JP5875076B2 - 放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理方法および処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理方法および処理装置に関する。

放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰は８０００ベクレル／ｋｇを超えるとセメント固化し、周縁にゼオライト等の隔離層を設けた上で最終処分しなければならない（非特許文献１参照。）。

「８，０００Ｂｑ／ｋｇを超え１００，０００Ｂｑ／ｋｇ以下の焼却灰等の処分方法に関する方針について」（平成２３年８月３１日付け環廃対発第１１０８３１００１号、環廃産発第１１０８３１００１号通知）

しかしながら、上記従来の固化処理による方法では、セメントや隔離層等により埋立容量が増加してしまい、その処分体積は元の３倍程度となるため、最終処分場の容量を逼迫させることになる。このため、埋立処分量を極力増加させない埋立処分方法が求められている。

そこで、本発明においては、焼却飛灰から放射性物質を除去することにより、埋立処分量を増加させることなく埋立処分することを可能にした放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理装置および処理方法を提供することを目的とする。

本発明の放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理方法は、放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰を、液固比３．０〜１０．０で１時間以上、水に浸漬させた後、攪拌することを特徴とする。また、本発明の放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理装置は、放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰を、液固比３．０〜１０．０で１〜６時間、水に浸漬させた後、攪拌する浸漬攪拌槽を含むものである。

これらの発明によれば、焼却飛灰が水に浸漬されることにより焼却飛灰中に水が浸透し、その後、攪拌することによって焼却飛灰に含まれる放射性物質の６０％以上を焼却飛灰から流出させ、除去することが可能となる。なお、浸漬時間は１時間以上であれば良いが、短時間で大量の焼却飛灰を処理するためには６時間以下とすることが望ましい。また、液固比が３．０未満の場合には、焼却飛灰がスラリー状となり、流動化しなくなるので、放射性物質を焼却飛灰から流出させることが困難となる。また、液固比が１０．０超では、処理量が多くなるので好ましくない。

また、焼却飛灰の浸漬中、焼却飛灰の沈殿を防止する程度に攪拌することが望ましい。これにより、焼却飛灰に含まれる放射性物質の７０％以上を焼却飛灰から流出させ、除去することが可能となる。

また、焼却飛灰の浸漬後の攪拌は、２００ｒｐｍ以上の回転数により行うことが望ましい。これにより、焼却飛灰が水に浸漬されることにより焼却飛灰中に浸透した水が、焼却飛灰が２００ｒｐｍ以上の回転数で激しく攪拌されることにより、焼却飛灰に含まれる放射性物質が焼却飛灰からより効率良く流出する。

また、この焼却飛灰の浸漬後の攪拌は、１分以上行うことが望ましい。これにより、焼却飛灰に水を十分に循環させ、焼却飛灰に含まれる放射性物質を焼却飛灰から十分に流出させることができる。

また、本発明の焼却飛灰の処理方法は、焼却飛灰の浸漬後の攪拌を行った後の洗浄灰を脱水することが望ましい。また、本発明の焼却飛灰の処理装置は、浸漬攪拌槽により浸漬後の攪拌を行った後の洗浄灰を脱水する脱水機を含むことが望ましい。これにより、洗浄灰の表面に付着した水を除去することが可能となる。

また、この脱水時に、洗浄灰の体積の５〜１０倍の水を加えることが望ましい。これにより、粒径の非常に小さい洗浄灰の表面に強固に付着した水を、この洗浄灰の体積の５〜１０倍加えた水中に取り込んだ後に脱水して、焼却飛灰に含まれる放射性物質をより効率良く除去することが可能となる。

（１）放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰を、液固比３．０〜１０．０で１時間以上、水に浸漬させた後、攪拌する構成により、焼却飛灰に含まれる放射性物質の６０％以上を焼却飛灰から流出させ、除去することが可能となり、埋立処分量を極力増加させることなく埋立処分することが可能となるので、最終処分場の容量確保および延命化に寄与することが可能となる。

（２）焼却飛灰の浸漬中、焼却飛灰の沈殿を防止する程度に攪拌することにより、焼却飛灰に含まれる放射性物質の７０％以上を焼却飛灰から流出させ、除去することが可能となり、より埋立処分量を極力増加させることなく埋立処分することが可能となるので、最終処分場の容量確保および延命化に寄与することが可能となる。

（３）焼却飛灰の浸漬後の攪拌を行った後の洗浄灰を脱水することにより、洗浄灰の表面に付着した水を除去することが可能となり、さらに埋立処分量を極力増加させることなく埋立処分することが可能となるので、最終処分場の容量確保および延命化に寄与することが可能となる。

本発明の実施の形態における焼却飛灰洗浄装置の概略構成図である。 本発明の実施の形態における焼却飛灰洗浄フロー図である。 液固比を変えて浸漬攪拌槽により浸漬処理した場合の液固比と安定セシウムの溶出率との関係をグラフに示した図である。 液固比３．０で浸漬攪拌槽により複数回浸漬処理した場合の安定セシウムの溶出率をグラフに示した図である。 液固比３．０で浸漬攪拌槽により６時間、１２時間、２４時間、４８時間の浸漬処理を行った後、攪拌機により１０分間攪拌処理した場合の安定セシウムの溶出率をグラフに示した図である。 液固比３．０で浸漬攪拌槽により１時間、３時間、６時間、１２時間、２４時間、４８時間の浸漬処理を行った後、攪拌機により１０分間攪拌処理した場合の安定セシウムの溶出率をグラフに示した図である。

図１は本発明の実施の形態における焼却飛灰洗浄装置の概略構成図、図２は本発明の実施の形態における焼却飛灰洗浄フロー図である。放射性セシウム等の放射性物質による放射能汚染を受けた廃棄物を焼却処理した際、廃棄物中に含まれる灰分の大部分は主灰として排出されるが、少量の灰分（飛灰）は排気ガスに移行し、集塵機により捕集される。本実施形態における焼却飛灰洗浄装置は、この集塵機により捕集された飛灰（焼却飛灰）から放射性物質を除去処理するものである。

図１において、本発明の実施の形態における焼却飛灰洗浄装置は、放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰（汚染飛灰）を水に浸漬させた後、攪拌棒の回転により攪拌する浸漬攪拌槽１と、浸漬攪拌槽１による処理後の汚染飛灰を脱水する脱水機２とを含むものである。浸漬攪拌槽１には、攪拌装置としての攪拌機３およびポンプ装置としての浸漬灰移送ポンプ４が備えられている。また、脱水機２は、本実施形態においては、加圧ろ過を行うフィルタープレスを用いている。攪拌機３は、回転翼やポンプによる攪拌等により浸漬攪拌槽１内の水を攪拌する装置である。

図２において、飛灰投入工程Ｓ１では、浸漬攪拌槽１に汚染飛灰を投入するとともに、液固比３．０〜１０．０で清水を加える。そして、浸漬工程Ｓ２では、攪拌機３により汚染飛灰の沈殿を防止する程度、例えば１００ｒｐｍの回転数で低速攪拌しながら、１〜６時間浸漬させる。この浸漬工程Ｓ２により汚染飛灰中に水が浸透する。

そして、次の攪拌工程Ｓ３では、攪拌機３により２００ｒｐｍ以上の回転数で１分以上の高速攪拌を行う。この攪拌工程Ｓ３により汚染飛灰に含まれる放射性セシウム等の放射性物質が水中に流出する。この攪拌処理後、浸漬攪拌槽１の上澄水を除く浸漬攪拌槽１底部のスラリー状の灰（洗浄灰）を浸漬灰移送ポンプ４により脱水機２へ送り出す。

脱水工程Ｓ４では、洗浄灰の体積の５〜１０倍の清水（リンシング水）を加えてから脱水機２により脱水を行う。この脱水工程では、洗浄灰の体積の５〜１０倍のリンシング水を加えることで、粒径の非常に小さい洗浄灰の表面に強固に付着した水をこの加えたリンシング水中に取り込んだ後に脱水することで、焼却飛灰に含まれる放射性物質の９０％以上を除去することができる。

この脱水により発生した排水は逆浸透膜処理等により処理し、脱水完了後の脱水ケーキ（洗浄灰）は最終処分場で処理する。この脱水完了後の洗浄灰は、含水率４０％程度であり、処理前の焼却飛灰に含まれる放射性物質の９０％以上が除去されている。すなわち、脱水完了後の洗浄灰では、埋立処分量を極力増加させることなく埋立処分することが可能となる。したがって、最終処分場の容量確保および延命化に寄与することが可能である。

なお、図１では、浸漬攪拌槽１および脱水機２はそれぞれ１つずつであるが、汚染飛灰を連続処理するためにそれぞれ複数設け、適宜切り換えて処理することも可能である。

上記実施形態における焼却飛灰の洗浄処理の効果について試験を行った。なお、試料として、焼却施設（ストーカー炉）から排出される飛灰を用い、洗浄による安定セシウム（Ｃｓ：１３３）の溶出試験を行った。試験はビーカー試験とし、安定セシウムの分析はＩＣＰ−ＭＳ法（定量限界値０．０１ｍｇ／Ｌ）により実施した。具体的には、飛灰５０ｇをビーカーに取り、以下に示す各液固比となるように超純水を加え、液固比以外は環境庁告示第４６号に準じて溶出試験を行った。その際、飛灰については原灰と原灰に５％のピペラジン系キレート剤を加え、２４時間静置したものを用いた。なお、飛灰中の安定セシウムは５．９ｍｇ／ｋｇであった。

図３は液固比を変えて浸漬攪拌槽１により浸漬処理した場合の液固比と安定セシウムの溶出率との関係を示している。図３に示すように、液固比３〜１５では、安定セシウム１００％のうち５５〜６０％が溶出した。また、図３から分かるように、安定セシウムの溶出率は液固比に関わらず溶出しているため、本発明では液固比３．０〜１０．０とした。なお、液固比３．０未満では焼却飛灰がスラリー状となり、流動化しなくなるので、放射性物質を焼却飛灰から流出させることが困難となる。また、液固比が１０．０超では、処理量が無駄に多くなるので好ましくない。

図４は液固比３．０で浸漬攪拌槽１により複数回浸漬処理した場合の安定セシウムの溶出率を示している。図４に示すように、１回処理した場合で５６％、２回処理した場合で８１％の安定セシウムが溶出した。このことから、複数回処理することで安定セシウムの溶出率は向上するが、本発明では１回の処理で、この複数回処理と同等の安定セシウムの除去効果を得ることを目指した。

図５は液固比３．０で浸漬攪拌槽１により６時間、１２時間、２４時間、４８時間の浸漬処理を行った後、攪拌機３により１０分間攪拌処理した場合の安定セシウムの溶出率を示している。なお、浸漬処理の際は攪拌機３による攪拌は一切行っていない。図５に示すように、３７〜６８％の安定セシウムの溶出率が得られたが、浸漬処理の際に焼却飛灰が沈殿して固まってしまうため、７０％以上の溶出率は得られていない。

図６は液固比３．０で浸漬攪拌槽１により１時間、３時間、６時間、１２時間、２４時間、４８時間の浸漬処理を行った後、攪拌機３により１０分間攪拌処理した場合の安定セシウムの溶出率を示している。なお、浸漬処理の際は攪拌機３により焼却飛灰の沈殿を防止する程度に攪拌を行った。その結果、図６に示すように、１回の処理で７４〜８６％の安定セシウムの溶出率が得られた。残りの２６〜１４％の安定セシウムは洗浄飛灰の間隙に付着水として残存していた。

本発明は、放射性セシウム等の放射性物質による放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理方法および処理装置として有用である。

１ 浸漬攪拌槽
２ 脱水機
３ 攪拌機
４ 浸漬灰移送ポンプ

Claims (6)

1. 放射性セシウムによる放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰を、前記焼却飛灰の沈殿を防止する程度に低速攪拌しながら液固比３．０〜１０．０で１時間以上、水に浸漬させた後、２００ｒｐｍ以上の回転数により高速攪拌することを特徴とする放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理方法。
2. 前記焼却飛灰の浸漬後の攪拌は、１分以上行うことを特徴とする請求項１記載の放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理方法。
3. 前記焼却飛灰の浸漬後の攪拌を行った後の洗浄灰を脱水することを特徴とする請求項１または２に記載の放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理方法。
4. 前記脱水前に、前記洗浄灰の体積の５〜１０倍の水を加えることを特徴とする請求項３記載の放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理方法。
5. 放射性セシウムによる放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰を、前記焼却飛灰の沈殿を防止する程度に低速攪拌しながら液固比３．０〜１０．０で１時間以上、水に浸漬させた後、２００ｒｐｍ以上の回転数により高速攪拌する浸漬攪拌槽を含む放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理装置。
6. 前記浸漬攪拌槽により浸漬後の攪拌を行った後の洗浄灰を脱水する脱水機を含む請求項５記載の放射能汚染を受けた廃棄物の焼却飛灰の処理装置。