JP2013186082A

JP2013186082A - 放射性汚染水の浄化装置及び浄化方法

Info

Publication number: JP2013186082A
Application number: JP2012053621A
Authority: JP
Inventors: Takeo Umezaki; 健夫梅崎; Kengo Nishida; 健吾西田; Daigo Ishii; 大悟石井; Tsukasa Hayakawa; 典早川
Original assignee: GREEN DEAL SUISHIN KYOKAI; Shinshu University NUC; Toppan Printing Co Ltd; Asahi Kasei Geotechnologies Co Ltd
Current assignee: GREEN DEAL SUISHIN KYOKAI; Shinshu University NUC; Asahi Kasei Geotechnologies Co Ltd; Toppan Inc
Priority date: 2012-03-09
Filing date: 2012-03-09
Publication date: 2013-09-19
Anticipated expiration: 2032-03-09
Also published as: JP6054044B2

Abstract

【課題】放射性セシウムを含む大量の水を、効率的かつ容易に浄化する装置及び方法を提供する。
【解決手段】ゼオライト紙及び該ゼオライト紙を支持するための支持体を含む浄化部材ユニット、放射性物質を含む汚染水入口、並びに該汚染水を該浄化部材ユニットに接触させた水を取り出すための水出口を有する浄化装置であって、該汚染水は、該浄化部材ユニットの該ゼオライト紙の面と平行に流れることによって、該ゼオライト紙と接触する、浄化装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質に汚染された水を浄化するための装置及び方法に関する。より詳しくは、本発明は、放射性セシウム等に汚染された水をゼオライト紙に接触させることによって、セシウムを除去して水を浄化するための装置及び方法に関する。

イオン交換能を有するゼオライトの性質を用いて、例えば、特許文献１においては、不織布等の担体に担持されたゼオライトで汚濁水を処理する方法が開示されている。ゼオライトは、放射性セシウム及びストロンチウムを強く吸着することも知られている。

さらに、特許文献２には、原子力発電所の放射性排水等の放射性物質を含有する排水を、イオン交換基を有する合成繊維とセルロースを主成分としたイオン交換ろ紙を用いてろ過し、その際捕集された放射性物質と共にイオン交換ろ紙を焼却する方法が記載されている。

特許文献３には、ゼオライト等の無機消臭剤を漉き込んだ和紙を中間層として、両側に和紙を積層したサンドイッチ構造の和紙が開示されている。

特許文献４には、ゼオライト等の脱臭剤及び有機繊維を強固に接着させた脱臭用紙が開示されている。

以上の文献では、ゼオライトによる浄水方法、放射性排水の浄化方法及び吸着材としてのゼオライトの使用方法が記載されている一方で、放射性セシウム等を含む大量の汚染水を、効率的かつ容易に浄化する装置及び方法は未だ提供されていない。また、汚染水から除去した放射性物質を、浄化装置から容易に分離する方法を開示していない。

特開平１１−２６２７９０号特開昭６１−１３１９５号特開２００４−５２１５２号特開２００４−２１８１８５号

上記の従来技術の状況に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、放射性セシウム等を含む大量の汚染水を、効率的かつ容易に浄化する装置及び方法を提供することである。

本発明者らは、上記課題を解決すべく、鋭意検討した結果、以下の構成を有することにより、上記課題を解決しうることを見出し、本発明を完成するに至った。

［１］ゼオライト紙及び該ゼオライト紙を支持するための支持体を含む浄化部材ユニット、放射性物質を含む汚染水入口、並びに該汚染水を該浄化部材ユニットに接触させた水を取り出すための水出口を有する浄化装置であって、該汚染水は、該浄化部材ユニットの該ゼオライト紙の面と平行に流れることによって、該ゼオライト紙と接触する、浄化装置。

［２］前記ゼオライト紙を支持するための前記支持体が、樹脂製若しくは金属製の網、ネット、メッシュ、三次元網状体、又は織布若しくは不織布である、［１］に記載の浄化装置。

［３］前記ゼオライト紙に不織布が積層されており、かつ前記支持体が樹脂製メッシュである、［１］に記載の浄化装置。

［４］ゼオライト紙及び該ゼオライト紙を支持するための支持体を含む浄化部材ユニットに、放射性汚染水を該浄化部材ユニットの該ゼオライト紙の面と平行に流すことによって、該放射性汚染水を浄化する、放射性汚染水の浄化方法。

［５］前記ゼオライト紙を支持するための前記支持体が、樹脂製若しくは金属製の網、ネット、メッシュ、又は織布若しくは不織布である、［４］に記載の浄化方法。

［６］前記ゼオライト紙に不織布が積層されており、かつ前記支持体が樹脂製メッシュである、［４］に記載の浄化方法。

本発明の浄化装置は、汚染水を高い流量で浄化することができるため、放射性セシウム等を含む大量の汚染水を処理することができ、又は装置を小型化することができる。さらに、本発明の浄化方法を用いると、容易に汚染水を浄化することができる。さらに、除去した放射性セシウム等を容易に浄化装置から分離することができる。また、本発明の浄化装置及び浄化方法によって、放射性物質以外の環境汚染物質、例えば窒素化合物やリン化合物、重金属や塩類等の除去も同時に行うことができる。

本発明の一実施態様の浄化装置の概略図である。この態様においては、浄化装置の下部から汚染水を流入させ、上下方向に並んでいる浄化部材ユニットのゼオライト紙に汚染水を接触させて浄化し、浄化装置の上部から浄化した水を取り出す。本発明の他の実施態様の浄化装置の概略図である。この態様においては、ゼオライト紙及びその支持体をロール状にした浄化部材ユニットのロールの軸方向に汚染水を流通させて、ゼオライト紙と接触させて汚染水を浄化している。本発明の浄化方法の一実施態様の概略図である。この態様においては、ゼオライト紙及びその支持体をロール状にした浄化部材ユニットを、汚染水が流れる用水路に設置して、汚染水を浄化部材ユニットに流通させることによって、汚染水を浄化している。本発明で用いる浄化部材ユニットの概略図である。両側を不織布で積層したゼオライト紙と支持体とで、板状の浄化部材ユニットを構成している。本発明で用いる浄化部材ユニットの概略図である。ゼオライト紙と支持体とで、ロール状の浄化部材ユニットを構成している。本発明の装置及び方法における、汚染水の流路と浄化部材ユニットの配置との関係の他の一つの態様である。

以下、本発明を詳細に説明する。
本発明は、ゼオライト紙及び上記ゼオライト紙を支持するための支持体を含む浄化部材ユニット、放射性汚染水入口、並びに放射性汚染水を上記浄化部材ユニットに接触させた水を取り出すための水出口を有する浄化装置であって、上記放射性汚染水は、上記浄化部材ユニットの上記ゼオライト紙の面に平行に流れることによって、上記浄化部材ユニットと接触する、浄化装置である。

本発明に用いるゼオライト紙は、ゼオライト粉と繊維で構成された紙状のシートである。ゼオライトは、陽イオンを吸着することで知られているが、特にイオン化傾向の高いセシウムやストロンチウムの吸着には、きわめて有効である。したがって、本発明で用いるゼオライト紙は、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムを含む汚染水と接触することによって、その汚染水を浄化することができる。また、放射性物質以外の環境汚染物質、例えば窒素化合物やリン化合物、重金属や塩類等の除去も同時に行うことができる。ゼオライト紙中のゼオライト量はできるだけ多い方が良く、ゼオライト紙中の重量比で３０％以上、より好ましくは５０％、さらに好ましくは７０％以上、最も好ましくは８０％以上含むことが好ましい。汚染物質を吸着する他の吸着剤を、ゼオライト紙が保持することもできる。また、使用するゼオライトは、クリノプチロライト系、モルデナイト系のどちらでも良く、１０μｍから１０００μｍの粒径の間で選択することもできる。繊維については、グランドウッドパルプ、クラフトパルプ等の木材パルプ、また木材以外のパルプとしては木綿、麻等の天然パルプ等をもちいることができる。さらに、上記繊維を主体とし補助繊維として、レーヨン、ポリエステル、ポリプロピレン等の耐水性のある有機高分子繊維や、ガラス繊維、ロックウール等の耐熱性のある無機繊維を用いることが出来る。ゼオライト紙は、当業者に知られた方法、例えば特許文献５に記載の方法によって作製することができる。ゼオライト紙の面密度は、水が流れることを考慮して、５０ｇ／ｍ^２から１０００ｇ／ｍ^２の間で選択することが望ましい。ゼオライト、繊維及びゼオライト紙の他の性質は、汚染水の流量、汚染水を浄化する程度等によって適切に選択される。

好ましくは、ゼオライト紙は、ゼオライトの剥離を防止すると共に強度を向上させるために、他の材質と、例えば織布又は不織布と、積層体を構成する。この場合、ゼオライト紙と織布又は不織布との積層体は、ゼオライト紙の両面を織布又は不織布で挟み、それらの面の何点かを接着剤等を用いて接着又は熱融着することで形成することができる。積層体の材質及び厚みは、汚染水の流量、汚染水を浄化する程度等によって適切に選択される。

本発明で用いるゼオライト紙を支持するための支持体は、上記のゼオライト紙を支持できるものであればよい。この支持体としては、樹脂製若しくは金属製の網、ネット、メッシュ、三次元網状体等が挙げられる。支持体は、下記の浄化部材ユニットをロール状に構成する場合には、可撓性を有することができる。支持体の材質及び厚みは、汚染水の流量、汚染水を浄化する程度等によって適切に選択される。また、前記ゼオライト紙と積層体を構成する織布又は不織布が支持体を兼ねてもよい。

本発明で用いる浄化部材ユニットは、ゼオライト紙及びゼオライト紙を支持するための支持体を含む。好ましい１つの実施態様としては、浄化部材ユニットは、ゼオライト紙と不織布の積層体を支持体で挟み、これを複数重ねて構成される。他の１つの態様として、本発明で用いる浄化部材ユニットは、積層体と支持体とをロール状に構成したものが挙げられる。いずれの構成においても、浄化部材ユニットは、汚染水がゼオライト紙と好適に接触し、かつ高い流量の汚染水を流通させることができるように構成される。

本発明の浄化装置は、上記浄化部材ユニットの他に、放射性汚染水の入口、並びに放射性汚染水を上記浄化部材ユニットに接触させた水を取り出すための水出口を有する。汚染水は、浄化部材ユニットの内部を流通し、ゼオライト紙と接触することによって、汚染物質が除去される。ここで、汚染水の流れと、ゼオライト紙の面とは平行となる。すなわち、ゼオライト紙は、汚染水を主にろ過するのではなく、汚染水と接触することによって、そこに含まれるゼオライトが汚染物質を吸着除去する。このようにすることで、汚染水は、比較的低い圧力水頭で、本発明の浄化装置を流れることができ、処理速度の向上及び浄化部材ユニットの長寿命化を図ることができる。

本発明の汚染水の浄化方法は、上記浄化部材ユニットのゼオライト紙の面と平行に汚染水を流すことによって、汚染物質をゼオライト紙のゼオライトに吸着させて、汚染水を浄化する。この方法を、水道水の導管、農業用水路、河川、湖沼等で用いることによって、容易に汚染水を浄化することができる。また、本発明の汚染水の浄化方法は、例えば放射性汚染土の洗浄装置から発生した廃水を浄化処理する場合においても好ましく用いられる。

本発明の浄化装置及び浄化方法によって用いられた浄化部材ユニットは、汚染物質を含むゼオライト紙を交換することによって、容易に汚染物質を浄化部材ユニットから分離することができる。ゼオライト紙と不織布の積層体を樹脂製メッシュで支持する浄化部材ユニットを用いる実施態様においては、ゼオライト紙と不織布の積層体を交換することもできる。

図１は、本発明の一実施態様の浄化装置１の概略図である。この態様においては、浄化装置の下部入口２０から汚染水を流入させ、上下方向に並んでいる浄化部材ユニット１０のゼオライト紙に汚染水を接触させて浄化し、浄化装置の上部出口２１から浄化した水を取り出す。浄化部材ユニットは、支持体とゼオライト紙と不織布の積層体を複数重ねた構成を有しており、浄化装置１内で敷網３０及び補強材４０によって固定されている。

図２は、本発明の他の一実施態様の浄化装置１の概略図である。この態様においては、ゼオライト紙及びその支持体をロール状にした浄化部材ユニット１０のロールの軸方向に汚染水を流通させて、ゼオライト紙と接触させて汚染水を浄化している。ここでは、汚染水を上部の入口（図示せず）から投入し、下部の出口２１から浄化した水を取り出している。

図３は、本発明の浄化方法の一実施態様の概略図である。この態様においては、ゼオライト紙及びその支持体をロール状にした浄化部材ユニット１０を、汚染水が流れる用水路に設置して、汚染水を浄化部材ユニット１０に流通させることによって、汚染水を浄化している。この態様は、浄化部材ユニットを用水路に設置するだけで良いために、非常に簡単に汚染水を浄化することができる。

図４は、本発明で用いる浄化部材ユニット１０の概略図である。ゼオライト紙１１を不織布１２で両側から挟んだ積層体と、支持体１３とを複数重ねて、板状の浄化部材ユニット１０を構成している。

図５は、本発明で用いる浄化部材ユニット１０の概略図である。ゼオライト紙１１及び不織布の積層体と、支持体１３とで、ロール状の浄化部材ユニット１０を構成している。この場合は、積層体と支持体１３を複数重ねた後にロール状にすることもできる。

図６は、本発明の装置及び方法における、汚染水の流れと浄化部材ユニット１０との配置関係の他の一つの態様である。汚染水の全体としての流れと、浄化部材ユニット１０のゼオライト紙とは、垂直の関係にあるが、実際には汚染水は、浄化部材ユニット１０が容器に支持されていない側を通って進み、浄化部材ユニット１０のゼオライト紙の面と平行に流れる。例えば、ゼオライト紙と不織布の積層体の多数の位置に細孔を形成して、その細孔に汚染水を通す場合も、汚染水は、ゼオライト紙の面と平行に流れてから細孔を通過するため、これも本発明の１つの実施態様となる。

本発明の浄化装置は、汚染水を高い流量で浄化することができるため、放射性物質を含む汚染水の浄化に好適に利用可能である。さらに、本発明の浄化方法を用いると、容易に汚染水を浄化することができるため、放射性物質を含む汚染水の浄化に好適に利用可能である。

１浄化装置
１０浄化部材ユニット
１１ゼオライト紙
１２不織布
１３支持体
２０汚染水入口
２１浄化水出口
３０敷網
４０補強材

Claims

ゼオライト紙及び該ゼオライト紙を支持するための支持体を含む浄化部材ユニット、放射性物質を含む汚染水入口、並びに該汚染水を該浄化部材ユニットに接触させた水を取り出すための水出口を有する浄化装置であって、該汚染水は、該浄化部材ユニットの該ゼオライト紙の面と平行に流れることによって、該ゼオライト紙と接触する、浄化装置。
前記ゼオライト紙を支持するための前記支持体が、樹脂製若しくは金属製の網、ネット、メッシュ、三次元網状体、又は織布若しくは不織布である、請求項１に記載の浄化装置。
前記ゼオライト紙に不織布が積層されており、かつ前記支持体が樹脂製メッシュである、請求項１又は２に記載の浄化装置。
ゼオライト紙及び該ゼオライト紙を支持するための支持体を含む浄化部材ユニットに、放射性汚染水を該浄化部材ユニットの該ゼオライト紙の面と平行に流すことによって、該放射性汚染水を浄化する、放射性汚染水の浄化方法。
前記ゼオライト紙を支持するための前記支持体が、樹脂製若しくは金属製の網、ネット、メッシュ、又は織布若しくは不織布である請求項４に記載の浄化方法。
前記ゼオライト紙に不織布が積層されており、かつ前記支持体が樹脂製メッシュである、請求項４又は５に記載の浄化方法。