食物連鎖の上位になるほど高くなる可能性があります（マグロの水銀と同様）。燃焼生成物である石炭灰はこれらの元素を濃縮し、灰溜め池から漏れると地下水や表層水を汚染する可能性があります。[12]
国
オーストラリア
石炭灰はオーストラリアで発生する廃棄物の約5分の1を占めています。石炭灰のリサイクルを義務付ける国の規制はありません。[13] 2020年には石炭灰の約47％がリサイクルされました。[14]ニューサウスウェールズ州の石炭灰は通常、埋立地（「乾式埋立地」）または灰池（「灰ダム」）に保管されています。[15]石炭灰の保管は、州環境保護局とそのダム安全委員会によって規制されており、ダムの設計と環境モニタリングの基準を公開しています。[16]
オランダ
オランダでは灰捨て場は埋め立て地の一種であるため許可されていない。その代わりに、オランダでは石炭灰はすべてリサイクルされている。[17]
七面鳥
2021年の検査は不十分であると批判された。[18] : 75
アメリカ合衆国
米国では、石炭灰は国内の産業廃棄物の主要な構成要素である。[19] 2012年時点で、米国には470を超える石炭火力発電所が稼働しており、米国の石炭灰の約60％が表面貯留層と埋立地に処分されている。米国には2012年に稼働中のオンサイト埋立地が310か所あり、平均面積は120エーカー以上、平均深さは40フィート以上である。また、稼働中のオンサイト表面貯留層は735か所以上あり、平均面積は50エーカー以上、平均深さは20フィートである。[20] 2017年には、3,820万ショートトン（34.7 × 10 6 t）のフライアッシュと970万ショートトン（8.8 × 10 6 t）のボトムアッシュが発生した。[21] 2023年7月現在、米国では210基の石炭火力発電所が稼働している。[22]
2018年に米国環境保護庁（EPA）の環境正義顧問は、灰処理池からの有毒物質への曝露の増加は、低所得者層や少数民族のコミュニティに不釣り合いな健康への悪影響を及ぼすだろうと述べた。[23]
環境誠実性プロジェクトによる2019年の報告書では、監視データが入手可能な米国の石炭火力発電所のうち91パーセントが地下水を「安全でないレベルの有毒汚染物質」で汚染していると述べている。[24]
歴史的に、灰池に関する連邦および州の規制がほとんどなかったため、米国のほとんどの発電所では、都市固形廃棄物埋立地でよく見られるジオメンブレン、浸出水収集システム、またはその他のフロー制御を使用していません。[10] 1980年に米国議会は、石炭灰を「特別廃棄物」と定義し、資源保全回収法（RCRA）の厳格な有害廃棄物許可要件の下で規制されませんでした。 [25]議会はまた、EPAに石炭灰の問題を調査し、さらなる規制が適切かどうかを決定するよう指示しました。議会の指示に従って、EPAは2000年に石炭フライアッシュを有害廃棄物として規制する必要はないと報告しました。[26] [27]
2008年にテネシー川流域開発公社キングストン化石発電所の石炭フライアッシュスラリー流出事故が発生した後、EPAは米国のすべての灰処理場に適用される規制の策定を開始しました。EPAは2015年に石炭燃焼残留物（CCR）規制を発表しました。EPAは引き続き石炭灰を非有害物質として分類しましたが（これによりRCRAサブタイトルCの厳格な許可要件を回避しました）、新たな制限が設けられました。
- 地下水を汚染している既存の灰処理池は、CCR の受け入れを停止し、閉鎖するかライナーを設置して改修する必要があります。
- 既存の灰捨て場と埋立地は、該当する場合は構造上および場所上の制限に従う必要があり、そうでない場合は閉鎖する必要があります。
- CCR を受けられなくなった池は、2018 年までに排水されカバーされない限り、すべての規制の対象となります。
- 新しい池や埋立地には、圧縮された土の層の上にジオメンブレンライナーを敷かなければならない。[28]
2015年のCCR規制の一部の規定は訴訟で争われ、コロンビア特別区巡回控訴裁判所は規制の一部をEPAに差し戻し、さらなる規則制定を命じた。[29]
EPAはまた、 2015年に水質浄化法に基づき排水ガイドライン（廃水）規制を公表した。[30]この規制は、灰捨て場やその他の廃水を含む発電所からの有毒金属の排出を制限している。EPAは、この規制により、業界の金属排出量が年間14億ポンド削減されると見積もっている。[31] 2020年、EPAは2015年の廃水規制の一部規定を覆す最終規則を公表した。改訂された規制は、一部の発電所の遵守期限を延長し、他の発電所については、より厳格な2015年の要件を完全に免除した。[32] [33] 2024年5月、EPAは2020年の規則の一部を覆し、一部の施設の廃水制限を厳格化する最終規則を公表した。[34]
裁判所の差し戻しを受けて、EPAは2020年8月28日に「CCRパートA」最終規則を公表し、ライニングのない灰池はすべて2021年4月11日までにライナーを取り付けたり閉鎖したりすることを義務付けた。施設によっては、表面貯留池を閉鎖する前に灰廃棄物を管理するための代替策を見つけるために、最長2028年までの追加時間を得るよう申請できる場合もある。[35] [36] [37] EPAは2020年11月12日に「CCRパートB」規則を公表し、人体や環境に影響がないことが実証されれば、特定の施設が代替ライナーを使用することを許可している。[38]
2022年1月11日、EPAはインディアナ州、オハイオ州、アイオワ州、ニューヨーク州の特定の石炭火力発電所の灰置き場に関する強制措置を発表した。EPAの提案は、2021年の期限以降の延長を求める発電所の要請を却下し、提案されたスケジュールよりも早く灰置き場を閉鎖することを要求するものである。EPAはさらに4つの発電所に警告書を送った。[39] [40] EPAは合計57件の延長要請を受けた。2022年11月、EPAは延長要請に関する最初の最終決定を発表し、オハイオ州の発電所から提出された要請を却下した。2024年現在、EPAは追加の発電所に対する決定案を公表しており、レビュープロセスが進行中である。各決定案はパブリックコメント期間の対象となる。[41]
訴訟に対応して、EPAは2024年5月にRCRAの最終規則を公表し、地下水監視、是正措置、閉鎖、閉鎖後の管理要件など、稼働中および非稼働のCCR施設に対する規制要件を定めました。[42] [43]
修復
修復の選択肢には、「覆土、脱水および/または安定化、新しい埋立地への統合、敷地外への処分、湿地への転換、またはこれらの選択肢の任意の組み合わせ」が含まれる。[44]
デューク・エナジー社による2015年の取り組みのように、石炭火力発電所が周辺環境に及ぼす環境影響を軽減するために、既存の灰溜め池を掘削する取り組みもいくつかある。[45] [46]
参照
参考文献
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- ^ 「灰の管理と安全な盆地の閉鎖」。ノースカロライナ州シャーロット：デューク・エナジー。
外部リンク
- 石炭灰 - 米国環境保護庁
- ノースカロライナ大学シャーロット校を拠点とする官民共同の取り組みである石炭灰・液体管理（CALM）イニシアチブ
- Ashtracker - 環境保全プロジェクト。米国の石炭火力発電所の地下水汚染に関する情報