JP2015075338A - 濁水中セシウム除去装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性セシウムを吸着した懸濁物質を含む濁水中からセシウムを取除く処理によって生じるセシウム汚染廃棄物を大幅に減らした装置を提供する。【解決手段】本発明の濁水中セシウム除去装置は、水中懸濁物質に対して非吸着性であると共に、離散可能な非吸着性粒子２１又は洗浄可能な非吸着性フィルタの一方を含む濾過体２２と、濾過体２２に放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含む濁水１０を供給する濁水供給部２４と、濾過体２２で濾過された処理水１４を排出する処理水排出部２６と、濾過体２２を収容する濾過体収容部２８と、非吸着性粒子２１よりも細かく懸濁物質１２よりも荒い網目を有する濾過体保持用の処理側網部３０と、濾過体２２に洗浄水１６を供給する洗浄水供給部３２と、処理側網部３０を通過した懸濁物質１２を含む洗浄済み水１８を排出する汚水排出部３４とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電所の事故等により広範囲の地域が放射性セシウムに汚染された場合に発生する河川や湖沼の底部汚泥や、除染洗浄水などで発生する放射性セシウム吸着した懸濁物質を含む濁水処理に用いて好適な、濁水中の濁水中セシウム除去装置および方法に関する。

原発事故で拡散したセシウムにより水質汚染が引き起こされており、その対策として多くのセシウムイオン吸着材が開発されている。しかし、環境中に放出されたセシウムの多くはイオン上ではなく土壌中の粘土物質によって吸着され安定な固定体を形成していることが明らかになってきている。そこで、水に対するセシウム汚染の問題は水に溶解したイオン状セシウムの処理ではなく、セシウムを吸着した粘土物質を主成分とする懸濁物質の処理であるとの方向性が出てきている。

一般に懸濁物質の処理には凝集剤を用いて沈殿を形成させる方法も、もしくは、ゼオライトや活性炭のような吸着能をもつ物質により濾過、吸着させる方法が用いられてきた。ここで、凝集沈殿法はプールなどの人工の限られた空間では使用可能である。しかし、凝集沈殿法を湖沼や河川で用いると、底部にセシウムの高い沈殿槽層を形成する危険性があり使用できないという課題がある。

他方で吸着材による濾過の方法は、極僅か存在する水中セシウムイオンも吸着除去できるというメリットもある。しかし、懸濁物質量よりはるかに大量に必要とされる吸着材自体がセシウムを含む懸濁物質を取り込んでしまい、新たな放射性廃棄物を大幅に増やしてしまうという問題が生じる。
そこで、河川や除染の現場でも使える簡便な方法で、かつ、懸濁物質除去のために発生する新たな汚染物量を極力抑え管理可能な状態で取り出すことのできる、セシウム汚染懸濁水の処理技術が必要とされている。

次に、上記の総論的な説明に続いて、個別の先行技術文献を掲げて説明する。
非特許文献１は、大部分のセシウムは天然の粘土鉱物に吸着されており、水中のイオン状態はほとんどないことを指摘し、濁水の懸濁物質の処理が重要であることを指摘している。しかし、処理にともなう発生廃棄物に関しては踏み込んでいない。
非特許文献２は、懸濁物質の除去がセシウム除去につながることを示しているは見ているが、吸着材を使用しており、これら使用された吸着材が放射性廃棄物になる問題を解決していない。
特許文献１は、懸濁物質の分離が放射性廃液の処理に有効であることを指摘しているが、懸濁物質を吸着した分離膜の処理については言及していない。
特許文献２−５は、いずれも懸濁物質の付着した濾過材の洗浄についての技術が記載されている。しかし、これは濾過材の目詰まりによる濾過能力の低減を再生させるためのものであり、目詰まりさえ解消できれば濾過材の表面などに懸濁物質が残存しても構わない。そのために、洗浄を有効に行うために、濾過材の粒度が洗浄の篩目よりすべて大きいこと、濾過材が懸濁物質を吸着しない洗浄性であることなどの技術的必要因子を考慮しえていない。

特開２０１３−２９７１号公報 特開２００１−５８１０８号公報 特開２００４−１６７３７１号公報 特開２００７−２９８６６号公報 特開２０１１−１８３３３４号公報

「湿式分級洗浄および天然鉱物等による農地土壌などに含まれる放射性セシウム除去方法の実践的検討」日本原子力学会和文論文誌Vol.11,No.4(2012)225-271 「水田水口におけるモミガラ等を用いた用水中の放射性Ｃｓの除去効果」農工研技報214(2013)123-133

本発明は上記課題を解決するもので、河川や湖沼の底部汚泥や除染洗浄水などで発生する放射性セシウムを吸着した懸濁物質を含む濁水から、濁水処理によって生じるセシウム汚染廃棄物を大幅に減らしつつ、濁水中のセシウムを取り除く装置および方法を提供することを目的とする。

従来の吸着材への懸濁物質の吸着やゼオライト、活性炭などの吸着機能を持つ濾過材による懸濁物質の捕獲では、吸着材や濾過材があらたなセシウム汚染物質となる。そこで逆に、懸濁物質に対して吸着機能をもたない、すなわち表面に付着した懸濁物質も水洗や機械的剥離で離脱させることのできる表面の平滑な非吸着性物質を用いて濾過を行い。その濾過材間に捕獲された懸濁物質を洗浄、分級することで回収し、濾過材の非吸着性物質は再度使用することで、非吸着性の濾過材から洗浄・分級された懸濁物質だけを発生物とする。

本発明の濁水中セシウム除去装置２０は、例えば図１に示すように、水中懸濁物質に対して非吸着性であると共に、離散可能な非吸着性粒子２１又は洗浄可能な非吸着性フィルタの少なくとも一方を含んで構成された濾過体２２と、濾過体２２に放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含む濁水１０を供給する濁水供給部２４と、濾過体２２で濾過された処理水１４を排出する処理水排出部２６と、濾過体２２を収容する濾過体収容部２８と、非吸着性粒子２１よりも細かく、懸濁物質１２よりも荒い網目を有する濾過体保持用の処理側網部３０と、濾過体２２に洗浄水１６を供給する洗浄水供給部３２と、処理側網部３０を通過した懸濁物質１２を含む洗浄済み水１８を排出する汚水排出部３４とを備える。
なお、濾過体の離散可能な粒子とは、表面付着物を洗浄・離脱せしめる処理において表面を露出できる程度のものを意味しており、粒子をひも状物で連結したもの、洗浄可能な空隙を持つことのできる繊維状や膜状物質およびその積層物やこれらの組み合わせも含まれる。また、洗浄可能な非吸着性フィルタには繊維や紙を用いたものが含まれ、繊維には例えばナイロンやポリエチレンなどの合成繊維や、麻や生糸のような天然繊維が用いられる。

本発明の濁水中セシウム除去装置は、例えば図２に示すように、濁水中セシウム除去ユニット４０と洗浄水ユニット６０とで構成される。
濁水中セシウム除去ユニット４０は、水中懸濁物質に対して非吸着性であると共に、離散可能な非吸着性粒子４１又は洗浄可能な非吸着性フィルタの少なくとも一方を含んで濾過体４２と、濾過体４２に放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含む濁水１０を供給する濁水供給部４４と、濾過体４２で濾過された処理水を排出する処理水排出部４６と、濾過体４２を収容する濾過体収容部４８と、非吸着性粒子４１よりも細かい網目を有する濾過体保持用の処理側網部５０と、濾過体収容部４８から濾過体４２を出し入れするための取出し開口部５２とを含んで構成される。
洗浄水ユニット６０は、濾過体収容部４８から取出された濾過体４２を収容する再生用濾過体収容部６２と、濾過体４２に洗浄水を供給する洗浄水供給部６４と、非吸着性粒子４１よりも細かく、懸濁物質１２よりも荒い網目を有する濾過体保持用の再生用網部６６と、再生用網部６６を通過した懸濁物質１２を含む洗浄済み水を排出する汚水排出部６８とを含んで構成される。

本発明の濁水中セシウム除去装置では、離散可能な非吸着性粒子によって構成された濾過体と、その濾過層構成粒子を洗浄し、当該粒子間に捕獲された懸濁物質を取り出すための構成要素を備えることにより、濁水中のセシウムを吸着した懸濁物質を水中から分離して、濁水中のセシウムを低減する。

本発明の濁水中セシウム除去装置において、好ましくは、濾過体（２２、４２）は、重力または圧力の少なくとも一方により濁水を濾過体中に流入させる槽状構造であるとよい。
本発明の濁水中セシウム除去装置において、好ましくは、濾過体（２２、４２）は、水の浸透可能な容器に包んだ層状の濾過体を有すると共に、流路に設置されるとよい。
本発明の濁水中セシウム除去装置において、好ましくは、離散可能な非吸着性粒子（２１、４１）は、濾過材洗浄時において個々の粒子表面が露出して、洗浄水と接触するとよい。

本発明の濁水中セシウム除去装置において、例えば図６、７に示すように、好ましくは、濾過体は、懸濁物質吸着能を持たずかつ水中セシウムイオン吸着能を持つ選択性吸着能物質を有するセシウムイオン吸着性粒子（２３、４３）を含むとよい。
本発明の濁水中セシウム除去装置において、好ましくは、当該セシウムイオン吸着性粒子は帯磁可能な懸濁物質非吸着性であるとよく、また濾過材洗浄時において個々の粒子表面が露出して、洗浄水と接触するとよい。
本発明の濁水中セシウム除去装置において、好ましくは、選択性吸着能物質は、離散可能な非吸着性粒子に混合され、もしくは離散可能な非吸着性粒子の全てを構成するとよい。

本発明の濁水中セシウム除去装置において、好ましくは、上記の槽状構造の濾過体収容部であって、濾過体は上記の選択性吸着能物質を含むと共に、濾過体収容部は、濾過体収容部の補助フィルタ又は濾過体の包装容器に組み込む形態の少なくとも一方であるとよい。
本発明の濁水中セシウム除去装置において、好ましくは、濾過体は、上記のセシウムイオン吸着性粒子（２３、４３）と、懸濁物質吸着能を持たずかつ水中セシウムイオン吸着能を持たない離散可能な非吸着性粒子（２１、４１）とを有すると共に、セシウムイオン吸着性粒子と非吸着性粒子とは、両者が洗浄後分別可能なように、形状又はサイズに違いを持たせてあるとよい。

本発明の濁水中セシウム除去方法は、放射性セシウムを吸着した懸濁物質を含む濁水１０を、水中懸濁物質に対して非吸着性であると共に、離散可能な非吸着性粒子又は洗浄可能な非吸着性フィルタの少なくとも一方を含んで構成された濾過体（２２、４２）に供給する工程と、濾過体で濾過された処理水１４を排出する工程と、濾過体に洗浄水１６を供給して、濾過体に滞留する懸濁物質１２を洗浄する工程と、懸濁物質１２を含有する洗浄水から、懸濁物質１２を分離して懸濁物質に吸着された放射性セシウムを回収する工程とを有することを特徴とする。

本発明の濁水中セシウム除去装置によれば、離散可能な非吸着性粒子によって構成された濾過体と、その濾過層構成粒子を洗浄し、当該粒子間に捕獲された懸濁物質を取り出すための構成要素を備えることにより、濁水中のセシウムを吸着した懸濁物質を水中から分離して、濁水中のセシウムを低減する。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図である。 図２は、本発明の第２の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図である。 図３は、本発明の濁水中セシウム除去装置を除染発生水処理に適用する場合の概略構成図である。 図４は、本発明の濁水中セシウム除去装置を河川等の濁水処理に適用する場合の概略構成図である。 図５は、本発明の濁水中セシウム除去装置を林野の除染補助に適用する場合の概略構成図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図である。 図７は、本発明の第４の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図である。 図８は、本発明の第５の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図で、（Ａ）は全体構造と再生モード、（Ｂ）は濾過モードの場合を示してある。 図９は、本発明の第６の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図で、（Ａ）は濾過モード、（Ｂ）は再生モードの場合を示してある。 図１０は、本発明の濁水中セシウム除去装置における濾過体の詳細な濾過機構を説明する拡大断面図で、（Ａ）は表面濾過、（Ｂ）は深層濾過、（Ｃ）はケーク濾過の場合を示してある。

以下、図面を用いて本発明を説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図である。図において、本発明の濁水中セシウム除去装置２０は、濾過体２２、濁水供給部２４、処理水排出部２６、濾過体収容部２８、処理側網部３０、洗浄水供給部３２、汚水排出部３４を備えている。
濁水１０は放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含むもので、例えば４０乃至４０００ベクレル／ｌ程度の放射性セシウムを含有するものであるが、放射性セシウムの含有量はこれに限定されない。放射性セシウムの吸着には、イオン吸着を含まない。処理水１４は、濁水中セシウム除去装置２０を用いて、濁水１０から放射性セシウムを除去したものである。洗浄水１６は濁水１０を処理した濾過体２２を洗浄するもので、放射性セシウムを薄く含んでいるものを繰り返し使用しても構わない。洗浄済み水１８には、高濃度で放射性物質であるセシウムが集まり減容化される。

濾過体２２は、離散可能な非吸着性粒子２１によって構成されるものである。非吸着性粒子２１は、例えばカレットを粉砕・分級して、その粒径を０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下の物をいうが、粒径の範囲は０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下でもよい。カレットとは、ガラス製品（ソーダ石灰ガラス）をリサイクルする際に、いったん破砕した状態の「ガラス屑」のことである。非吸着性粒子２１は、水や放射性セシウムを吸着しないものであれば、ガラスの他、セラミックや金属、プラスチックでもよい。
なお、濾過体の離散可能な粒子とは、表面付着物を洗浄・離脱せしめる処理において表面を露出できる程度のものを意味しており、粒子をひも状物で連結したもの、洗浄可能な空隙を持つことのできる繊維状や膜状物質およびその積層物やこれらの組み合わせも含まれる。

濁水供給部２４は、放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含む濁水１０を濾過体２２に供給するもので、例えば濁水を連続して供給する場合には配管が用いられるが、濁水をバッチ的に供給する場合にはバケツのような容器が用いられる。
処理水排出部２６は、濾過体２２で濾過された処理水１４を排出するもので、例えば排水槽１８に一端が接続された配管が用いられる。処理水排出部２６には、流路を閉塞する為のバルブが設けられていてもよい。
濾過体収容部２８は、濾過体２２を収容するもので、円筒形や箱状等の各種の固定形状の筐体や槽体、並びに用途によっては不定形の濾過袋が用いられる。

処理側網部３０は、非吸着性粒子２１よりも細かく、懸濁物質１２よりも荒い網目を有するもので、濾過体を濾過体収容部２８内部に保持する為に用いる。網目の開き目として、例えば０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とする。０．１ｍｍ以下とすると、処理水１４に含まれる塵埃により開き目が閉塞して、処理側網部３０を頻繁に洗浄する必要が生ずる。０．５ｍｍ以上とすると、非吸着性粒子２１が処理側網部３０を通過するものが増えて、処理水１４に含まれる非吸着性粒子２１を濾過体収容部２８に戻す作業が増大する。

洗浄水供給部３２は、濾過体２２に洗浄水１６を供給するものである。洗浄水供給部３２は、濁水供給部２４からの濁水供給により処理側網部３０が目詰まりしたり、濾過体２２に懸濁物質１２が充分付着した場合に、濁水供給部２４に代えて動作する。
汚水排出部３４は、処理側網部３０を通過した懸濁物質１２を含む洗浄済み水１８を排出する。洗浄済み水１８には、放射性セシウムを高濃度で含有する物質が含まれるため、固液分離により固形分を分離する。この固形分には、放射性セシウムを高濃度で含有する。
なお、濁水供給部２４と処理水排出部２６は、濾過モードでは通水し、再生モードでは止水する関係で、例えば開閉弁が設けられる。また、洗浄水供給部３２と汚水排出部３４も、再生モードでは通水し、濾過モードでは止水する関係で、例えば開閉弁が設けられる。

このように構成された装置の動作を次に説明する。
本実施の形態の濁水中セシウム除去装置は、最初は濾過体２２を濾過モードで使用する。即ち、放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含む濁水１０を、離散可能な非吸着性粒子２１によって構成された濾過体２２に供給する。次に、濾過体２２で濾過された処理水１４を濁水中セシウム除去装置から排出する。これを濁水供給により処理側網部３０が目詰まりしたり、濾過体２２に懸濁物質１２が充分付着するまで繰り返す。
次に、濾過体２２の再生モードに移る。即ち、濾過体２２に洗浄水を供給して、濾過体２２に滞留する懸濁物質を洗浄する。次に、懸濁物質１２を含有する洗浄水から、懸濁物質１２を分離して懸濁物質１２に吸着された放射性セシウムを回収する。

図２は、本発明の第２の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図である。図において、本発明の濁水中セシウム除去装置２０は、濁水中セシウム除去ユニット４０と洗浄水ユニット６０とで構成される。
濁水中セシウム除去ユニット４０は、濾過体４２、濁水供給部４４、処理水排出部４６、濾過体収容部４８、処理側網部５０、取出し開口部５２とで構成される。ここで、濾過体４２、濁水供給部４４、処理水排出部４６、濾過体収容部４８、処理側網部５０は、其々前述の濾過体２２、濁水供給部２４、処理水排出部２６、濾過体収容部２８、処理側網部３０と大略同様である。
即ち、濾過体４２は、離散可能な非吸着性粒子４１によって構成されている。非吸着性粒子４１は、前述の非吸着性粒子２１と同様である。濁水供給部４４は、濾過体４２に放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含む濁水を供給する。処理水排出部４６は、濾過体４２で濾過された処理水を排出する。濾過体収容部４８は、濾過体４２を収容するものである。処理側網部５０は、非吸着性粒子４１よりも細かい網目を有するもので、濾過体４２を濾過体収容部４８内部に保持する為に用いる。取出し開口部５２は、濾過体収容部４８から濾過体４２を出し入れするための開口部である。

洗浄水ユニット６０は、再生用濾過体収容部６２、洗浄水供給部６４、再生用網部６６、汚水排出部６８とで構成される。ここで、洗浄水供給部６４と汚水排出部６８は、其々前述の洗浄水供給部３２や汚水排出部３４と同様である。即ち、洗浄水供給部６４は、濾過体４２に洗浄水を供給し、汚水排出部６８は、再生用網部６６を通過した懸濁物質１２を含む洗浄済み水１８を排出する。
再生用濾過体収容部６２は、濁水中セシウム除去ユニット４０の濾過体収容部４８から取出された濾過体４２を収容するものである。再生用網部６６は、非吸着性粒子４１よりも細かく、懸濁物質１２よりも荒い網目を有するもので、濾過体４２を再生用濾過体収容部６２内部に保持する為に用いる。

このように構成された装置の動作を次に説明する。
本実施の形態の濁水中セシウム除去装置は、最初は濾過体４２を濁水中セシウム除去ユニット４０に置いて濾過モードで使用する。即ち、放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含む濁水１０を、離散可能な非吸着性粒子４１によって構成された濾過体４２に供給する。次に、濾過体４２で濾過された処理水１４を濁水中セシウム除去ユニット４０から排出する。これを濁水供給により処理側網部３０が目詰まりしたり、濾過体４２に懸濁物質１２が充分付着するまで繰り返す。

次に、濾過体４２を洗浄水ユニット６０に移して、再生モードに移る。即ち、使用済みの濾過体４２を濁水中セシウム除去ユニット４０から洗浄水ユニット６０に移す。この際に、使用済みの濾過体４２の移動に伴って、濾過体４２の隙間に存在するゲル状の懸濁物質はチキソトロピーの性質を有するため、流動性を回復する。そこで、濾過体４２に洗浄水を供給して、濾過体４２に滞留する懸濁物質１２を洗浄する。次に、懸濁物質１２を含有する洗浄水から、懸濁物質１２を分離して懸濁物質１２に吸着された放射性セシウムを回収する。また、再生された濾過体４２は濁水中セシウム除去ユニット４０に戻すことで、循環使用ができる。

図３は、本発明の濁水中セシウム除去装置を除染発生水処理に適用する場合の概略構成図である。
非吸着性濾過材４１を用いた濾過体収容部４８としての濾過槽（可搬）と、当該濾過槽で使用した非吸着性濾過材のセシウム除去装置との組み合わせによる。まず、除染の洗浄で生じた懸濁水はその場でくみ上げ、非吸着性の濾過槽にいれて濾過し、それにより得られる処理水は非もしくは低汚染であるため洗浄に循環使用する。次に、使用後の濾過槽について、セシウム除去装置により非吸着性濾過材４２の間隙に捕獲された含セシウム懸濁物質を取り出す。このようにして、洗浄された濾過材は廃棄物になることなく、再度濾過槽に使用される。

図４は、本発明の濁水中セシウム除去装置を河川等の濁水処理に適用する場合の概略構成図である。
河川湖沼等の底部に堆積した含セシウム懸濁物質は増水などで流出する危険性がある。そこで、非吸着性濾過材を通水性の袋に詰めた「除染袋」を流出時の流路に置く。「除染袋」は、濾過体収容部４８に相当するもので、長期間その流路に静置し、増水などで懸濁物質の流出が懸念されたのちに回収する。回収された除染袋は本発明の濁水中セシウム除去装置により非吸着性濾過材の間隙に捕獲された含セシウム懸濁物質を取り出す。
このようにして、洗浄された濾過材は廃棄物になることなく、再度除染袋に使用される。

図５は、本発明の濁水中セシウム除去装置を林野の除染補助に適用する場合の概略構成図である。
林野の除染は大量の立木、草木の存在、土地の起伏など立ち入って困難な場合が多い。しかし、天然の雨水などにより付着したセシウムが懸濁物質に吸着されながら徐々に流れていっている。
そこで、非吸着性濾過材４１を通水性の袋に詰めた「除染袋」を林野での水路や水たまりを形成しやすいところに置き、人工的なホットスポットを形成させ、そこから含セシウム懸濁物質を回収する。「除染袋」は、濾過体収容部４８に相当するもので、長期間人工ホットスポットに静置し、大雨などで懸濁物質の流出が懸念されたのちに回収する。そして、回収された除染袋は本発明の濁水中セシウム除去装置により、非吸着性濾過材４１の間隙に捕獲された含セシウム懸濁物質を取り出す。そして、洗浄された濾過材は廃棄物になることなく、再度除染袋に使用される。

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図である。なお、図６において前記図１と同一作用をするものには同一符号を付して、説明を省略する。濾過体２２は、離散可能な非吸着性粒子２１に加えて、セシウムイオン吸着性粒子２３を有する。セシウムイオン吸着体２３は、水中セシウムイオン吸着能を持つ選択性吸着能物質を有するもので、好ましくは懸濁物質吸着能を持たないものがよい。例えばゼオライトなどの天然鉱物やプルシアンブルー、高秩序メソポーラス材料（ＨＯＭ: highly ordered meso-porous monolith）がある。ゼオライトはすでに使われているが、懸濁物質も吸着してしまうので、好ましくない。一方で高秩序メゾボーラス材料は懸濁物質に対して非吸着性であり、ゼオライトよりも好適である。
離散可能な非吸着性粒子２１は、懸濁物質吸着能を持たずかつ水中セシウムイオン吸着能を持たない完全非吸着性物質からなるものである。離散可能な非吸着性粒子２１とセシウムイオン吸着性粒子２３は、両者が洗浄後分別可能なように、形状やサイズに違いを持たせてあるとよい。また、セシウムイオン吸着性粒子２３は、選択性吸着能物質に帯磁可能な懸濁物質非吸着性であってセシウムイオン吸着物質を濾過粒子に用いるとよい。
この場合、セシウムイオン吸着体２３に用いられる選択性吸着能物質は、離散可能な非吸着性粒子に混合され、もしくは離散可能な非吸着性粒子の全てを構成するとよい。また、選択性吸着能物質は、濾過槽での補助フィルタ又は濾過層包装容器に組み込む形態でもよい。

図７は、本発明の第４の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図である。なお、図７において前記図２と同一作用をするものには同一符号を付して、説明を省略する。濾過体４２は、離散可能な非吸着性粒子４１に加えて、セシウムイオン吸着性粒子４３を有する。セシウムイオン吸着性粒子４３は、上述のセシウムイオン吸着性粒子２３と同様である。

濁水中セシウム除去装置として、濾過体収容部には径８０ｍｍ高さ２００ｍｍの先のすぼまった円筒形容器を用いた。濾過体収容部として、円筒形容器の下部に１．２ｍｍφの孔をあけた。続いて、濾過体がこぼれないようにティッシュペーパーでその孔の部分を覆った容器に、非吸着性濾過材として鉛ガラスカレットを粉砕・分級しそのサイズを５ｍｍ以下１ｍｍ以上としたもの１．５ｋｇを入れ、可搬性の濾過槽とした。この濾過槽に、土壌の洗浄により生じた４１Ｂｑ／Ｌ（リットル）の放射性セシウムを含む濁水１リットルを注ぎ、重力濾過を行った。
濾過後、処理水を採取しその放射線量を測定するとともに、濾過材を取出し濾過材の粒子径より小さい０．５ｍｍの篩上で洗浄し、濾過材付着物を洗い落とし、その洗浄水から沈殿物をフィルタで取出し、沈殿物の放射線量を測定した。

また、同じ容器を用いて、非吸着性濾過材としての鉛ガラスカレットの粒子径を１ｍｍ以下０．５ｍｍ以上としたものに対しても同様の処理を行い、同様に粒子径より細かい０．１ｍｍの篩上で濾過材付着物を洗い落とした。

表１は、カレットのサイズを５ｍｍ以下１ｍｍ以上とした場合の、濁水、処理水、並びに使用済みの濾過材の放射線量の測定結果である。濁水は１リットルを処理した。濾過後の処理水は透明であり、かつ、放射性物質は検出されなくなった。また、濾過材洗浄後に回収した懸濁物質は高い放射線量濃度であり、濾過原液である濁水中に含まれていたセシウムの９割以上を回収することができた。

表２は、カレットのサイズを１ｍｍ以下０．５ｍｍ以上とした場合の、濁水、処理水、並びに使用済みの濾過材の放射線量の測定結果である。濁水は２．９リットルを処理した。

図８は、本発明の第５の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図で、（Ａ）は全体構造と再生モード、（Ｂ）は濾過モードの場合を示してある。なお、図８において前記図１、図６と同一作用をするものには同一符号を付して、説明を省略する。
図において、濾過体収容部２８は、下方開放型可変濾過体２８２、円筒型筐体部２８４、フィルタ押し台２８６を備えている。下方開放型可変濾過体２８２は、濾過体２２やセシウムイオン吸着体２３を内部に収容するもので、濾過された処理水を処理水排出部２６側に透過させる構造を有している。下方開放型可変濾過体２８２は、ロート型の凸部に穴を有するもので、この凸部を底部とするすぼまった筒状もしくは蛇腹、ヒダなどを有している。下方開放型可変濾過体２８２は、このような形状によって表面積を増大させてあり、濾過体を一層又は多層積層した構造となっていると共に、表面が洗える形状となっている。円筒型筐体部２８４は、下方開放型可変濾過体２８２を囲うと共に、濁水中セシウム除去装置に流入する濁水や処理水を保持する管路として作用する。フィルタ押し台２８６は、下方開放型可変濾過体２８２の最下層の底部の孔の下方延長位置に配置されたもので、上下に移動可能となっている。

ポンプ２５は、濁水供給部２４として作用するもので、処理水排出部２６が濾過体収容部２８の上側に位置している関係で、濁水を加圧して濾過体２２に送っている。処理水を排出する処理水排出部２６が、濁水を供給するポンプ２５よりも高い位置に設けられているため、下方開放型可変濾過体２８２で濾過される濁水の水流速度が均一になる。
洗浄懸濁物質貯め３６は、汚水排出部３４と接続されており、流入した汚水に対して固液分離をして洗浄懸濁物質３８として蓄える。

このように構成された装置の動作を次に説明する。
再生モード時には、フィルタ押し台２８６が下方に位置し、底部の穴が開口した状態で下方開放型可変濾過体２８２の上部より洗浄水を流している。すると、洗浄水によって、濾過体２２間の懸濁物質のつまりのみならず、個々の濾過体２２にとっては上側に位置する深層濾過沈殿物をも洗浄して、洗浄懸濁物質貯め３６に洗浄済み水を流し込むことができる。
濾過モード時には、フィルタ押し台２８６を下方開放型可変濾過体２８２底部の穴をふさぎながら上方に持ち上げることで、下方開放型可変濾過体２８２の筒状構造を押し縮めひだ状に織り込ませる構造となり、濾過体２２の層を処理水流に対してより多層の構造にして、濾過の効果をます。そこで、下方開放型可変濾過体２８２にあらかじめ折り目を付けておくことで、下方開放型可変濾過体２８２をより多層にする折り曲げを容易に行えるようにすることが好ましい。

図９は、本発明の第６の実施の形態に係る濁水中セシウム除去装置の概略構成図で、（Ａ）は濾過モード、（Ｂ）は再生モードの場合を示してある。図において、本実施形態の濁水中セシウム除去装置２０は、第１槽ユニット７０と第２槽ユニット８０とで構成される。
第１槽ユニット７０は、濁水供給部７２、中間処理水排出部７４、第１槽筐体７６、第１槽開口部７７、中間処理側網部７８、懸濁物質沈殿保持部７９とで構成される。ここで、濁水供給部７２は、放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２を含む濁水１０を濾過体２２に供給するもので、濾過モードでは通水し、再生モードでは止水する関係で、例えば開閉弁が用いられる。中間処理水排出部７４は、中間処理側網部７８で中間処理された濁水を第２槽ユニット８０に送るための管路である。

第１槽筐体７６は、第１槽ユニット７０の外形を形成する円筒形筐体である。第１槽開口部７７は、第１槽筐体７６の上側に設けられた開口部で、中間処理側網部７８や懸濁物質沈殿保持部７９を取り出すのに用いる。なお、第１槽開口部７７には、蓋を設けて濾過モードでは塞ぐことで、石や草木、塵埃が第１槽筐体７６に侵入するのを防止すると良い。
中間処理側網部７８は、濁水に含まれる粒径の大きな塵埃、石や草木を濁水から取り除くもので、放射性セシウムを吸着した懸濁物質１２以外のものによって、第２槽ユニット８０が早めに閉塞することを防止する。懸濁物質沈殿保持部７９は、中間処理側網部７８を通過した中間処理水に含まれる塵埃のうちで、沈殿速度の速い粒子を沈殿させる。

第２槽ユニット８０は、第２槽筐体部８２、洗浄水供給部８４、中間処理水ポンプ８５、濾過体収容部８６、処理水排出部８８、汚水排出部９０、洗浄懸濁物質貯め９２とで構成される。第２槽筐体部８２は、第２槽ユニット８０の外形を形成する円筒形筐体である。洗浄水供給部８４は、第２槽筐体部８２に洗浄水を流すものである。中間処理水ポンプ８５は、中間処理側網部７８と懸濁物質沈殿保持部７９によって、沈殿速度の速い粒子を沈殿させた中間処理水を第２槽筐体部８２に送る。中間処理水ポンプ８５は、濾過モードでは通水し、再生モードでは止水する関係で、濾過モードでは順方向に運転し、再生モードでは運転を停止すると良い。なお、再生モードで第１槽ユニット７０に中間処理水を逆走する場合には、中間処理水ポンプ８５を逆方向に運転するとよい。

濾過体収容部８６は、濾過体や非吸着性粒子を収容するものである。濾過体収容部８６は、図８で示した下方開放型可変濾過体、円筒型筐体部、フィルタ押し台を備えたものでもよい。処理水排出部８８は、濾過体収容部８６で濾過された処理水を排出する。汚水排出部９０は、濾過体収容部８６を通過した懸濁物質を含む洗浄済み水を排出する。洗浄懸濁物質貯め９２は、汚水排出部９０の洗浄済み水を固液分離した放射性セシウムを高濃度で含有する懸濁物質を蓄える。
なお、洗浄水供給部８４と汚水排出部９０も、再生モードでは通水し、濾過モードでは止水する関係で、例えば開閉弁が設けられる。

このように構成された装置の動作を次に説明する。
濾過モード時には、濁水は濁水供給部７２に吸引され、中間処理側網部７８をへて中間処理水排出部７４から出る経路で、第１槽ユニット７０の内部を通過する。第１槽ユニット７０での滞留によって、濁水に含まれる塵埃のうちで、沈殿速度の速い粒子を懸濁物質沈殿保持部７９に沈殿させて、第２槽ユニット８０に中間処理水を送る。
第２槽ユニット８０では、中間処理水が中間処理水ポンプ８５によって第２槽筐体部８２の内部に送られ、濾過体収容部８６をへて処理水排出部８８から処理水が排出される。また、濾過体収容部８６には中間処理水に含まれる放射性セシウムを高濃度で含有する懸濁物質が滞留する。

再生モード時には、洗浄水が洗浄水供給部８４をへて第２槽ユニット８０に供給される。すると、濾過モード時に濾過体収容部８６に滞留した放射性セシウムを高濃度で含有する懸濁物質を洗浄水が洗い流す。そして、懸濁物質を含む洗浄済み水が汚水排出部９０を経由して洗浄懸濁物質貯め９２に送られる。
第１槽ユニット７０では、中間処理側網部７８と懸濁物質沈殿保持部７９を取り出して、中間処理側網部７８に堆積した塵埃や懸濁物質沈殿保持部７９に保持された懸濁物質を除去する。これによって、中間処理側網部７８と懸濁物質沈殿保持部７９を再生して、第１槽ユニット７０に戻して次の濾過モード時での使用に備える。この場合、中間処理水ポンプ８５を逆方向運転して、洗浄済み水を第１槽ユニット７０に逆送して、中間処理側網部７８と懸濁物質沈殿保持部７９の再生に供してもよい。

続いて、本発明の濁水中セシウム除去装置における濾過体の詳細な濾過機構を説明する。図１０は、本発明の濁水中セシウム除去装置における濾過体の詳細な濾過機構を説明する拡大断面図で、（Ａ）は表面濾過、（Ｂ）は深層濾過、（Ｃ）はケーク濾過の場合を示してある。
表面濾過は、サーフェス濾過ともいい、流体中の懸濁物質あるいは浮遊物質を主にフィルタの表面で捕捉する濾過機構である。
深層濾過は、デブス濾過ともいい、フィルタの表面だけでなく、フィルタの内部でも懸濁物質あるいは浮遊物質を捕捉する濾過機構である。
ケーク濾過は、フィルタ表面に堆積したケーク自身がフィルタとして作用する濾過機構である。

なお、上記の実施の形態は本発明を例示するものに過ぎず、当業者において自明な範囲における各種の設計変更が含まれる。

本発明の濁水中の濁水中セシウム除去装置および方法は、原子力発電所の事故等により広範囲の地域が放射性セシウムに汚染された場合に発生する河川や湖沼の底部汚泥や、除染洗浄水などで発生する放射性セシウム吸着した懸濁物質を含む濁水処理に用いて好適である。

１０ 濁水
１２ 懸濁物質
１４ 処理水
１６ 洗浄水
１８ 洗浄済み水
２０ 濁水中セシウム除去装置
２１、４１ 非吸着性粒子
２２、４２ 濾過体
２３、４３ セシウムイオン吸着性粒子
２４、４４、７２ 濁水供給部
２６、４６、８８ 処理水排出部
２８、４８ 濾過体収容部（濾過槽）
３０、５０ 処理側網部
３２、６４、８４ 洗浄水供給部
３４、６８、９０ 汚水排出部
４０ 濁水中セシウム除去ユニット
５２ 取出し開口部
６０ 洗浄水ユニット
６２ 再生用濾過体収容部
６６ 再生用網部

Claims (11)

1. 水中懸濁物質に対して非吸着性であると共に、離散可能な非吸着性粒子又は洗浄可能な非吸着性フィルタの少なくとも一方を含んで構成された濾過体と、
   前記濾過体に放射性セシウムを吸着した懸濁物質を含む濁水を供給する濁水供給部と、
   前記濾過体で濾過された処理水を排出する処理水排出部と、
   前記濾過体を収容する濾過体収容部と、
   前記非吸着性粒子よりも細かく、前記懸濁物質よりも荒い網目を有する濾過体保持用の処理側網部と、
   前記濾過体に洗浄水を供給する洗浄水供給部と、
   前記処理側網部を通過した前記懸濁物質を含む洗浄済み水を排出する汚水排出部と、
   を備える濁水中セシウム除去装置。
2. 水中懸濁物質に対して非吸着性であると共に、離散可能な非吸着性粒子又は洗浄可能な非吸着性フィルタの少なくとも一方を含んで構成された濾過体と、
   前記濾過体に放射性セシウムを吸着した懸濁物質を含む濁水を供給する濁水供給部と、
   前記濾過体で濾過された処理水を排出する処理水排出部と、
   前記濾過体を収容する濾過体収容部と、
   前記非吸着性粒子よりも細かい網目を有する濾過体保持用の処理側網部と、
   前記筐体から前記濾過体を出し入れするための取出し開口部と、
   を有する濁水中セシウム除去ユニットと、
   前記筐体から取出された前記濾過体を収容する処理用濾過体収容部と、
   前記濾過体に洗浄水を供給する洗浄水供給部と、
   前記非吸着性粒子よりも細かく、前記懸濁物質よりも荒い網目を有する濾過体保持用の再生用網部と、
   前記再生用網部を通過した前記懸濁物質を含む洗浄済み水を排出する汚水排出部と、
   を有する洗浄水ユニットと、
   を備える濁水中セシウム除去装置。
3. 前記濾過体収容部は、重力または圧力の少なくとも一方により濁水を濾過体中に流入させる槽状構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の濁水中セシウム除去装置。
4. 前記濾過体収容部は、水の浸透可能な容器に包んだ層状の濾過体を有すると共に、流路に設置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の濁水中セシウム除去装置。
5. 前記離散可能な非吸着性粒子は、濾過材洗浄時において個々の粒子表面が露出して、洗浄水と接触することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の濁水中セシウム除去装置。
6. 前記濾過体は、懸濁物質吸着能を持たずかつ水中セシウムイオン吸着能を持つ選択性吸着能物質を有するセシウムイオン吸着性粒子を含むことを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の濁水中セシウム除去装置。
7. 前記セシウムイオン吸着性粒子は、さらに帯磁可能な懸濁物質非吸着性であることを特徴とする請求項６に記載の濁水中セシウム除去装置。
8. 前記セシウムイオン吸着性粒子は、濾過材洗浄時において個々の粒子表面が露出して、洗浄水と接触することを特徴とする請求項６又は７に記載の濁水中セシウム除去装置。
9. 請求項３に記載の槽状構造の濾過体収容部であって、前記濾過体は請求項６又は７に記載の選択性吸着能物質を含むと共に、
   前記濾過体収容部は、前記濾過体収容部の補助フィルタ又は濾過体の包装容器に組み込む形態の少なくとも一方であることを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の濁水中セシウム除去装置。
10. 前記濾過体は、請求項６乃至請求項８に記載のセシウムイオン吸着性粒子と、懸濁物質吸着能を持たずかつ水中セシウムイオン吸着能を持たない前記離散可能な非吸着性粒子とを有すると共に、
    前記セシウムイオン吸着性粒子と前記非吸着性粒子とは、両者が洗浄後分別可能なように、形状又はサイズに違いを持たせてあることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載の濁水中セシウム除去装置。
11. 放射性セシウムを吸着した懸濁物質を含む濁水を、水中懸濁物質に対して非吸着性であると共に、離散可能な非吸着性粒子又は洗浄可能な非吸着性フィルタの少なくとも一方を含んで構成された濾過体に供給する工程と、
    前記濾過体で濾過された処理水を排出する工程と、
    前記濾過体に洗浄水を供給して、前記濾過体に滞留する懸濁物質を洗浄する工程と、
    前記懸濁物質を含有する洗浄水から、前記懸濁物質を分離して前記懸濁物質に吸着された放射性セシウムを回収する工程と、
    を有することを特徴とする濁水中セシウム除去方法。