特許 6335455 放射性セシウムと塩類とを含む排水の除染装置及び除染方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6335455

(24)【登録日】2018年5月11日

(45)【発行日】2018年5月30日

(54)【発明の名称】放射性セシウムと塩類とを含む排水の除染装置及び除染方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/12 20060101AFI20180521BHJP

   G21F 9/10 20060101ALI20180521BHJP

   G21F 9/06 20060101ALI20180521BHJP

   B01J 20/18 20060101ALI20180521BHJP

   B01J 20/20 20060101ALI20180521BHJP

   B01J 20/02 20060101ALI20180521BHJP

   C02F 1/28 20060101ALI20180521BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/12 501J

   G21F9/12 501B

   G21F9/12 501F

   G21F9/10 E

   G21F9/06 521A

   G21F9/06 G

   B01J20/18 B

   B01J20/20 B

   B01J20/02 A

   C02F1/28 D

【請求項の数】9

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2013-185400(P2013-185400)

(22)【出願日】2013年9月6日

(65)【公開番号】特開2015-52522(P2015-52522A)

(43)【公開日】2015年3月19日

【審査請求日】2016年4月21日

(73)【特許権者】

【識別番号】000000239

【氏名又は名称】株式会社荏原製作所

(73)【特許権者】

【識別番号】308024395

【氏名又は名称】荏原環境プラント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100114487

【弁理士】

【氏名又は名称】山崎 幸作

(74)【代理人】

【識別番号】100112634

【弁理士】

【氏名又は名称】松山 美奈子

(72)【発明者】

【氏名】岡部 由知

(72)【発明者】

【氏名】吉川 悟

(72)【発明者】

【氏名】香島 正実

(72)【発明者】

【氏名】石井 章文

(72)【発明者】

【氏名】出水 丈志

(72)【発明者】

【氏名】小松 誠

(72)【発明者】

【氏名】星野 典夫

(72)【発明者】

【氏名】佐久間 貴志

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１２−２２９９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６３−２０５１８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０１０９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０７５２４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１５０９７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１７４５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１００９９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 欧州特許出願公開第０２４３５５７（ＥＰ，Ａ１）

【文献】 米国特許第４４４８７１１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／１２

Ｇ２１Ｆ ９／１０

Ｇ２１Ｆ ９／０６

Ｇ２１Ｆ ９／３２

Ｃ０２Ｆ １／２８

Ｂ０１Ｊ ２０／００−２０／３４

Ｂ０１Ｄ １５／００−１５／４２

Ｃ０２Ｆ １／５８−１／６４

Ｂ０９Ｂ １／００−５／００

Ｂ０９Ｃ １／００−１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却して分離し、溶融スラグと分離したスラグ冷却水を含む廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水の流入管及び処理後の流出水を排出する流出管が接続されている容器内に、排水の流入側から、放射性セシウム吸着剤を充填して成る放射性セシウム吸着層と、活性炭を充填して成る活性炭層と、が積層して設けられていることを特徴とする放射性セシウム吸着塔を有する除染装置であって、
前記流入管は、焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却しながら分離する溶融スラグ分離槽に接続され、当該溶融スラグと分離されたスラグ冷却水を除染対象の排水として前記放射性セシウム吸着塔に流入するように構成されている除染装置。

【請求項2】

前記放射性セシウム吸着塔の流出管は前記溶融スラグ分離槽に接続され、前記放射性セシウム吸着塔と前記溶融スラグ分離槽との間に形成された循環路をさらに具備する、請求項１に記載の除染装置。

【請求項3】

前記放射性セシウム吸着塔で処理された流出水を含む排水を無機系排水槽に貯留し、
当該無機系排水槽からの排水を凝集沈殿処理する凝集沈殿槽と、
当該凝集沈殿槽からの上澄み液をろ過する砂ろ過槽と、
をさらに具備する、請求項１又は２に記載の除染装置。

【請求項4】

前記砂ろ過槽の下流に、焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却して分離し、溶融スラグと分離したスラグ冷却水を含む廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水の流入管及び処理後の流出水を排出する流出管が接続されている容器内に、排水の流入側から、放射性セシウム吸着剤を充填して成る放射性セシウム吸着層と、
活性炭を充填して成る活性炭層と、が積層して設けられていることを特徴とする放射性セシウム吸着塔を第２の放射性セシウム吸着塔としてさらに設けた、請求項３に記載の除染装置。

【請求項5】

焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却して分離し、溶融スラグと分離したスラグ冷却水を含む廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水を、放射性セシウム吸着剤と接触させて放射性セシウムを吸着除去した後に、活性炭と接触させることを特徴とする除染方法であって、
放射性セシウムを吸着除去した後の流出水のｐＨを計測し、
計測したｐＨ値に基づいて、前記排水にｐＨ調整剤を添加し、流入する排水のｐＨを５〜９の範囲に調整すること、及び
前記スラグ冷却水を含む排水から放射性セシウムを吸着除去した後の流出水を用いて、前記溶融スラグを冷却することを含む除染方法。

【請求項6】

前記放射性セシウム吸着剤は、紺青担持活性炭及びゼオライトから選択される、請求項５に記載の除染方法。

【請求項7】

前記放射性セシウムを吸着除去した後の流出水を凝集沈殿させ、上澄み液をろ過することをさらに含む、請求項５又は６に記載の除染方法。

【請求項8】

前記上澄み液をろ過したろ液を、放射性セシウム吸着剤と接触させて放射性セシウムを吸着除去した後に、活性炭と接触させる第２の除染工程を更に含む、請求項７に記載の除染方法。

【請求項9】

前記排水を前記放射性セシウム吸着剤と接触させる前に、フィルタに通水することを更に含む、請求項５〜８のいずれか１項に記載の除染方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、廃棄物処理施設のプラント水処理に係り、廃棄物を焼却・溶融処理することによって発生する例えば、ごみピット汚水、プラント内の清掃排水、焼却灰洗浄水、排ガス洗浄水、溶融スラグ冷却水、無機系排水、再利用水等の排水に含まれる放射性セシウムを除染する装置及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

都市ごみ、下水汚泥、あるいはその他の廃棄物を廃棄物焼却施設で焼却して焼却灰や焼却飛灰にすることがなされている。この焼却灰や飛灰の減容化処理方法として、灰溶融設備などの溶融炉に灰を投入し溶融する方法があり、全国に普及している。これらの廃棄物処理過程では、たとえばごみピット汚水、プラント内の清掃排水、焼却灰洗浄水、排ガス洗浄水、無機系排水、再利用水等の排水が発生する。従来、これらの水は、凝集沈殿と砂ろ過と活性炭とによる汚染物除去処理後に再利用水として利用できていた。従来処理フロー図を図１１に示す。

【0003】

しかし、東日本大震災による福島第一原子力発電所の事故の影響で、その周辺地域および東日本に位置する地域は少なからず、放射能に汚染され、廃棄物も同様に汚染された。このため、上記廃棄物処理過程で発生するごみピット汚水、プラント内の清掃排水、焼却灰洗浄水、排ガス洗浄水、無機系排水、再利用水等が、放射性セシウムに汚染される可能性がある。また、焼却灰や飛灰を減容化処理する灰溶融設備で、溶融スラグを水冷するためのスラグ冷却水が、放射性セシウムに汚染される可能性がある。このため、投入される廃棄物の放射能汚染に伴い、これらの水も放射能除去をしないと再利用、もしくは外部環境へ放流できなくなった。しかし、プラント水に溶解した放射性セシウムはほぼ全量が溶解性であるため、従来の凝集沈殿と砂ろ過と活性炭とによる処理では、ほとんど除染できない。特に溶融スラグ冷却水は、塩類濃度と放射性セシウム濃度の両者が高いため、処理が困難となっている。このような廃棄物および放射性物質で汚染された水を除去する技術はこれまでになかった。

【0004】

たとえば、原子力発電所又は原子力施設から排出される放射性廃液の処理方法として、放射性廃液にＣＯＤ成分を吸着する活性炭及び放射性物質吸着活性炭を添加して、ＣＯＤ成分及び放射性物質を吸着させた固形物を分離する処理方法が提案されている（特許文献１）。特許文献１に開示されている方法は、放射性廃液タンクへ活性炭スラリを投入して吸着させた後、活性炭を固液分離するため、固液分離装置が必要になるという問題がある。また、特許文献１では^６０Ｃｏの計測値のみ開示されていて、Ｃｓの除去率は開示されていない。後述するように、特許文献１の方法では、放射性セシウムの除去率が低いことを本発明者らは確認している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平11-183691号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来は存在しなかった放射性セシウムを含む廃棄物処理施設からの排水を除染する装置及び方法を提供することを目的とする。特に、放射性セシウムと塩類とを含有する廃棄物処理施設からの排水の除染装置及び方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明によれば、以下の放射性セシウムと塩類とを含む排水を除染するための装置及び除染方法が提供される。
［１］廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水の流入管及び処理後の流出水を排出する流出管が接続されている容器内に、排水の流入側から、放射性セシウム吸着剤を充填して成る放射性セシウム吸着層と、活性炭を充填して成る活性炭層と、が積層して設けられていることを特徴とする放射性セシウム吸着塔。
［２］前記放射性セシウム吸着剤は、紺青担持活性炭及びゼオライトから選択される、［１］に記載の放射性セシウム吸着塔。
［３］前記流出水のｐＨを計測するｐＨ計と、
前記容器に流入する前の排水にｐＨ調整剤を添加するｐＨ調整剤添加手段と、
前記流出水のｐＨを制御する流出水ｐＨ制御手段と、
をさらに具備し、
当該流出水ｐＨ制御手段は、当該ｐＨ計の出力に基づいて流出水のｐＨが所定範囲となるように当該ｐＨ調整剤添加手段を制御して前記容器に流入する前の排水に対するｐＨ調整剤の添加量を調節する、［１］又は［２］に記載の放射性セシウム吸着塔。
［４］前記放射性セシウム吸着塔への排水の流入管にフィルタが設けられている、［１］〜［３］のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔。
［５］［１］〜［４］のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔を有する除染装置であって、
前記流入管は、焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却しながら分離する溶融スラグ分離槽に接続され、当該溶融スラグと分離されたスラグ冷却水を除染対象の排水として前記放射性セシウム吸着塔に流入するように構成されている除染装置。
［６］前記放射性セシウム吸着塔の流出管は前記溶融スラグ分離槽に接続され、前記放射性セシウム吸着塔と前記溶融スラグ分離槽との間に形成された循環路をさらに具備する、［５］に記載の除染装置。
［７］前記放射性セシウム吸着塔で処理された流出水を含む排水を無機系排水槽に貯留し、
当該無機系排水槽からの排水を凝集沈殿処理する凝集沈殿槽と、
当該凝集沈殿槽からの上澄み液をろ過する砂ろ過槽と、
をさらに具備する、［５］又は［６］に記載の除染装置。
［８］前記砂ろ過槽の下流に、［１］〜［４］のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔を第２の放射性セシウム吸着塔としてさらに設けた、［７］に記載の除染装置。
［９］廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水を、放射性セシウム吸着剤と接触させて放射性セシウムを吸着除去した後に、活性炭と接触させることを特徴とする除染方法。
［１０］前記放射性セシウム吸着剤は、紺青担持活性炭及びゼオライトから選択される、［９］に記載の除染方法。
［１１］放射性セシウム及び色度成分を吸着除去した後の流出水のｐＨを計測し、
計測したｐＨ値に基づいて、前記排水にｐＨ調整剤を添加し、流入する排水のｐＨを所定範囲に調整することをさらに含む、［９］又は［１０］に記載の除染方法。
［１２］前記ｐＨ範囲は、５〜９の範囲である、［１１］に記載の除染方法。
［１３］前記排水は、焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却し、溶融スラグと分離して発生するスラグ冷却水を含む、［９］〜［１２］のいずれか１項に記載の除染方法。
［１４］前記スラグ冷却水を含む排水から放射性セシウムを吸着除去した後の流出水を用いて、前記溶融スラグを冷却する、［１３］に記載の除染方法。
［１５］前記放射性セシウムを吸着除去した後の流出水を凝集沈殿させ、上澄み液をろ過することをさらに含む、［９］〜［１４］のいずれか１項に記載の除染方法。
［１６］前記上澄み液をろ過したろ液を、放射性セシウム吸着剤と接触させて放射性セシ
ウムを吸着除去した後に、活性炭を接触させる第２の除染工程を更に含む、［１５］に記載の除染方法。
［１７］前記排水を前記放射性セシウム吸着剤と接触させる前に、フィルタに通水することを更に含む、［９］〜［１６］のいずれか１項に記載の除染方法。

【発明の効果】

【0008】

本発明では、相互に混合することなく積層して充填されている放射性セシウム吸着層と活性炭層とを同一の塔内に含む一体型の放射性セシウム吸着塔を用いることにより、塩類濃度が高い廃棄物処理施設の放射性セシウム含有水の放射性セシウム除去性能を高く保持することができ、色度成分やダイオキシン類等の微量成分を低減することができる。さらに、シアン等の有害物質の流出を抑制することができる。したがって、本発明によれば、放射性セシウムで汚染された廃棄物処理施設からの排水を除染して、再利用又は放流することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の排水処理を組み込んだ溶融スラグ分離処理時に発生する排水を除染する処理を一例とするフローのブロック図である。

【図2】本発明の別の実施態様のフローのブロック図である。

【図3】放射性セシウム吸着塔の構成を示す、除染工程の説明図である。

【図4】実施例１における放射性セシウム濃度の推移を示すグラフである。

【図5】実施例１における処理水ｐＨ推移を示すグラフである。

【図6】実施例３における放射性セシウム濃度の推移を示すグラフである。

【図7】実施例５における全シアン濃度のｐＨ依存性を示すグラフである。

【図8】実施例５におけるセシウム吸着量のｐＨ依存性を示すグラフである。

【図9】実施例６におけるｐＨの経時変化を示すグラフである。

【図10】実施例６における放射性セシウム濃度の経時変化を示すグラフである。

【図11】従来の廃棄物処理施設の処理フローを示すブロック図である。

【好ましい実施形態】

【0010】

添付図面を参照しながら、本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

【0011】

図１１に廃棄物焼却炉に灰溶融炉が併設されている従来の廃棄物処理施設のフローを示す。焼却灰１００や焼却飛灰２００（これらを総称して「焼却残渣」という）は灰ホッパ１に貯留され、炉内温度が１，２００〜１，８００℃程度の灰溶融炉２にて溶融され、スラグ分離コンベヤ３にてスラグ冷却水で急冷されつつ溶融スラグ（粒状水冷スラグ）とスラグ排水とに分離される。スラグ冷却水はスラグ分離コンベヤ３から冷却装置を経て減温され、スラグ冷却水槽４に貯留された後、スラグ冷却水ポンプを経てスラグ分離コンベヤ３に送られて循環し、所定の温度で一定量保持される。また、スラグ冷却水は塩濃度を所定値以下にするため、スラグ分離コンベヤ３から一定量抜き出し、スラグ排水槽５に送られる。スラグ冷却水の塩類濃度は通常３，０００〜１０，０００ｐｐｍ程度である。スラグ排水は、スラグ排水槽５に集められた後、床排水等の他の排水と共に無機系排水槽６に集められ、排水処理に供される。スラグ排水槽５には近傍で発生した無機系排水が供給されることもある。スラグ排水を含む無機系排水は、凝集沈殿槽８で有害金属が処理され、上澄み液がろ過原水槽７に貯留される。ろ過原水槽７に貯留された排水は砂ろ過槽９にてＳＳ分をろ過された後、ろ液は処理水槽１０に貯留される。ろ液の塩類濃度は通常１，０００〜５，０００ｐｐｍ程度であり、スラグ冷却水の塩類濃度よりも低濃度になる。処理水槽１０から再利用水槽１１に送られ、廃棄物処理施設内で再利用される。再利用水槽１１には補給水が補給される。再利用水１２として非常時や排水処理設備のメンテナンス時には処理水槽１０から活性炭吸着塔に通水後、放流するなど場外に排出する場合もある。

【0012】

放射性セシウムを含む廃棄物を焼却処理する場合には、放射性セシウムは焼却灰１００及び焼却飛灰２００に移行する。これら焼却残渣を溶融処理する場合には、スラグ冷却水が放射性セシウムに汚染される。スラグ冷却水は高濃度の放射性セシウムと塩素イオンを含んでいる。

【0013】

図１及び図２に、本発明の吸着塔を具備する除染処理フローのブロック図を示す。本処理フローは、基本的には図１１と同様の溶融スラグ分離工程（Ａ）と無機排水処理工程（Ｂ）とに大別することができる。本処理フローにおいて、本発明の放射性セシウム吸着塔を溶融スラグ分離工程（Ａ）と無機排水処理工程（Ｂ）の双方に設置しているが、少なくとも溶融スラグ分離工程（Ａ）に設置していればよい。図１は、図１１と同様の溶融スラグ分離工程の循環ラインに放射性セシウム吸着塔を設ける場合の処理フローであり、図２は、溶融スラグ分離工程から無機排水処理工程に向かうラインに放射性セシウム吸着塔を設置する場合の処理フローである。図１及び図２に示す本発明の除染処理フローでは、溶融スラグ分離工程（Ａ）として、焼却施設に併設された灰溶融施設を示したが、これに限定されるものではなく、灰溶融単独の施設、ガス化溶融施設等にも適用可能である。また、それら施設の処理対象物が放射性セシウムに汚染されたごみ、焼却残渣、下水汚泥等でも同様であり、本発明の除染装置及び方法で除染が可能である。

【0014】

図１の溶融スラグ分離工程（Ａ）においては、放射性セシウムを含有するスラグ分離コンベヤ３のスラグ冷却水は、フィルタ２１（例えばストレーナ等）にてろ過された後、放射性セシウム吸着塔２２にて放射性セシウムが吸着除去され、除染されてスラグ冷却水槽４に戻され、再びスラグ冷却水として使用される。放射性セシウム吸着塔２２の流出側配管にはｐＨ計２３が設けられており、流出水のｐＨを計測する。制御装置２６は当該流出水のｐＨ制御を行う。流出水のｐＨが所定範囲を越える場合には、制御装置２６にて、ｐＨ計２３からのｐＨ値の出力信号を受け取り、その信号に基づき所定の範囲内のｐＨになるようにアルカリ供給ポンプ２４及び酸供給ポンプ２５にｐＨ調整用の薬剤の吐出流量を制御する信号が送られる。ｐＨ調整用の薬剤としてアルカリ性薬剤又は酸性薬剤がアルカリ性薬剤槽４０又は酸性薬剤槽４１に貯留されている。ｐＨ調整のためにアルカリ性薬剤又は酸性薬剤が、アルカリ供給ポンプ２４及び酸供給ポンプ２５からそれぞれスラグ分離コンベヤ３に投入されｐＨ制御が行われる。なお、スラグ分離コンベヤ３とスラグ冷却水槽４は一体型のスラグ分離槽であってもよい。スラグ冷却水循環系で放射性セシウムを除去することにより、スラグ冷却水中の放射性セシウム濃度は大幅に低減されるが、外部環境へ放流する場合には、後述する無機排水処理工程（Ｂ）において、重金属処理とともに放射性セシウム除去処理が必須となる。

【0015】

一方、図２に示すように、溶融スラグ分離工程（Ａ）から無機排水処理工程（Ｂ）に向かうラインに放射性セシウム吸着塔２２を設置する場合には、スラグ分離槽（スラグ分離コンベアベルト３及びスラグ冷却水槽４）からのスラグ排水を放射性セシウム吸着塔２２に通水し、除染処理した後の流出水は、無機系排水槽６に送られる。放射性セシウム吸着塔２２の構成及び排水の処理フローは、図１と同様であり、流出水のｐＨ値に基づき、スラグ分離槽にｐＨ調整剤が添加される。図１と同様、放射性セシウム吸着塔２２の前段にフィルタ２１（ストレーナ等）を設けて、ろ過した後のスラグ排水を通水してもよい。図２に示す態様では、放射性セシウム吸着塔２２からの流出水は循環されないため、排水であるスラグ冷却水中の放射性セシウムは除去される。したがって、無機排水処理工程（Ｂ）における放射性セシウム除染処理は通常不要であるが、異常時の安全対策用に設けてもよい。
尚、図２に示すフローの場合には、放射性セシウムを含む無機系排水をスラグ排水槽５に供給して、スラグ排水とともに放射性セシウムの除染を行うのが好ましい。

【0016】

図１及び図２において、溶融スラグ分離工程（Ａ）において除染された排水は、床排水等の他の無機系排水と共に無機系排水槽６に集められ、無機排水処理工程（Ｂ）に送られる。スラグ排水を含む無機系排水は、凝集沈殿槽８で有害金属が処理され、上澄み液がろ過原水槽７に貯留される。ろ過原水槽７に貯留された排水は砂ろ過槽９にてＳＳ分をろ過された後、ろ液は処理水槽１０に貯留される。処理水槽１０から処理水を抜き出してフィルタ３１及び放射性セシウム吸着塔３２を備える除染工程に送る。処理水は、フィルタ３１にてろ過された後、放射性セシウム吸着塔３２にて放射性セシウムが吸着除去され除染された後、再利用水槽１１に送水され、再利用水として場内で使用される。また、非常時や排水処理設備のメンテナンス時には除染された処理水を放流するなど場外に排出することもある。放射性セシウム吸着塔３２の流出側配管にはｐＨ計３３が設けられており、流出水のｐＨを計測する。制御装置２６は当該流出水のｐＨ制御を行う。流出水のｐＨが所定範囲を越える場合には、制御装置３６にて、ｐＨ計３３からのｐＨ値の出力信号を受け取り、その信号に基づき、所定の範囲内のｐＨになるようにアルカリ供給ポンプ３４及び酸供給ポンプ３５にｐＨ調整用の薬剤の吐出流量を制御する信号が送られる。ｐＨ調整用の薬剤としてアルカリ性薬剤又は酸性薬剤がアルカリ性薬剤槽５０又は酸性薬剤槽５１に貯留されている。ｐＨ調整のためにアルカリ性薬剤又は酸性薬剤が、アルカリ供給ポンプ３４及び酸供給ポンプ３５からそれぞれ処理水槽１０に投入されｐＨ制御が行われる。

【0017】

図３に本発明の放射性セシウム吸着塔の構成を示す。溶融スラグ分離工程（Ａ）で使用する放射性セシウム吸着塔２２と無機排水処理工程（Ｂ）で使用する放射性セシウム吸着塔３２は同一の構成であるため、図３においては、便宜上、被処理水（原水）が排水処理工程処理水の場合の放射性セシウム吸着塔３２とし、その他の関連機器も排水処理工程のもので代表している。

【0018】

放射性セシウム吸着塔３２には、処理水槽１０からの処理水流入側から、放射性セシウム吸着剤を充填して成る放射性セシウム吸着層３２ａ、及び活性炭を充填して成る活性炭層３２ｂが積層して設けられている。放射性セシウム吸着層３２ａと活性炭層３２ｂとは混じり合わないように設ける方が好ましい。なぜなら、これらが混じり合うと被処理水との接触効率が低下するため、放射性セシウム除去性能が低下するためである。

【0019】

放射性セシウム吸着層３２ａを流入側に設けることで、放射性セシウムを分散させることなく、ほぼ全量を吸着剤に吸着させることができる。活性炭層３２ｂは、放射性セシウム吸着層３２ａを通過することにより排出される色度成分、処理水中のＣＯＤ成分、ダイオキシン類、水銀等の微量元素を吸着除去する。活性炭層３２の下流には、支持層としての砂利層を設けてもよいまた、最下層の活性炭層や砂利層は図示しない目皿等によって支持されている。

【0020】

また、放射性セシウム吸着層３２ａの上流側に追加の活性炭層を設けて予め微量元素や微細な固形物を除去してもよい。

【0021】

放射性セシウム吸着層３２ａには放射性セシウム吸着剤として、モルデナイト、クリノブチライトなどの天然ゼオライト、合成ゼオライト、人工ゼオライト等の各種ゼオライトや、紺青担持活性炭などを用いることが好適であり、単独でも２種以上を積層してもよい。紺青担持活性炭とは、フェロシアン化物を活性炭に担持させたもので、スラグ排水等の含有塩濃度が高い排水の除染には、紺青担持活性炭が特に好ましい。

【0022】

活性炭としては、排水処理において通常用いられる活性炭、たとえばヤシガラ活性炭、石炭系活性炭、石油系活性炭、植物系活性炭を用いることができる。

【0023】

放射性セシウム吸着剤と活性炭との比率は、被処理水の性状や処理条件等により任意に
設定が可能である。実施例では放射性セシウム吸着剤に対する活性炭の容積割合は５〜９０％であった。

【0024】

放射性セシウム吸着塔２２，３２における処理水のｐＨは、４〜１０の範囲、特に５〜９の範囲に調整することが好ましい。ｐＨ範囲を調整しない場合、放射性セシウム吸着剤としてゼオライトを用いると酸性側にシフトし、紺青担持活性炭を用いるとアルカリ側にシフトする。紺青担持活性炭はシアン化物を含み、ｐＨ４〜１０の範囲外では、シアン化物が溶出する。本発明の処理方法は、処理後の排水を再利用もしくは環境中へ放流するため、シアン化物や金属イオンを含むことは望ましくなく、環境基準を満たすためにも強酸性もしくは強アルカリ性にシフトすることも好ましくない。

【0025】

また、未洗浄のゼオライトは、上水にて事前洗浄をしたゼオライトと比較して処理水のｐＨの低下は大きいが、逆に放射性セシウムの吸着能が高いため、吸着剤としては未洗浄のゼオライトを使用するのが好ましい。

【0026】

放射性セシウム吸着塔３２の流出側配管には、ｐＨ計３３を設け、流出水のｐＨを計測する。制御装置３６は上記と同様に当該流出水のｐＨ制御を行う。流出水のｐＨが所定範囲を越える場合には、制御装置３６にて、ｐＨ計３３からのｐＨ値の出力信号を受け取り、その信号に基づき、所定の範囲内のｐＨになるようにアルカリ供給ポンプ３４及び酸供給ポンプ３５にｐＨ調整用の薬剤の吐出流量を制御する信号が送られる。ｐＨ調整用の薬剤としてアルカリ性薬剤又は酸性薬剤がアルカリ性薬剤槽５０又は酸性薬剤槽５１に貯留されている。ｐＨ調整のためにアルカリ性薬剤又は酸性薬剤が、アルカリ供給ポンプ３４及び酸供給ポンプ３５からそれぞれ処理水槽１０に投入されｐＨ制御が行われる。処理水のｐＨを調整するために添加するｐＨ調整剤としては、放射性セシウム吸着剤の放射性セシウムの吸着能を低下させないことが好ましく、たとえば水酸化ナトリウム、塩酸などを用いることができる。

【実施例】

【0027】

以下、実施例により本発明を具体的に説明する。
［実施例１］
（１）モルデナイトによる放射性セシウムの除染結果
ストーカ式焼却炉を有するごみ焼却施設で処理した焼却灰と焼却飛灰の混合灰を、当該ごみ焼却施設に併設され、炉内温度１３００〜１４００℃で溶融処理するプラズマ式溶融炉を有する灰溶融施設において、図１１の処理水槽１０の水（原水）を図３に示す放射性セシウム吸着塔に通水して、本発明の除染工程を実施した。実験条件を表１に示す。原水のｐＨ調整は行わなかった。

【0028】

【表1】

【0029】

吸着剤として、未洗浄の愛子産モルデナイト及び上水で洗浄した愛子産モルデナイトの
２種類についてそれぞれ、放射性セシウム濃度（Ｃｓ−１３４とＣｓ−１３７との合計）約７００Ｂｑ／Ｌの原水を放射性セシウム吸着塔に１．５ｍ^３／ｈの通水速度で連続通水し、放射性セシウム吸着塔流出水の放射性セシウム濃度を測定した。結果を図４に示す。

【0030】

図４から、未洗浄の吸着剤を用いる場合にはほぼ１００時間後の通水量１５０ｍ^３まで５Ｂｑ／Ｌ以下程度まで除染でき、通水量１７０ｍ^３で吸着能が劣化し始めるが、通水量２３０ｍ^３でも放射性セシウムの規制値（Ｃｓ−１３４について６０Ｂｑ／Ｌ、Ｃｓ−１３７について９０Ｂｑ／Ｌ）を下回り、十分な除染効果が認められたことがわかる。一方、上水にて撹拌洗浄後、１日間、上水に浸漬して洗浄した吸着剤を用いる場合には、通水量５０〜６０ｍ^３までは処理水の放射性セシウム濃度が規制値を下回ったが、その後、規制値を上回り、吸着能の劣化が早いことがわかる。

【0031】

（２）処理水ｐＨの変化
図１１の処理水槽１０の水を原水として用い、図３に示す放射性セシウム吸着塔において、表２に示す条件で実験を行った。

【0032】

【表2】

【0033】

吸着剤として、未洗浄の愛子産モルデナイトと、上水で洗浄した愛子産モルデナイトの２種類を用いた。（ア）未洗浄の放射性セシウム吸着層３２ａの下に活性炭層３２ｂ（６０Ｌ）を設けた場合、（イ）未洗浄の放射性セシウム吸着層３２ａの下に活性炭層３２ｂ（９０Ｌ）及び砂利層（２６０Ｌ）を設けた場合、（ウ）洗浄した放射性セシウム吸着層３２ａの下に活性炭層３２ｂ（１２０Ｌ）及び砂利層（２６０Ｌ）を設け、更に放射性セシウム吸着層３２ａの上に追加の活性炭層（３０Ｌ）を設けた場合の３態様について、処理水のｐＨ変化を測定した。結果を図５に示す。

【0034】

図５から、未洗浄のモルデナイトを使用した（ア）及び（イ）では、洗浄したモルデナイトを使用した（ウ）よりも通水初期に処理水ｐＨが低下しやすかった。よって未洗浄のモルデナイトを吸着剤として使用する場合、後述のシアンの溶出が生じるｐＨにならないように原水のｐＨ調整をする必要があることがわかる。ただし、セシウムの吸着能力としては実施例１（１）の結果で述べたように未洗浄の吸着剤が優れている。

【0035】

［実施例２］吸着剤直接投入との比較
図１１に示す従来の処理フローにおいて、スラグ冷却水の放射性セシウムを除去処理していない処理水槽１０に１０．８ｍ^３の処理水（原水）を貯留し、１４４ｋｇの未洗浄の愛子産モルデナイトを直接投入し、撹拌後、約半日経過後に放射性セシウム濃度を測定した場合（比較例）と、図３に示す本発明の除染工程において、８２６ｋｇの未洗浄の愛子産モルデナイトを放射性セシウム吸着剤として吸着塔に充填し、処理水槽１０の水（原水）を２７１．２ｍ^３通水した場合（実施例２）とで放射性セシウムの除去率を比較した。実験条件を表３に、試験結果を表４に示す。ただし、原水のｐＨ調整は行わなかった。

【0036】

【表3】

【0037】

【表4】

【0038】

表４に示すように、本発明の処理方法（実施例２）における放射性セシウムの除去率はほぼ９０％であるのに対して、処理水槽に直接投入した場合（比較例）では除去率は４０％弱と低かった。

【0039】

［実施例３］スラグ排水の除染
図３に示す本発明の除染工程において、２種の放射性セシウム吸着剤（未洗浄の愛子産モルデナイト及び紺青担持活性炭（株式会社化研の紺青担持活性炭FoCC））２０ｍＬをそれぞれ充填した小規模カラム試験装置（吸着層高１０ｃｍ）に、スラグ排水（原水）を通水して、本発明の除染工程を実施した。実験条件を表５に示す。原水のｐＨ調整は行わなかった。

【0040】

【表5】

【0041】

試験結果を図６に示す。図６から、放射性セシウム吸着剤として未洗浄の愛子産モルデナイトを用いた場合は１００ＢＶ（Bed Volume：通水量の吸着剤容量に対する倍率（通水量／吸着剤容量）で、吸着剤容量の何倍の通水が可能であるかを示す指標）程度、紺青担持活性炭を用いた場合は２００ＢＶ程度の通水までは、流出水中の放射性セシウム濃度が１００Ｂｑ／Ｌ以下であり、処理対象物のセシウム濃度に応じて、吸着剤層高及び流量等を調整することにより、十分な除染が可能であることが確認できた。

【0042】

［実施例４］複数吸着層（積層）による除染
非放射性セシウムを含む模擬排水を原水として用いて、複数の吸着剤２０ｍＬを層状に積層させて充填した小規模カラム試験装置（吸着層高１０ｃｍ）に通水して、本発明の除染工程を実施した。実験条件を表６に示す。模擬排水のｐＨ調整は行わなかった。

【0043】

【表6】

【0044】

吸着層は、（１）未洗浄の愛子産モルデナイトのみ（２）紺青担持活性炭のみ（３）紺青担持活性炭：未洗浄の愛子産モルデナイト＝１：４（体積比）積層の３種類とした。
通水試験結果からセシウム吸着量を算出し、（１）愛子産モルデナイト単独の場合の吸着量を基準として相対評価を行った。（３）紺青担持活性炭と愛子産モルデナイトとの積層の場合については、それぞれ単独の（１）と（２）の相対評価から理論値も求めた。結果を表７に示す。

【0045】

【表7】

【0046】

複数の吸着剤を用いる場合のセシウム吸着量は、それぞれ単独で用いる場合の吸着量と
配合比とから計算により求めた値とほぼ一致していることが確認できた。したがって、原水中のセシウム濃度と原水処理量とに基づいて、最適な吸着剤の種類と配合比を計算により算出することができる。つまり、異なる種類の吸着材を任意の割合で積層することが可能である。

【0047】

［実施例５］処理水ｐＨの除染への影響
紺青活性炭へのセシウムの吸着量及び紺青活性炭からのシアンの溶出に及ぼすｐＨの影響を検討した。非放射性セシウムを含む模擬排水を原水として用いて、紺青担持活性炭２０ｍＬを内径１６ｍｍφのカラムに充填した小規模カラム試験装置に通水して、本発明の除染工程を実施し、カラム入口水と出口水中のセシウム濃度をＩＣＰ−ＭＳ分析器を用いて測定してセシウム吸着量を算出し、出口水中の全シアン濃度をＪＩＳ Ｋ ０１０２ ３８．１．２及び３８．３吸光光度法により測定した。原水のｐＨをＨＣｌ又はＮａＯＨを用いて調整した。実験条件を表８に、全シアン濃度のｐＨ依存性を図７に、セシウム吸着量のｐＨ依存性を図８に示す。セシウム吸着量についてはセシウム濃度が１ｐｐｍの原水をＳＶ＝１０の条件で紺青担持活性炭が破過するまで通水し、吸着量を算出した。セシウム吸着量はｐＨ６〜８におけるセシウム吸着量を１．０として相対量で表示した。

【0048】

【表8】

【0049】

図７からｐＨ４〜１０の範囲ではシアンの溶出は検出限界未満（＜０．１ｍｇ／Ｌ）であり、図８からｐＨ２〜１１の範囲でセシウム吸着量に変化がなかったことがわかる。したがって、紺青担持活性炭を吸着剤として用いる場合は、放射性セシウム吸着塔への流入水のｐＨを少なくとも４〜１０の範囲とすることで、シアンを溶出させずに、セシウムを吸着できることがわかる。

【0050】

［実施例６］紺青活性炭による除染
図３に示す放射性セシウム吸着塔を用いて、スラグ冷却水の放射性セシウムを除去処理していない図１１に示す処理水槽１０の水を原水として、処理試験を行った。放射性セシウム吸着塔は、放射性セシウム吸着層３２ａ（層高３１４ｍｍ）の下流に活性炭層（層高５１８ｍｍ）を設け、更に下流に砂利層（層高４００ｍｍ）を設け、放射性セシウム吸着層３２ａの上流に追加の活性炭層（層高２８３ｍｍ）を設けてなる構成とした。（ア）ＨＣｌを用いて連続的にｐＨ制御を行った場合と、（イ）ｐＨを監視して３０時間後、５５時間後および９０時間後に逆洗を行い、７０時間後には処理水槽１０にＨＣｌを投入してｐＨの上昇を抑制した場合について、放射性セシウム吸着塔の流出水のｐＨ挙動を経時的に測定し、１０時間経過ごとに全シアンの溶出量を測定した。実験条件を表９、ｐＨの経時変化を図９、処理水の放射性セシウム濃度を図１０、全シアン溶出量を表１０に示す。

【0051】

【表9】

【0052】

【表10】

【0053】

図９に示すように、（イ）では、通水後５０時間経過時までは徐々に処理水のｐＨが上
昇したことから、３回繰り返し逆洗（通水速度３００Ｌ／ｍｉｎで１５分間）を実施した。それでもｐＨ上昇傾向が改善されなかったため、７０時間経過後に処理水槽にＨＣｌを投入したところ、ｐＨは６まで低下したが、その後、経時的にアルカリ側にシフトする傾向が認められた。一方、（ア）では逆洗を行わず、ｐＨの制御装置によりｐＨ制御を行ったため、ｐＨがシフトすることなく一定に維持された。
また、表１０から、（イ）では経過時間が２０〜３０時間の間のｐＨが９に近い状況では、全シアン溶出が検出限界を超える値が検出されたが、放流基準値である０．５ｍｇ／Ｌを大幅に下回っていた。一方、（ア）では全シアン溶出が検出限界を超える値は検出されなかった。これらのことから、ｐＨを５〜９に調整することで、放射性セシウム吸着能を低下させずに、全シアン溶出を阻止することができるといえる。
また、図１０に示すように、（イ）逆洗を行うことによりセシウム吸着層と活性炭層が混合されるため、（ア）逆洗なしで連続的にｐＨ制御を行い、セシウム吸着層と活性炭層の積層が混合しないで静置された場合に比べて、流出水の放射性セシウム濃度が若干上昇し、除去率の低下がみられた。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】