JP2013083616A5

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Publication number: JP2013083616A5
Application number: JP2011234372A
Authority: JP
Filing date: 2011-10-05
Publication date: 2013-09-26
Anticipated expiration: 2031-10-05

Description

加圧水を用いた広域に拡散した放射能汚染物質の除去方法

本発明は地表面の広域に拡散した放射性物質の除去に関するものである。

放射性物質の拡散による汚染の除去は、従来は土壌であれば汚染土壌の掘削と除去による方法、汚染土壌への放射性物質を吸収する植物の播種と採取による方法（特許文献１）、道路などの構造物であれば洗浄などが主な方法とされていた。しかし土壌の掘削と除去は小規模なら効果的だが大規模な拡散による汚染は、手法として想定外の事であり、平坦地以外の山林、湖沼、丘陵などの高低差ある土地では経済的にも膨大な経費がかかりかつ重機の移動、登坂能力等も制限があり、さらには、多量の廃棄物を出すことになり、現実的には、従来の技術は広域に拡散した汚染には対応出来ない。

特開２００４−１１３８５８号公報

本発明では広域に拡散した放射性物質を除去する為に、加圧浮上技術と加圧水の性質を利用する。放射性物質が土壌粒子や腐葉土の成分と化学的に結合する場合にこれを取り出すには、微細構造に入り込む流動性や微細な分散性や多様な反応性を持つナノ粒子を集合させたりする特殊な機能性がなければ安定な状態にある放射性物質を取り出せない。

（１）本発明は地表の広域に拡散した放射性物質を除去する際に従来行われている、土壌表面の掻き取り除去や放射性物質を分散させない目的で土壌を固化する処理剤を散布する方法などでは、多量の廃棄物の土壌が出てしまう事や、再利用の際に、放射性物質の再分散が必然的に起こるなどの問題を解決するものである。

（２）放射性物質の地表面への降下は、風向きや、降雨の影響を受け、放射線濃度が特異的に高いいわゆるホットスポットが出来る事があり、そこでは被爆の恐れから長時間の土木作業が困難になる。一般に土木作業は正確な測量に基づいて行われるもので作業開始に到るまで相応の現場調査期間があるため、放射能の強さが大きい場合は作業そのものが不可能になる。

本発明の方法は加圧水を用いてこれらの問題を解決する方法を提供する。

［１］放射性物質の降下により汚染した土壌、植物、河川水、湖沼水、人工物（家や道路など）に対して、（１）微細な気泡が水中に分散した加圧水あるいは（２）微細気泡とともにナノレベルの自然の微細な土粒子、粘土粒子あるいは人工の微細な浮遊物が分散した加圧水を用いて、混合と洗浄を行い。表土の土壌粒子や植物や河川水、湖沼水、人工物に付着した放射性物質を微細気泡表面や微細微粒子表面、微細気泡に結合した微細な浮遊物の表面に汚染物質である放射性物質を被付着物から引き離して、分離させて、加圧水の微細気泡側に吸着させ、加圧浮上設備に放射性物質ごと濁水として導いて、浮上分離し、汚染源である放射性物質を微粒子に付着した状態で加圧浮上槽表面に浮上濃縮させ、放射性物質の低減した処理水を得て、これを再び洗浄サイトに循環使用する事により広域に分散した放射性物質を浮上物に局在化する方法。

［２］請求項１の方法により加圧水と汚染現場で混合した洗浄水にｐＨ調整剤、無機凝集剤（硫酸バンド、ＰＡＣ、塩化鉄、ポリ鉄など）と高分子凝集剤、放射性物質のシールド剤（土壌粒子、粘土粒子、ゼオライト、活性炭など）、重金属処理剤などを添加して混合する反応槽を設置して加圧浮上槽表面に濃縮させた浮遊物をスキマーとコンベアーなどの搬送手段で移動させ、脱水する事により放射性物質を局在化し濃縮する方法。

［３］請求項２で分離された浮遊物、浮上槽から引き抜かれた浮上物を脱水分離する際に脱水分離物の放射能レベルを反応槽に設置した線量計にフィードバックし、混合するシールド剤（鉱石粉、土壌粒子、粘土粒子など）の添加量を自動制御する方法。

すなわち、本発明では放射性物質が広域に拡散し、汚染が平坦地のみならず山林、丘陵などの高低差のある土地を汚染した場合に、微細気泡を含む加圧水を用いて洗浄し、ロータリースクリーン、加圧浮上装置によって洗浄水を処理して課題を解決する。

（１）汚染地区の一区画に加圧浮上装置を設置し、加圧水の一部を汚染地区に散水し、または散水地区に新設した追加の加圧水発生装置により生成した加圧水を汚染域に散水する事。

（２）散水地区の高低差を利用し、自然流下、あるいはポンプアップして低地の自然湖沼あるいは人工池または水槽に導水する。浮遊物が流水中に多いと予想される場合は複数の池または水槽を直列に連結してから流下水をロータリースクリーンにポンプで汲み上げる。

（３）ロータリースクリーンでは複数のロータリースクリーンで加圧水による洗浄を行う事により、放射能汚染物質を効果的に低下させる。洗浄した枯れ葉などの浮遊物は線量を確認後に保管あるいは汚染地区に戻す。

（４）ロータリースクリーンの処理水は濁水となるがそのまま加圧浮上装置の反応槽へ導く。ここでｐＨ、放射線量、その他を測定して、調整したシールド剤、凝集剤、吸着剤を添加する。あるいは無添加でそのまま加圧浮上槽に流下させる。

（５）加圧浮上装置では放射性物質を含んだ濁水は分離され、浮上物に濃縮される。浮上物の下にある流水は濁度が低下し、放射線量も低下する。

（６）浮上物はスキマーに自動的にかき寄せられ、スクリューコンベアーに流下し、自動的に脱水サイトに搬送され脱水される。

（７）加圧浮上の処理水は処理水槽から再び洗浄現場にポンプアップして再利用される。

（８）除染作業はこの工程サイクルを繰り返し、洗浄サイトから放射性物質の量が低下するまで継続される。

この工程でロータリースクリーンの洗浄に使われる加圧水は微細な気泡を含み洗浄対象となる浮遊物表面の微細構造に入り込み、付着した汚染物質を気液の界面に引きつけるとともに気液界面に付着したナノレベルの浮遊物がファンデルワールス力による結合力で細かな汚染物質と結合し洗浄を促進する。土壌粒子に関しても同様にこの力は働き、土粒子の微細構造であるミクロポアに入り込み洗浄する。

気泡は加圧浮上槽に回収され浮上槽の浮遊物となり、微細気泡の崩壊に伴って濃縮される。

この発明により放射性物質は汚染サイトから取り除かれ、隔離保管などができる状態にすることが出来る。

この発明では加圧水を使うことにより、
（１）加圧水の微細気泡の激しく流動する気液界面に付着する微細な土粒子、有機物などの微細粒子が放射性物質との相互作用をおこない加圧水の微細気泡上に捕捉される。
（２）放射性物質を含む加圧水は濁水の形で、下流の集水池あるいは集水井に流下する。汚染域を流下した水は集水池あるいは集水井から汲み上げられロータリースクリーンで更に加圧水で洗浄され、加圧浮上装置の反応槽に汲み上げられる。
（３）反応槽では水質によりｐＨ調整剤、凝集剤、放射線の吸着剤、シールド剤、重金属処理剤などを添加して取り扱いし易く、分離し易い性状に調整される。放射能のシールド剤は脱水分離物の放射能レベルを線量計で計測し、その結果を添加量のフィーダーの制御で調整する。
（４）反応槽から加圧浮上槽に流入した濁水はここで浮上分離物と処理水に分離される。
（５）浮上物は定期的にかき寄せられスクリューコンベアーに流入し脱水工程へ送られ脱水される。放射性物質は濃縮された形でこの浮上物の脱水物に含まれる。
（６）加圧浮上槽の処理水は加圧浮上槽の加圧水として循環しているが流入量に相当する量は再び加圧水として洗浄サイトに循環して洗浄水として使用される。

本発明では図１に示したフローシートの工程において放射性セシウムなどの放射性物質を微細気泡や微細気泡に吸着した微粒子表面に吸着させて浮上分離させて除去し、安全な加圧浮上処理水を得てこれを洗浄サイトに循環使用する事で以下の効果を得る。
（１）地域の土壌環境、植生を破壊することなく広域の汚染現場を洗浄できる。
（２）放射性物質の浮上分離による濃縮と脱水による局在化により安全な管理下に置く。
（３）放射性物質を含む浮上した土粒子の脱水による廃棄物の減容化。
（４）放射能汚染の状態にある環境水や湖沼の底質に濃縮された底質の浄化も底質を汲み上げて加圧浮上設備にかけることにより、放射性物質を浮上物として濃縮して脱水処分できる。

具体的には、
（１）従来除染しがたかった山林の除染が可能になる。また平坦な土地や、田畑の除染作業も容易になる。
（２）また本発明の施工法においては、発生する放射性廃棄物量も従来法と比べて、極端に減少する。
（３）本発明ではシステムが自動運転可能な為、放射能の被爆による危険を最小限に低下させることが可能で、高度に汚染された土地でも作業員が必要以上に放射能に被爆することなく連続的に自動運転して除染できる。

本発明の山林などに応用された場合のフローシートである。

図１によって本発明を説明する。高低差のある広域の放射性物質に汚染されたサイトにおいて、低地にロータリースクリーン５、加圧浮上装置７を単数あるいは複数を設置し、加圧水を一部汚染サイト（洗浄サイト）の高い位置にある加圧水の散布装置すなわち広角回転式放水設備（仮設移動型）１に送り、再度、再加圧タンク１２で加圧するか、そのまま下部の汚染サイトに放水する。

散布された加圧水は気液界面が激しく流動する微細な気泡を含むため草木などの微細構造の中を洗いながら流下する。流下水４は自然の側溝をたどるほか、新たに掘削した人工的な開渠すなわち仮設した集水溝２に導かれながら放射性物質を吸着した微粒子の濁りを伴って流下する。流下水４は既存池あるいは掘削した集水池あるいは集水井３に最終的に流下してからポンプで汲み上げられ、ロータリースクリーン５で落ち葉などの大きな浮遊物を分離するがこの際も加圧水で洗浄することにより細かな土粒子を放射性物質とともに除去出来る。分離した落ち葉などは分離物受け槽５１に落下した後、洗浄したサイトに戻される。

ロータリースクリーン５の処理水は加圧浮上槽７６の前に凝集反応槽７４に導かれ、性状によりｐＨ調整剤、凝集剤、放射能のシールド剤（鉱石粉、鉄塩、土壌、ゼオライト、粘土など）、吸着剤（活性炭、ゼオライト、粘土など）の微粒子と混合されて、加圧浮上槽７６に導かれる。

加圧浮上槽７６では放射性物質を含む微粒子は加圧タンク７５を用いて加圧浮上され、浮上物に濃縮されて浮上フロス槽７７に集積する。浮上物は自動的にかき寄せられスクリューコンベアーによって脱水機９にかけられて脱水ケーキＡとして排出される。

加圧浮上の処理水は放射性物質が取り除かれたものとなり、加圧浮上処理水の循環路Ｂを経て再利用される。過剰な加圧浮上処理水の一部は放流される。

この方法は平坦地の水田や田畑にも簡単に適用可能できる。加圧水は田畑の表面を流下し、微細気泡上に放射性物質を含む微細な粒子を吸着させて流下する。その後の処理と循環は図１と同様に行われる。結果として放射性物質は浮遊物質上に局在化して、その後の処理を容易にする。

広角回転式放水設備（仮設移動型）１は丘陵や山頂付近に設置される加圧水の放水設備である。仮設した集水溝２は目標の集水池あるいは集水井３に導水する為の掘削した開渠である。ロータリースクリーン５は枯れ葉などを除去する。加圧浮上槽７６は放射性物質を含む微細な土粒子、その他の浮遊物を除去する。浮上フロス槽７７は浮上分離した浮遊物を貯槽する。処理水槽７８は加圧浮上処理水を貯槽する。加圧タンク７５は微細気泡を含む加圧水の滞留槽である。脱水機９は浮上フロスの脱水設備である。Ｂは加圧水を混入した加圧浮上処理水の循環路を示す。加圧水放射サイトプラットホーム（仮設移動型）１１には仮設する作業用設備、再加圧設備、放水設備などを置く。ロータリースクリーン５の分離物受け槽５１にたまった落ち葉などは洗浄サイトに戻す。多段洗浄により放射線量は低下している。線量測定後に除染山林へ配送し処分する。必要に応じて洗浄水のｐＨ調整を行う。

１広角回転式放水設備（仮設移動型）
２仮設した集水溝
３集水池あるいは集水井
４流下水
５ロータリースクリーン
６調整槽
７加圧浮上装置
８汚泥凝集反応槽
９脱水機
１１加圧水放射サイトプラットホーム（仮設移動型）
１２再加圧タンク
５１分離物受け槽
７１凝集剤自動溶解装置
７２吸着剤自動溶解装置
７３重金属処理剤自動溶解装置
７４凝集反応槽
７５加圧タンク
７６加圧浮上槽
７７浮上フロス槽
７８処理水槽
Ａ脱水ケーキ
Ｂ加圧浮上処理水の循環路（仮設管路）

Claims

広域に拡散した放射性物質を除去する方法であって、
放射性物質の拡散により汚染した汚染域に対して、少なくとも微細な気泡が分散した加圧水を散水する工程と、
放射性物質を含む加圧水である濁水を、自然流下、あるいはポンプアップして低地の自然湖沼、集水池、集水井あるいは人工池または水槽に導水する工程と、
加圧水で前記濁水を洗浄する工程と、
加圧浮上装置で前記洗浄した濁水から浮上物を分離する工程と
を有する前記方法。
広域に拡散した放射性物質を除去する方法であって、
放射性物質の拡散により汚染した汚染域に対して、少なくとも微細な気泡が水中に分散した加圧水を散水する工程と、
放射性物質を含む加圧水である濁水を、自然流下、あるいはポンプアップして低地の自然湖沼、集水池、集水井あるいは人工池または水槽に導水する工程と、
加圧水で前記濁水を洗浄する工程と、
前記洗浄した濁水を加圧浮上装置の反応槽に導く工程と、
前記反応槽で前記導いた濁水に水質に応じてｐＨ調整剤、凝集剤、放射線の吸着剤、放射性物質のシールド剤、重金属処理剤などを添加する工程と、
加圧浮上装置の加圧浮上槽で前記添加された濁水から浮上物を分離する工程と
を有する前記方法。
広域に拡散した放射性物質を除去する方法であって、
放射性物質の拡散により汚染した汚染域に対して、少なくとも微細な気泡が水中に分散した加圧水を散水する工程と、
放射性物質を含む加圧水である濁水を、自然流下、あるいはポンプアップして低地の自然湖沼、集水池、集水井あるいは人工池または水槽に導水する工程と、
加圧水で前記濁水を洗浄する工程と、
前記洗浄した濁水を加圧浮上装置の反応槽に導く工程と、
前記反応槽で前記導いた濁水に水質に応じてｐＨ調整剤、無機凝集剤、高分子凝集剤、放射性物質のシールド剤、重金属処理剤などを添加する工程と、
加圧浮上装置の加圧浮上槽で前記添加された濁水を浮上物と処理水に分離する工程と、
前記分離した浮上物を脱水する工程と、
前記処理水を加圧水の生成に再利用する工程と
を有する前記方法。