JP6250411B2 - 放射性物質を含む底質の処理方法及び処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、原子力発電所の事故等で放射性セシウム等の放射性物質で汚染された底質を処理する方法及び装置に関する。
今般の原子力発電所の事故により、膨大な量の放射性物質が環境中に放出された結果、土壌、下水汚泥等が放射性セシウムや放射性ストロンチウム等の放射性物質によって汚染されており、現在これら汚染物から放射性物質を除染する技術の開発が進められている。
被災地周辺では、降雨によって山林等からの放射性セシウム等の放射性物質が河川や湖沼に流れ込んで堆積するため、海底、湖底、河床等の底質には膨大な量の放射性物質が含まれていることが予想される。実際に、福島第一原発の港湾、或いは周辺のダム湖、溜池等の底質からは高い濃度の放射性物質が確認されている。これら放射性物質を含む底質が港湾等から外洋へ、或いは湖沼等からその下流域へ漏洩した場合、さらに環境汚染を招くことなるため、これら放射性物質を含む底質から放射性物質を大量にかつ効率よく除去する必要がある。
しかし、海底や湖底等は広いために大規模な除染設備が必要となると共に、陸上と比較して作業環境が厳しいため、除染作業を行うのが容易ではないという問題があった。
そこで、本発明は、上記従来技術における問題点に鑑みてなされたものであって、底質に含まれる放射性物質を大量にかつ効率よく除去することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、放射性物質を含む底質の処理方法であって、放射性物質を含む底質を浚渫し、該浚渫した浚渫土を粗粒土と微粒土とに分級し、該微粒土を熱処理して該微粒土に含まれる放射性セシウムを揮発させ、該揮発した放射性セシウムを回収すると共に、前記分級において発生した排水を両性イオン交換樹脂を用いたカラムクロマトグラフィにより放射性セシウムの濃度が高い第１の溶液と、放射性ストロンチウムの濃度が高い第２の溶液とに分離し、前記第１の溶液に含まれる放射性セシウムを吸着して回収し、前記第２の溶液に含まれる放射性ストロンチウムを濃縮して回収することを特徴とする。
本発明によれば、放射性物質を含む底質を浚渫して得られた浚渫土のうち、放射性セシウム含有量の高い微粒土を熱処理して微粒土に含まれる放射性セシウムを揮発させ、揮発した放射性セシウムを回収するため、底質に含まれる放射性セシウムを大量にかつ効率よく除去することができる。また、排水中に放射性セシウムだけではなく放射性ストロンチウムが含まれている場合でも、両者を分離して各々処理することで、吸着や濃縮を効率よく行うことができる。
また、前記分級を行う前又は行うと同時に前記浚渫土に含まれる有機物を除去して熱処理工程の燃料として用いることで、該有機物に含まれる放射性セシウムを揮発させて回収することができ、さらに除染率を高めることができる。
前記揮発した放射性セシウムを冷却して濃縮塩を回収し、該回収した濃縮塩を水洗し、該水洗によって得られた溶液に含まれる放射性セシウムを吸着剤に吸着させて回収することができる。放射性セシウムを吸着剤に吸着させて回収することで、回収物が水と接触しても放射性セシウムが溶出することがなく、例えば、回収物を保管する容器は遮蔽性を備えるだけでよく、取り扱いが容易となる。
前記分級によって得られた粗粒土、前記放射性セシウムを揮発させた後の微粒土を土工資材に用いることができ、放射性物質を除去した後の底質を有効利用することができる。
さらに、本発明は、放射性物質を含む底質の処理装置であって、放射性物質を含む底質を浚渫する浚渫装置と、該浚渫した浚渫土を粗粒土と微粒土、又は粗粒土と微粒土と有機物とに分級する分級装置と、前記分級した微粒土を熱処理して該微粒土に含まれる放射性セシウムを揮発させる熱処理装置と、該揮発した放射性セシウムを回収する回収装置と、前記分級において発生した排水を、カラムクロマトグラフィにより放射性セシウムの濃度が高い第１の溶液と、放射性ストロンチウムの濃度が高い第２の溶液とに分離する両性イオン交換樹脂と、前記第１の溶液に含まれる放射性セシウムを吸着して回収する吸着装置と、前記第２の溶液に含まれる放射性ストロンチウムを濃縮して回収する逆浸透膜とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、上記発明と同様に、放射性物質を含む底質のうち、放射性セシウム含有量が高い微粒土を熱処理して微粒土に含まれる放射性セシウムを揮発させ、揮発した放射性セシウムを回収するため、底質に含まれる放射性セシウムを大量にかつ効率よく除去することができる。また、排水中に放射性セシウムだけではなく放射性ストロンチウムが含まれている場合でも、両者を分離して各々処理することで、吸着や濃縮を効率よく行うことができる。
以上のように、本発明によれば、底質に含まれる放射性物質を大量にかつ効率よく除去することができる。
図１は、本発明に係る放射性物質を含む底質の処理方法の一実施の形態を示し、この処理工程１は、放射性物質を含む底質を浚渫する浚渫工程２と、浚渫した浚渫土Ｄを有機物Ｏと、粗粒土Ｃと、微粒土Ｆとに分級する分級工程３と、分級工程３で生じたろ液Ｌ１を処理する汚染水処理工程４と、微粒土Ｆを熱処理して微粒土Ｆに含まれる放射性セシウム（以下「放射性Ｃｓ」という。）を揮発させて回収する熱処理工程５とを備える。
浚渫工程２は、港湾や湖沼等の底質を浚渫して浚渫土Ｄを得る工程である。底質を浚渫する方法は、公知の方法を採用することができ、浚渫を行う場所の地形、規模、地質条件等に応じて浚渫する方法を適宜決定する。例えば、ポンプ浚渫、グラブ浚渫、ディッパー浚渫等の工法があるが、これらの中から一つあるいは複数組み合わせて行うことができる。一般に、放射性Ｃｓは底質の表層近くに多く含まれており、また、浚渫土量が多くなるほど後段の分級工程３及び熱処理工程５での負担が大きくなるため、浚渫方法は薄層浚渫が好ましい。
分級工程３は、浚渫土Ｄを砂礫等の粗粒土Ｃと、シルト粘土等の微粒土Ｆと、ゴミ、流木、草木等の有機物Ｏとに分級するために備えられる。分級点は特に制限されるものではなく、粒径ごとの放射性Ｃｓの含有量に応じて適宜決定すればよいが、一般に放射性Ｃｓは、シルト粘土分にその多くが含まれているため、微粒土Ｆは、粒径７５μｍ未満の粒子を主成分とすることが好ましい。主成分とは、微粒土において粒径７５μｍ未満の粒子が５０〜１００質量％含まれていることを示す。
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図２に示すように、分級工程３は、浚渫土Ｄから有機物Ｏ１を除去するグリズリ６と、グリズリ６から排出される浚渫土Ｄを解泥するロッドスクラバ７と、ロッドスクラバ７から排出されるスラリーＳ１から粗粒土Ｃ１を除去する振動篩８と、振動篩８から排出されたスラリーＳ２を貯蔵する受水槽９と、受水槽９から供給されるスラリーＳ３を微粒スラリーＳ４と粗粒スラリーＳ５とに分級する湿式サイクロン１０とを備える。
また、分級工程３は、湿式サイクロン１０から排出された粗粒スラリーＳ５から粗粒土Ｃ２を除去するスパイラル分級機１１と、スパイラル分級機１１から排出されたスラリーＳ６から有機物Ｏ２を除去するゴミ取機１２と、ゴミ取機１２から排出されたスラリーＳ７及び湿式サイクロン１０から供給される微粒スラリーＳ４に凝集剤等を反応させる反応槽１３と、反応槽１３で生成したスラリーＳ８を貯蔵するスラリー槽１４と、スラリー槽１４から排出されたスラリーＳ９をろ液Ｌ１と微粒土Ｆとに固液分離するフィルタープレス１５と、フィルタープレス１５から排出されたろ液Ｌ１を貯蔵するろ液槽１６とを備える。
汚染水処理工程４は、ろ液槽１６から排出されるろ液Ｌ１を放射性Ｃｓの濃度が高く放射性ストロンチウム（以下「放射性Ｓｒ」という。）の濃度が低い第１の溶液ＳＬ１と放射性Ｃｓの濃度が低く放射性Ｓｒの濃度が高い第２の溶液ＳＬ２とに分離する両性イオン交換樹脂１７と、第１の溶液ＳＬ１及び第２の溶液ＳＬ２を各々貯蔵する第１溶液槽１８及び第２溶液槽１９と、第１の溶液ＳＬ１から放射性Ｃｓを吸着する吸着塔２０と、第２の溶液ＳＬ２を濃縮して放射性Ｓｒを含む濃縮水ＣＷと淡水Ｗ３とに分離する逆浸透膜２１と、淡水Ｗ３と吸着塔２０から排出された排水Ｗ４とを貯蔵する清水槽２２とを備える。
グリズリ６は、スクリーン等で粒径差を利用して浚渫土Ｄから有機物Ｏ１を除去するために備えられる。グリズリ６は、ウェッジバーやレール材等を２０〜４０ｃｍの間隔で、３５〜４５度の傾斜角で平行に並べたもので、選鉱工場や砕石工場における原鉱の受入れなどに広く使われている。
ロッドスクラバ７は、グリズリ６から排出される浚渫土Ｄと洗浄水Ｗ１とを混合し、ドラム内の撹拌作用を利用して浚渫土Ｄを解泥すると共に、粗粒土表面に付着している微粒土を剥離除去するために備えられる。
振動篩８は、粒径差を利用してスラリーＳ１から比較的粒径の大きい礫等の粗粒土Ｃ１を除去するスクリーンと、スクリーンの上方に設けられ、スラリーＳ１に水を噴射する噴射部とを備える。噴射部からスクリーン上の粗粒土Ｃ１に水を噴射することで粗粒土Ｃ１表面に付着した微粒土Ｆが分離し、粗粒土Ｃ１が分離した比較的粒径の小さい砂等の粗粒土Ｃ２及び微粒土Ｆを含むスラリーＳ２はスクリーンを通過する。粒径の大きい粗粒土Ｃ１はスクリーンを通過せずにスクリーン上に残留する。
湿式サイクロン１０は、遠心力を利用してスラリーＳ３を、微粒土Ｆを含む微粒スラリーＳ４と比較的粒径の小さい砂等の粗粒土Ｃ２を含む粗粒スラリーＳ５とに分級すると共に、粒子間の摩擦や粒子と湿式サイクロン１０の周壁との摩擦により粗粒土Ｃ２表面に付着している微粒土Ｆを剥離除去するために備えられる。
スパイラル分級機１１は、スラリーＳ５を沈降速度差を利用して粗粒土Ｃ２と微粒土Ｆを含むスラリーＳ６とに分級するために備えられ、断面が半円形の傾斜樋内にスクリューコンベアを置いた装置で、粗粒土Ｃ２をこれによってかき上げる。スパイラル分級機１１は、連続的に円滑に粗粒土Ｃ２をかき上げ、機構上の無理がなく、始動も容易でプール内の液の乱れも少ない。
両性イオン交換樹脂１７は、母体を架橋ポリスチレン等とし、同一官能基鎖中に四級アンモニウム基とカルボン酸基等を持たせて陽イオン陰イオンの両方とイオン交換をさせる機能を持たせた樹脂であり、一例として、三菱化学株式会社製の両性イオン交換樹脂、ダイヤイオン（登録商標）、ＡＭＰ０３を用いることができる。この両性イオン交換樹脂１７を用いたカラムクロマトグラフィを行うことにより、水溶液中の電解質と非電解質の分離、及び電解質の相互分離を行うことができる。
逆浸透膜（ＲＯ膜）２１は、水を通過させるがイオンや塩類等、水以外の不純物を通過させない性質を有する膜であって、海水の淡水化等に実用されている。逆浸透膜２１は、酢酸セルロース膜や芳香族ポリアミド系のものが存在する。
図３に示すように、熱処理工程５は、微粒土Ｆを熱処理して微粒土Ｆに含まれる放射性Ｃｓを揮発させるロータリーキルン３０と、ロータリーキルン３０の排ガスＧ１を冷却する冷却装置３２と、冷却によって生じた放射性Ｃｓの濃縮塩を含むダストＤＵを回収する集塵機３３と、回収されたダストＤＵを水洗する水洗装置３５と、水洗後のろ液Ｌ２に含まれる放射性Ｃｓを吸着剤Ａに吸着させて回収する吸着装置３６等で構成される。
ロータリーキルン３０は、窯尻にキルン内部へ微粒土Ｆを供給するための投入口を備え、窯前に微粉炭や重油等の化石燃料や有機物Ｏ１及びＯ２を燃焼させて微粒土Ｆを高温処理するためのバーナを備える。ロータリーキルン３０を用いることで、放射性Ｃｓの揮発に適した温度及び微粒土Ｆの滞留時間に容易に調整することができる。
冷却装置３２は、ロータリーキルン３０の排ガスＧ１を冷却し、微粒土Ｆから揮発した放射性Ｃｓを固体状にして回収するために備えられる。排ガスＧ１の冷却は、排ガスＧ１への散水や、冷却空気の導入によって行う。水による冷却、空気による冷却を各々単独で行ってもよく、両者を併用してもよい。
集塵機３３は、冷却装置３２からの排ガスＧ２に含まれる放射性Ｃｓの濃縮塩を含むダストＤＵを回収するために備えられ、バグフィルター、へパフィルター、電気集塵機等を用いることができる。最終排ガスにダストを発生させない観点から、バグフィルター、ヘパフィルターを用いることが特に好ましい。また、放射性Ｃｓの濃縮塩を含むダストＤＵを除去した後の排ガスＧ３に含まれる酸性ガス等を吸着除去するため、２次集塵機を設けてもよい。集塵機３３の後段には、排ガスＧ３を系外に排出するためのファン３４が設けられる。
水洗装置３５は、ダストＤＵに脱塩水Ｗ６を添加してスラリーＳ１０を生成させ、ダストＤＵに含まれる放射性Ｃｓの濃縮塩を水中に溶解させる溶解槽３７と、溶解槽３７から供給されたスラリーＳ１０をろ液Ｌ２とケーキＣＡ２とに固液分離するフィルタープレス３８とで構成される。フィルタープレス３８に代えてベルトフィルター等を用いることもできる。
吸着装置３６は、フィルタープレス３８で分離されたろ液Ｌ２に含まれる放射性Ｃｓをプルシアンブルー等の吸着剤Ａに吸着させて回収する吸着槽３９と、吸着槽３９からのろ液Ｌ３に含まれる放射性Ｃｓを吸着した吸着剤Ａ等を沈降させる沈降槽４０と、沈降槽４０からのろ液Ｌ４をろ過するろ過器４１と、ろ過器４１からのろ液Ｌ５に含まれる重金属を除去するための薬液反応槽４２と、薬液反応槽４２からのろ液Ｌ６を固液分離するフィルタープレス４３と、フィルタープレス４３からのろ液Ｌ７に残留する固形物をさらにろ過する砂ろ過器４４と、砂ろ過器４４からのろ液Ｌ８に残留する放射性Ｃｓ等を吸着する樹脂４５とで構成される。
吸着槽３９は、フィルタープレス３８で分離されたろ液Ｌ２に含まれる放射性Ｃｓを吸着剤Ａに吸着させて回収すると共に、凝集沈降剤Ｂを添加して放射性Ｃｓを吸着した吸着剤Ａを凝集沈降させるために備えられる。吸着剤Ａには、プルシアンブルー、ゼオライト、ベントナイト等を用いることができ、凝集沈降剤Ｂとして、ポリ塩化ビニル、炭酸ナトリウム、消石灰、硫酸第二鉄等を用いることができる。
薬液反応槽４２は、ろ過器４１からのろ液Ｌ５に含まれる重金属を除去するために備えられ、鉛等の重金属を硫化して硫化鉛等の析出物を生成してこれらを凝集させ、ろ液Ｌ５中のセレンを還元する。
フィルタープレス４３は、薬液反応槽４２からのろ液Ｌ６をろ液Ｌ７とケーキＣＡ３とに固液分離し、ろ液Ｌ６から硫化鉛及びセレン等の析出物をケーキＣＡ３側に分離するために設けられる。
樹脂４５は、シリカゲル粒やイオン交換樹脂等の多孔質体の細孔内にプルシアンブルーを担持するものであって、砂ろ過器４４からのろ液Ｌ８に残留する放射性Ｃｓを吸着させて使用する。多孔質体に代えて、カラムにプルシアンブルーと酸化物等の無機材料を混練・加熱して造粒した無機ビーズを充填してもよく、プルシアンブルーナノ粒子分散液により木綿布を着色したものや、製造の際にプルシアンブルーを織り込んだ不織布を用いてもよい。さらに、繰り返し使用可能な分子認識吸着剤（株式会社タクマが商品名：t-RECs（ティーレックス）で使用）等を用いることもできる。
次に、本発明に係る放射性物質を含む底質の処理方法について、図２及び図３を中心に参照しながら説明する。
まず、湖沼等において深さ２０ｃｍ程度までの底質を薄層浚渫して浚渫土Ｄを得る。得られた浚渫土Ｄをグリズリ６に供給し、有機物Ｏ１を除去する。有機物Ｏ１を除去した後の浚渫土Ｄをロッドスクラバ７に供給する。除去した有機物Ｏ１は、ロータリーキルン３０に供給して燃料として利用し、また、有機物Ｏ１の焼却処理によって生じた焼却灰を微粒土Ｆと同様にロータリーキルン３０に原料として供給することもできる。
ロッドスクラバ７に供給した浚渫土Ｄを洗浄水Ｗ１で洗浄し、生成したスラリーＳ１を振動篩８に供給する。振動篩８に洗浄水Ｗ２を供給してスラリーＳ１を洗浄しながら、振動篩８内のスクリーン上に残留した粗粒土Ｃ１を除去する。スクリーンを通過したスラリーＳ２を受水槽９で貯蔵する。粗粒土Ｃ１は、コンクリート骨材、路盤材、盛土材、埋土材等の土工資材に利用することができる。粗粒土Ｃ１に含まれる放射性Ｃｓの濃度が高い場合には、粗粒土Ｃ１をロータリーキルン３０に供給して放射性Ｃｓを揮発させた後に土工資材に利用することができる。
受水槽９から排出したスラリーＳ３を湿式サイクロン１０に供給して湿式分級し、湿式分級によって得られた粗粒スラリーＳ５をスパイラル分級機１１に供給し、微粒スラリーＳ４を反応槽１３に供給する。スパイラル分級機１１において粗粒スラリーＳ５を分級して粗粒土Ｃ２を除去する。粗粒土Ｃ２は粗粒土Ｃ１と同様に土工資材に利用することができ、粗粒土Ｃ２に含まれる放射性Ｃｓの濃度が高い場合には、ロータリーキルン３０に供給して放射性Ｃｓを揮発させた後に土工資材に利用することができる。粗粒土Ｃ２を除去した後のスラリーＳ６をゴミ取機１２に供給して有機物Ｏ２を除去する。除去した有機物Ｏ２は、有機物Ｏ１と同様、ロータリーキルン３０に供給して燃料とすることができ、また、有機物Ｏ２の焼却処理によって生じた焼却灰をロータリーキルン３０に原料として供給することもできる。
ゴミ取機１２から排出されたスラリーＳ７を反応槽１３に供給し、湿式サイクロン１０から供給される微粒スラリーＳ４と混合した上で凝集剤等を添加して反応させる。この反応によって生じたスラリーＳ８をスラリー槽１４に貯蔵した後、フィルタープレス１５に供給する。
フィルタープレス１５において、スラリーＳ９をろ液Ｌ１と微粒土Ｆ（ケーキ）とに固液分離する。微粒土Ｆ（ケーキ）はロータリーキルン３０に供給し、ろ液Ｌ１は両性イオン交換樹脂１７に供給する。
ろ液Ｌ１にろ液Ｌ１に放射性Ｃｓだけではなく放射性Ｓｒが含まれている場合でも、両者を分離して各々処理することで、吸着や濃縮を効率よく行うことができる。ろ液Ｌ１を両性イオン交換樹脂１７に供給することで、放射性Ｃｓの濃度が高く放射性Ｓｒの濃度が低い第１の溶液ＳＬ１と、放射性Ｃｓの濃度が低く放射性Ｓｒの濃度が高い第２の溶液ＳＬ２とに分離する。第１の溶液ＳＬ１及び第２の溶液ＳＬ２を各々第１溶液槽１８及び第２溶液槽１９に貯蔵する。
第１の溶液ＳＬ１を吸着塔２０に供給し、第１の溶液ＳＬ１に含まれる放射性Ｃｓを回収すると共に排水Ｗ４を排出する。回収した放射性Ｃｓ吸着物を含むケーキＣＡ１は、微粒土Ｆと同様にロータリーキルン３０で熱処理することができる。また、ケーキＣＡ１が熱処理による浄化が困難なほど高濃度の放射性Ｃｓを含む場合は、遮蔽性を有する容器（コンクリートキューブ、ドラム缶等）に保管する。一方、第２の溶液ＳＬ２を逆浸透膜２１に供給して放射性Ｓｒが濃縮した濃縮水ＣＷと淡水Ｗ３とに分離する。淡水Ｗ３及び排水Ｗ４を清水槽２２に貯留し、清水槽２２からの洗浄水Ｗ５をロッドスクラバ７の洗浄水Ｗ１及び振動篩８の洗浄水Ｗ２として利用する。尚、必要に応じて洗浄水Ｗ５に新たに水を加えることもできる。
図３において、ロータリーキルン３０に供給された微粒土Ｆ等を熱処理して微粒土Ｆ等に含まれる放射性Ｃｓを揮発させ、揮発した放射性Ｃｓを含む排ガスＧ１を冷却装置３２で冷却する。放射性Ｃｓが揮発した後の微粒土Ｆ等はクリンカクーラ３１に供給されて冷却され、生成物Ｐが排出される。
冷却後の排ガスＧ２を集塵機３３に供給し、冷却されて固体となった放射性Ｃｓ濃縮塩を含むダストＤＵを回収して溶解槽３７に供給する。一方、集塵機３３から排出された排ガスＧ３はファン３４を介して大気中に放出する。
次いで、溶解槽３７においてダストＤＵに脱塩水Ｗ６を所定量添加して撹拌してスラリーＳ１０を生成する。溶解槽３７から排出されるスラリーＳ１０をフィルタープレス３８でろ液Ｌ２とケーキＣＡ２とに固液分離し、ダストＤＵに含まれる放射性Ｃｓ濃縮塩をろ液Ｌ２に回収する。ケーキＣＡ２に含まれる放射性Ｃｓがクリアランスレベル以上残留している場合には、ロータリーキルン３０の窯尻に戻して再熱処理することが好ましい。また、再度ケーキＣＡ２を水洗して含まれる放射性Ｃｓの量を低下させることもできる。一方、ケーキＣＡ２に含まれる放射性Ｃｓがクリアランスレベル以下の場合には、充填材等に使用することができ、乾燥して埋土材等の土工資材等として使用することもできる。
吸着槽３９で、フィルタープレス３８で分離されたろ液Ｌ２に吸着剤Ａを添加して所定時間撹拌した後、凝集沈降剤Ｂを添加して放射性Ｃｓを含有する吸着剤Ａを凝集沈澱させた後、沈降槽４０及びろ過器４１で回収して放射性Ｃｓを粗取りする。尚、吸着剤Ａにプルシアンブルーを用いた場合には、処理後のろ液Ｌ３がシアンの排水基準を満足する必要があるため、プルシアンブルー自体を凝集沈降させる必要があるが、ポリ塩化アルミニウム、炭酸ナトリウム及び消石灰を混合して凝集沈降剤Ｂとすることで、プルシアンブルー自体の凝集沈降が可能となる。
次に、薬液反応槽４２において、放射性Ｃｓを粗取りした後のろ過器４１からのろ液Ｌ５に、水硫化ソーダ（ＮａＳＨ）等の硫化剤を添加し、ろ液Ｌ５中の鉛等の重金属を硫化して硫化鉛等の析出物を生成する。さらに、塩酸等を添加してｐＨを下げた後、第一鉄化合物等を添加し、次にアルカリ剤としてＣａ（ＯＨ）2等を添加し、ｐＨを７．５以上１１以下とすることで、セレンの還元に最適なｐＨとすると共に、析出させたセレンと鉛等の析出物を凝集させる。
薬液反応槽４２からのろ液Ｌ６をフィルタープレス４３に供給し、ろ液Ｌ７とケーキＣＡ３とに固液分離し、ろ液Ｌ６に含まれる硫化鉛、セレン等をケーキＣＡ３側に分離除去する。砂ろ過器４４からのろ液Ｌ８に残留する放射性Ｃｓを樹脂４５に吸着させて回収する。樹脂４５による吸着にあたっては、ＳＶ１０、ｐＨ８程度とすることが好ましい。樹脂４５から排出されたろ液Ｌ９のＣＯＤが高い場合には、排水処理を行った後、河川等へ放流する。
沈降槽４０や樹脂４５で回収した放射性Ｃｓを吸着した吸着剤Ａは、高濃度の放射性Ｃｓを含むため、散乱して内部被曝しないように壊れにくい容器（コンクリートキューブ、ドラム缶等）に保管する。大量に保管する場合には、外部被曝を避ける観点からコンクリート容器等の遮蔽性を有する容器に保管することがより好ましい。
以上のように、本実施の形態によれば、分級工程３によって浚渫土Ｄのうち、放射性Ｃｓ含有量の高い微粒土Ｆをロータリーキルン３０で熱処理して微粒土Ｆに含まれる放射性Ｃｓを揮発させて回収するため、底質に含まれる放射性Ｃｓを大量にかつ効率よく除去することができる。
尚、微粒土Ｆ、粗粒土Ｃをロータリーキルン３０へ供給する前に、これらを乾燥及び粉砕することが好ましい。乾燥させることにより、ロータリーキルン３０でこれらに含まれる水分の蒸発に消費される熱量が不要となるため、燃料の使用量を低減させることができる。また、粉砕することにより放射性Ｃｓ濃度等の品質を均一化することができるため、ロータリーキルン３０で放射性Ｃｓを安定かつ確実に除去することが可能となる。
さらに、放射性Ｃｓの揮発を促進させるため、カルシウム源を添加することもできる。カルシウム源を添加することで微粒土Ｆの塩基度を高め、高温度域における液相の発生を抑えることができ、放射性Ｃｓを効率よく揮発させることができる。カルシウム源としては、炭酸カルシウム、生石灰、消石灰、石灰石、ドロマイト、高炉スラグ等を用いることができ、これらの群に含まれる１種を単独で、又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
また、有機物Ｏもロータリーキルン３０の燃料として供給する前に乾燥及び粉砕することが好ましい。乾燥及び粉砕することにより燃焼性がよくなり、化石燃料の代替燃料として用いることができる。
さらにまた、熱処理工程５で回収した濃縮塩は、水洗せずに保管することもできる。この場合、回収物が水と接触して放射性Ｃｓが溶出しないよう、コンクリート容器等の密閉性及び遮蔽性を有する容器に保管することが好ましい。
１ 放射性物質を含む底質の処理工程
２ 浚渫工程
３ 分級工程
４ 汚染水処理工程
５ 熱処理工程
６ グリズリ
７ ロッドスクラバ
８ 振動篩
９ 受水槽
１０ 湿式サイクロン
１１ スパイラル分級機
１２ ゴミ取機
１３ 反応槽
１４ スラリー槽
１５ フィルタープレス
１６ ろ液槽
１７ 両性イオン交換樹脂
１８ 第１溶液槽
１９ 第２溶液槽
２０ 吸着塔
２１ 逆浸透膜
２２ 清水槽
３０ ロータリーキルン
３１ クリンカクーラ
３２ 冷却装置
３３ 集塵機
３４ ファン
３５ 水洗装置
３６ 吸着装置
３７ 溶解槽
３８ フィルタープレス
３９ 吸着槽
４０ 沈降槽
４１ ろ過器
４２ 薬液反応槽
４３ フィルタープレス
４４ 砂ろ過器
４５ 樹脂
Ａ 吸着剤
Ｂ 凝集沈降剤
Ｃ１〜２ 粗粒土
ＣＡ１〜ＣＡ３ ケーキ
ＣＷ 濃縮水
Ｄ 浚渫土
ＤＵ ダスト
Ｆ 微粒土
Ｇ１〜Ｇ３ 排ガス
Ｌ１〜Ｌ９ ろ液
Ｏ、Ｏ１、Ｏ２ 有機物
Ｐ 生成物
Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ６〜Ｓ１０ スラリー
Ｓ４ 微粒スラリー
Ｓ５ 粗粒スラリー
ＳＬ１ 第１の溶液
ＳＬ２ 第２の溶液
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ５ 洗浄水
Ｗ３ 淡水
Ｗ４ 排水
Ｗ６ 脱塩水
２ 浚渫工程
３ 分級工程
４ 汚染水処理工程
５ 熱処理工程
６ グリズリ
７ ロッドスクラバ
８ 振動篩
９ 受水槽
１０ 湿式サイクロン
１１ スパイラル分級機
１２ ゴミ取機
１３ 反応槽
１４ スラリー槽
１５ フィルタープレス
１６ ろ液槽
１７ 両性イオン交換樹脂
１８ 第１溶液槽
１９ 第２溶液槽
２０ 吸着塔
２１ 逆浸透膜
２２ 清水槽
３０ ロータリーキルン
３１ クリンカクーラ
３２ 冷却装置
３３ 集塵機
３４ ファン
３５ 水洗装置
３６ 吸着装置
３７ 溶解槽
３８ フィルタープレス
３９ 吸着槽
４０ 沈降槽
４１ ろ過器
４２ 薬液反応槽
４３ フィルタープレス
４４ 砂ろ過器
４５ 樹脂
Ａ 吸着剤
Ｂ 凝集沈降剤
Ｃ１〜２ 粗粒土
ＣＡ１〜ＣＡ３ ケーキ
ＣＷ 濃縮水
Ｄ 浚渫土
ＤＵ ダスト
Ｆ 微粒土
Ｇ１〜Ｇ３ 排ガス
Ｌ１〜Ｌ９ ろ液
Ｏ、Ｏ１、Ｏ２ 有機物
Ｐ 生成物
Ｓ１〜Ｓ３、Ｓ６〜Ｓ１０ スラリー
Ｓ４ 微粒スラリー
Ｓ５ 粗粒スラリー
ＳＬ１ 第１の溶液
ＳＬ２ 第２の溶液
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ５ 洗浄水
Ｗ３ 淡水
Ｗ４ 排水
Ｗ６ 脱塩水
Claims (5)
- 放射性物質を含む底質を浚渫し、
該浚渫した浚渫土を粗粒土と微粒土とに分級し、
該微粒土を熱処理して該微粒土に含まれる放射性セシウムを揮発させ、
該揮発した放射性セシウムを回収すると共に、
前記分級において発生した排水を両性イオン交換樹脂を用いたカラムクロマトグラフィにより放射性セシウムの濃度が高い第１の溶液と、放射性ストロンチウムの濃度が高い第２の溶液とに分離し、前記第１の溶液に含まれる放射性セシウムを吸着して回収し、前記第２の溶液に含まれる放射性ストロンチウムを濃縮して回収することを特徴とする放射性物質を含む底質の処理方法。 - 前記分級を行う前又は行うと同時に前記浚渫土に含まれる有機物を除去して熱処理工程の燃料として用いることで、該有機物に含まれる放射性セシウムを揮発させて回収することを特徴とする請求項１に記載の放射性物質を含む底質の処理方法。
- 前記揮発した放射性セシウムを冷却して濃縮塩を回収し、
該回収した濃縮塩を水洗し、
該水洗によって得られた溶液に含まれる放射性セシウムを吸着剤に吸着させて回収することを特徴とする請求項１又は２に記載の放射性物質を含む底質の処理方法。 - 前記分級によって得られた粗粒土、前記放射性セシウムを揮発させた後の微粒土を土工資材に用いることを特徴とする請求項１、２又は３に記載の放射性物質を含む底質の処理方法。
- 放射性物質を含む底質を浚渫する浚渫装置と、
該浚渫した浚渫土を粗粒土と微粒土、又は粗粒土と微粒土と有機物とに分級する分級装置と、
前記分級した微粒土を熱処理して該微粒土に含まれる放射性セシウムを揮発させる熱処理装置と、
該揮発した放射性セシウムを回収する回収装置と、
前記分級において発生した排水を、カラムクロマトグラフィにより放射性セシウムの濃度が高い第１の溶液と、放射性ストロンチウムの濃度が高い第２の溶液とに分離する両性イオン交換樹脂と、
前記第１の溶液に含まれる放射性セシウムを吸着して回収する吸着装置と、
前記第２の溶液に含まれる放射性ストロンチウムを濃縮して回収する逆浸透膜とを備えることを特徴とする放射性物質を含む底質の処理装置。
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