JP6185324B2

JP6185324B2 - 無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法

Info

Publication number: JP6185324B2
Application number: JP2013156492A
Authority: JP
Inventors: 康治岩田; 宮崎　泰光; 泰光宮崎
Original assignee: 株式会社キクテック
Priority date: 2013-07-29
Filing date: 2013-07-29
Publication date: 2017-08-23
Anticipated expiration: 2033-07-29
Also published as: JP2015025774A

Description

本発明は、無機微粒子、特にセシウム１３４及びセシウム１３７などの放射性微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法に関する。

セシウム１３４及びセシウム１３７などの放射性微粒子を含んだ汚染物から前記放射性微粒子を除去する技術の提供が急務である。
放射性微粒子を含む汚染物で汚染された道路、建物、土壌などの汚染物を除去する際には、除去処理、及び除去処理によって生じる洗浄液の処理で生成する高濃度の放射性微粒子含有廃棄物や廃水の量を極力少なくすることが求められる。
また、除去処理による放射性微粒子の周辺環境への拡散・汚染を防ぐため、除去対象物の現場近くで除去処理を行うのが好ましい。

さらに除去処理を実施するとき、高い除染効果が得られることは重要であるが、除染コストが低いことと、除去処理に使用する各種除去手段自体も放射能汚染され、それらも放射性廃棄物となることから、廃棄物量を減少させる減容化ができることも合わせて求められるようになっている。

特許文献１〜３には、放射能汚染された水などを処理するための方法やシステムの発明が開示されており、いずれの発明も放射性微粒子の高い除去効果を発揮できるものの、除去処理手段が多段階になることから、処理コストの低下と廃棄物量の減容化の両方から改善の余地がある。

特開２０１３−５０４１８号公報特表２０００−５１２７５９号公報特開２００５−２７４５４３号公報

本発明は、無機微粒子、特にセシウム１３４及びセシウム１３７などの放射性微粒子を含んだ汚染物から放射性微粒子を除去するための効率的な除去方法を提供することを課題とする。

本発明は課題の解決手段として、
無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法であって、
前記汚染物が硬質体表面に存在するものであり、前記硬質体表面に対して噴射装置から高圧で水を噴射して、噴射した水と共に放射性微粒子を吸引して除染水タンクに貯水する工程であって、高圧で水を噴射する際、噴射装置の噴射ノズルを回転させながら高圧水を噴射する第１工程と、
前記除染水タンク内の除染水をフィルタープレスにより固形分と水に分離する第２工程を有しており、
凝集処理工程を含んでいない、無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法を提供する。

本発明の除去方法によれば、無機微粒子（放射性微粒子）を含んだ汚染物で汚染された道路、建物、土壌などを含めた広い範囲を処理することができ、当該範囲の放射性微粒子を効率的に除去して放射能レベルを低下させることができる。
また、本発明の除去方法によれば、処理工程数、処理に要する設備機器が少なくなるため、処理コストを低下させることができると共に、放射性微粒子で汚染された汚染物（廃棄物）の減容化ができるようになる。

本発明の除去方法の処理フローを示すフロー図。

図１に示す処理フローによって、無機微粒子（放射性微粒子）を除去する除去方法の一実施形態を説明する。なお、本発明の除去方法は、凝集処理工程は含んでいない。
図１は、処理対象が硬質体の場合であるが、本発明の処理対象は硬質体に限定されるものではない。
硬質体とは、セメント、アスファルト、コンクリート、コンクリートブロック、インターロッキングブロック、レンガ、タイル、金属、セラミックスなどからなる硬い表面を有するものであり、例えば、硬質体としては、道路、歩道、建築物の壁、塀、屋根、屋上、コンクリート堤防、鉄などの金属を含む機械や建築物、舗装された駐車場を挙げることができる。
また、本発明の放射性微粒子の除去方法は、硬質体以外にも、競技用グランドや歩道に使用されているゴム材、プールサイドの塩ビシートなどの軟質樹脂材、木製の橋やウッドデッキなどの軟質材なども処理対象となる。
硬質体、軟質材の他に、それらの表面に存在している土壌、砂、砕石のほか、水も処理対象となる。

＜第１工程＞
第１工程では、セシウム１３４及びセシウム１３７を含む放射性微粒子を含んだ汚染物が硬質体表面１０に存在するとき、硬質体表面１０に対して噴射装置１１から高圧で水を噴射し、噴射した水と共に放射性微粒子を吸引して、ライン２１から除染水タンク１２に貯水する。なお、本発明における「除染水」は、放射性物質で汚染された硬質体等を高圧噴射水で除染する際に得られた、放射性微粒子を含む高圧噴射回収水を意味し、該水中の放射性物質の低減と減容化が求められる。
高圧で水を噴射する際、噴射装置先端の噴射ノズルを回転させながら高圧水を噴射する。
第１工程で使用する噴射装置としては、（株）キクテックが有している、超高圧水表面処理工法による標示塗膜消去システムとして周知の「Ｊリムーバー」を使用することができる。
また第１工程で使用する噴射装置としては、特開２００４−３１３８３９号公報に記載の処理水循環型の標識板剥離装置を利用することもできる。

なお、第１工程において、除染水タンク１２に汚染物を含む除染水（土壌、砂、小石、ゴミなどの固形物を含む除染水）を送るとき、除染水タンク１２の入口部分に異物除去のための濾過手段を設けることができる。
この濾過手段は、大きめの異物（砂、小石、ゴミなど）を取り除くためのものであり、放射性微粒子は通過させるものである。
このような濾過手段としては、例えば、水切りフレコンバッグ（タニ工業（株）製の水切りコンテナバッグＭ−１ＤＯＷＨｙｐｅｒ；目合い0.6mm）を使用することができる。

前記濾過手段を設けないときは、除染水タンク１２内の異物を濾過してライン２１ａから異物回収槽１２ａにて一次保管するようにすることもできる。
回収槽１２ａは水洗浄した後に洗浄排水を除染水タンク１２に送って処理する。このときの水洗浄に使用する水は、限外濾過膜装置（ＵＦ装置）１４を設けたときには、その処理水を使用することができる。

＜第２工程＞
第２工程では、除染水タンク１２内の除染水をフィルタープレス１３により固形分と水に分離する。
フィルタープレス１３は濾過板とフィルター（濾過布）の組み合わせからなる公知の濾過手段であり、オープンデリベリー型、クローズドデリベリー型のような濾過液回方法によるもの、ケーキ直接洗浄方法、ケーキ貫通洗浄方法のようなケーキ洗浄方法によるものがある。
また、加圧手段としては、加圧ポンプを備えたもののほか、手動式で加圧する方式のものを使用することができる。
フィルタープレスは、例えば、特開２００７−２２９５４７号公報、特開２００８−１５０２４４号公報、特開２００９−２７００７７号公報、特開２０１０−１３１４７２号公報、特開２０１０−２８４１３３号公報、特開２０１２−６６１８７号公報、特開２０１２−１８３４７１号公報、特開２０１３−５０４１８号公報において脱水手段などして使用されているものであり、その他、多数の製品も販売されている。
またフィルタープレスを使用した脱水方法については、例えば、特開２００２−２８２６１３号公報、特開２００５−２１８９１７号公報に記載されている。

フィルタープレス１３で使用するフィルター（濾布）は、平織、綾織、朱子織、二重織、フェルトなどからなるものを使用することができる。
フィルター（濾布）の材質は特に制限されるものではなく、ポリオレフィン（ポリエチレン、ポリプロピレンなど）、ポリアミド、ポリエステル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素系樹脂などを挙げることができる。
フィルター（濾布）の厚さは０．３〜１．０ｍｍ程度が好ましいが、これに限定されるものではない。
フィルター（濾布）の通気度は１０〜５０cc/cm²/minの範囲が好ましいが、これに限定されるものではない。
フィルタープレス１３で使用するフィルター（濾布）は、全体を小型化する観点から１０〜５０枚程度が好ましいが、これに限定されるものではない。

第２工程にてフィルタープレス１３で濾過した水は、ライン２３から排水することができる。
第２工程にてフィルタープレス１３で濾過した固形物は、高レベルの放射能で汚染されているものであり、放射能を遮蔽できる容器内に回収して保管する。

＜第３工程＞
本発明の除去方法では、さらに第３工程を設けることができる。なお、第３工程を設けるときは、第２工程にて分離した水（低汚染度の水）は、ライン２３から図示していない処理水タンクに貯水した後、第３工程に移行することができる。
第３工程では、第２工程にて分離した水（低汚染度の水）をライン２３から限外濾過膜装置（ＵＦ装置）１４に送って濾過処理する。なお、ライン２３には、ＵＦ装置１４の負荷軽減の目的でプレフィルターを配置することができる。
ＵＦ装置１４は公知のものを使用することができ、例えば、ダイセン・メンブレン・システムズ（株）の中空糸型ポリエーテルサルホンＵＦ膜ＦＵＳ１５８２のＵＦ膜モジュールを装備したＵＦ装置を挙げることができる。ＵＦ膜の分画分子量は、１０，０００〜５００，０００が好ましい。
第３工程のＵＦ装置１４による処理は、全量濾過処理もしくはクロスフロー濾過処理が用いられるが、全量濾過処理の方が濃縮水の発生がなく、廃水量を低減できるので、全量濾過処理が好ましい。
ライン２３には図示していないＵＦ装置５用のポンプが設置されている。
第３工程で処理した水は、放射能レベルが充分に低下されているものであり、ライン２４から排水することもできるが、ライン２７、２５から第１工程に送って、第１工程の噴射装置１１で使用する水として再利用することができる。

第３工程で使用するＵＦ装置１４は、安定した濾過性能を維持するため、所定間隔で逆圧洗浄する。
逆圧洗浄は、除染水の固形分量、汚染度により異なるが、２０〜６０分間程度の濾過運転をした後、３０〜６０秒間程度実施することができる。
逆圧洗浄水は、水道水を使用することもできるが、除染水を増加させないようにするため、ＵＦ装置１４による濾過水をライン２４、２５、２７から導入して使用することが望ましい。逆圧洗浄水には、洗浄効果を高めるために次亜塩素酸塩溶液を添加することができる。
図１は、ライン２５、２７には、図示していない逆圧洗浄ポンプが設置されている。
洗浄後の逆圧洗浄水は、ライン２６から第１工程の除染水タンク１２に返送して処理することが望ましい。
ライン２５とライン２７には開閉弁（電磁弁など）３１、３２を図示しているが、他のラインにおいても必要に応じて適宜開閉弁を設置することができる。

＜放射能濃度の測定＞
放射能レベルは、ゲルマニウム半導体検出器によるスペクトロメトリー分析法により測定した。用いた測定装置は、セイコー・イージーアンドジー社製ＳＥＧ−ＥＭＳ型であり、土壌検体はＵ８容器を測定容器とし、水質検体は２Ｌマリネリ容器を測定容器として分析した。

実施例１
図１において、ＵＦ装置１４がない処理フローで実施した。処理地域は、福島県内のＡ地区である。

＜第１工程＞
第１工程において、Ｊリムーバー１１（（株）キクテック）を使用して、圧力１５０〜２８０ＭＰａの超高圧水を噴射し吸引回収した除染水を水切りフレコンバック（タニ工業（株）製の水切りフレコンバッグＭ-１ＤｏｗＨｙｐｅｒ，目合い0.6mm）付きの除染水タンク１２（容量５０００Ｌ）に回収した。なお、大きめの異物は水切りフレコンバックで分離されていた。

＜第２工程＞
除染水タンク１２の汚染水（約５００Ｌ）を下記のフィルタープレス１３に供給して濾過して、濾過液と固形物に分離した。第２工程の処理時間は約６０分であった。
（フィルタープレス）
機種：（株）マキノのＭ１４Ｓ×２０枚締手動フィルタープレス
濾過面積：３ｍ²
濾過容積：３１．５Ｌ
濾過板寸法：直径３５５ｍｍ，厚さ３２ｍｍ
濾過板枚数：２０枚
濾布：ポリプロピレン製の平織，厚さ０．６ｍｍ，通気度２４cc/cm²/min
濾布枚数：２２枚（内２枚は半布）
ケーキ寸法：直径３１０ｍｍ，厚さ２０ｍｍ

比較例１
実施例１の第１工程と同様に実施して除染水をタンクに回収した。
次に、実施例１の第２工程に代えて、除染水タンク内の除染水２００Ｌを凝集沈殿層に投入し、凝集剤（ポリ塩化アルミニウム90％，酸化アルミニウム10％，三恵化成）を添加・撹拌（５分間）する凝集沈澱処理をした。
その後、３０分間静置して、沈澱物と上澄み水に分離した。その後、上澄み水をフィルターで濾過した。

フィルタープレスを使用する実施例１は、凝集沈澱処理をする比較例１と比べると、凝集沈殿処理に要する凝集沈殿の設備機器を用いることなく省設備での処理が可能であるとともに、表１から明らかなとおり、放射性セシウムの除去率も高めることができた。

実施例２
図１に示す処理フローで実施した。
福島県内のＢ地区のアスファルト路面（密粒，透水性）の除染処理を実施した。
＜第１工程＞
第１工程において、Ｊリムーバー１１（（株）キクテック）を使用して、圧力１５０〜２０８ＭＰａの超高圧水を噴射し吸引回収した除染水を水切りフレコンバック（タニ工業（株）製の水切りフレコンバッグＭ-１ＤｏｗＨｙｐｅｒ，目合い0.6mm）付きの除染水タンク１２（容量５０００Ｌ）に回収した。なお、大きめの異物は水切りフレコンバックで分離されていた。

＜第２工程＞
除染水タンク１２の除染水（約５００Ｌ）を実施例１と同じフィルタープレス１３に供給して濾過し、濾過液と固形物に分離した。第２工程の処理時間は約６０分であった。

＜第３工程＞
第２工程で得た濾過液を限外濾過装置１４（ダイセン・メンブレン・システムズ（株）製のＦＮ２０−ＦＵＳ１５８２；分画分子量１５０，０００の中空糸型ポリエーテルサルホンＵＦ膜）で限外濾過処理した。第３工程の処理時間は約３０分であった。

比較例２
実施例２の第１工程と同様に実施して除染水をタンクに回収した。
次に、実施例２の第２工程に代えて、除染水タンク内の除染水を凝集沈殿槽に投入し、凝集剤１を添加・撹拌（５分間）した後、さらに凝集剤２を添加・撹拌（１０分間）した。
その後、３０分間静置して、沈澱物と上澄み水に分離した。その後、上澄み水をフィルターで濾過した。
凝集剤１：ＰＡＣ（ポリ塩化アルミニウム９０％、酸化アルミニウム１０％、三恵化成）
凝集剤２：Ｕ００２（ダイセン・メンブレン・システムズ（株））

表２から明らかなとおり、第２工程のフィルタープレス処理と第３工程のＵＦ濾過処理を組み合わせることで、２段階の凝集剤処理した比較例２と比べると、凝集沈殿槽の設備を必要とせず、かつ放射性セシウムの除去率も高めることができた。

１０硬質体（舗装道路）
１１高圧水噴射装置
１２汚染水タンク
１３フィルタープレス
１４限外濾過装置

Claims

無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法であって、
前記汚染物が硬質体表面に存在するものであり、前記硬質体表面に対して噴射装置から高圧で水を噴射して、噴射した水と共に放射性微粒子を吸引して除染水タンクに貯水する工程であって、高圧で水を噴射する際、噴射装置の噴射ノズルを回転させながら高圧水を噴射する第１工程と、
前記除染水タンク内の除染水をフィルタープレスにより前記無機微粒子を含む固形分と水に分離し、前記無機微粒子を含む固形分を容器内に回収して保管する第２工程を有しており、
凝集処理工程を含んでいない、無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法。
さらに第２工程で分離した水を限外濾過膜装置により全量濾過処理する第３工程を有している、請求項１記載の無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法。
第３工程で使用した限外濾過膜の逆圧洗浄水を第１工程の除染水タンクに返送して処理する、請求項２記載の無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法。
第３工程で限外濾過処理した後の処理水を第１工程において硬質体表面に噴射する水として再利用する、請求項２記載の無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法。
前記無機微粒子が、セシウム１３４及びセシウム１３７を含む放射性微粒子である、請求項１〜４のいずれか１項記載の無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法。
前記硬質体が、道路、歩道、建築物の壁、塀、または舗装された駐車場である、請求項１〜５のいずれか１項記載の無機微粒子を含んだ汚染物からの無機微粒子の除去方法。