JP6293996B2 - 汚染水浄化装置、汚染水浄化方法および汚染水浄化システム - Google Patents

Description

本発明は、汚染水を浄化するための装置、方法およびシステムに関し、特に好気的微生物を利用した放射性汚染水を浄化するための装置等に関するものである。

放射性物質に汚染された汚染水の浄化装置としては、イオン交換樹脂によりイオン交換して汚染水から放射性核種を含むイオン性汚染物質を取り除くものが提案されている（特許文献１参照）。この発明は、原子力発電所等における各施設、機器類、配管類などの洗浄に際して排出される放射性汚染水を浄化するものであって、配管等の内部に付着した酸化物を主成分とするスラッジに含まれている放射性核種を化学洗浄によって除去し、溶解したスラッジの主成分である鉄と同様にイオン化されたイオン性汚染物質をイオン交換により浄化するものである。そして、当該イオン交換するためのイオン交換樹脂のイオン交換能力を維持させるために、イオン交換樹脂を追加投入するための手段を備える構成とするものであった。また、放射性汚染水を吸い取って半固形化することにより、当該汚染水を処理する方法が提案されている（特許文献２参照）。

特開２００４−２３３３０７号公報 特開平６−１１６００号公報

前掲の特許文献１に開示される発明は、放射性物質が自然界に放出される前の段階で処理されるものであり、例えば、原子力施設から誤って放射性物質が放出され、河川等に混入した場合の汚染水を浄化するものではなかった。また、特許文献１および２に記載の発明は、イオン交換後のイオン交換樹脂や半固形化された吸着シートなどは、放射性廃棄物として処理されていた。

しかしながら、放射性物質が自然界に放出された場合、池や湖などの水および海水等が汚染され、これらの汚染水をすべて吸着し半固形化させることは困難であり、また、イオン交換によることも困難となるものであった。仮に、イオン交換樹脂や吸着シートによって除去したとしても、これらの樹脂および吸着シートが放射性物質に汚染されることとなり、これらの処理が大掛かりとなってしまうものであった。

本発明は、上記諸点にかんがみてなされたものであって、その目的とするところは、放射性物質を除去することができる汚染水の浄化装置および浄化方法を提供し、さらに汚染水の浄化システムを提供することである。

そこで、汚染水浄化装置にかかる本発明は、貯水タンクと、浄化水生成タンクと、前記貯水タンクから適宜量の被処理水を浄化水生成タンクに供給する供給手段と、前記浄化水生成タンクに貯留する水量を適量に維持するために該浄化水生成タンク内の水を貯水タンクに戻す返送手段とを備え、前記浄化水生成タンクは、隔離された第一および第二の生成槽と、この両生成槽を連通する連通部と、第一の生成槽から第二の生成槽に被処理水を移送させる移送手段とを備え、前記第一の生成槽は、被処理水に混入する固形物を除去するフィルタ槽と、多孔質材料を収容する第一の微生物繁殖槽とを備え、前記第二の生成槽は、多孔質材料を収容する第二の微生物繁殖槽と、前記貯水タンクから供給される被処理水の流入を許容するとともに、前記返送手段が設置され、沈殿槽としても機能する水量調整槽とを備え、前記第一および第二の微生物繁殖槽は、それぞれ循環させつつ被処理水を水面上方で放出する循環手段とを備えたことを特徴とするものである。

そして、前記第一および第二の微生物繁殖槽は、浮上水移動部および沈降水移動部を有するトラップが形成され、また、前記循環手段は、前記トラップの下流側で吸引し、該トラップの上流側に放出してなる構成とするものである。

上記のような構成とした汚染水浄化装置によれば、予め清水（汚染水を含まない水道水または井戸水）によって浄化水生成タンクを満たし、この状態で貯水タンクに貯留される被処理水（汚染水）を少しずつ浄化水生成タンクに供給することによって、その被処理水の一部が、浄化水生成タンクの第一および第二の微生物繁殖槽に流入し、当該被処理水（汚染水）に生息する微生物を微生物繁殖槽内で繁殖させることができる。この繁殖槽内で増加した微生物を多量に含む浄化水（汚染水を浄化することができる水）を再び貯水タンク内に戻すことにより、浄化水に含まれる微生物により貯水タンク内に存在する汚染物質が処理されることとなる。この貯水タンクには、順次かつ継続的に微生物を多量に含む浄化水が少しずつ供給されることとなることから、その微生物によって、徐々に汚染物質が消費され、汚染物質の濃度を減少することとなる。また、貯水タンク内の水には少なからず汚染物質を含有することから、この水を浄化水生成タンクに供給することにより、当該浄化水生成タンク内の微生物を繁殖させることができる。この循環を繰り返すことにより、貯水タンク内の水に含まれる汚染物質の濃度が徐々に低下し、自然界に対して悪影響を与えない程度の濃度まで低下させることができる。

ところで、微生物繁殖槽には、多孔質材料が収容され、微生物の繁殖に適する環境を形成している。多孔質材料としては、活性炭や珊瑚の粒状物などを使用することができるが、これに限定されず、天然または人工的な多孔質材料を使用することができる。また、この微生物繁殖槽には、循環手段が設けられ、この循環手段は被処理水を水面上方から放出させる構成としている。水面上方から相当程度の水量を放出することにより、放流水は乱流となり、その流下によって曝気を可能にするものである。微生物繁殖槽内の水に対して曝気を施すことにより、微生物繁殖槽内に繁殖する微生物は好気性微生物となるものである。また、ここで繁殖させる好気性微生物は、特殊な種類のものを添加するものではなく、被処理水とともに自然界から得られるものを使用する。すなわち、汚染物質（放射性汚染物質を含む）を含有する汚染水には、当該汚染物質を餌とする微生物が繁殖することから、汚染物質を含有する汚染水を微生物繁殖槽内に供給することにより、汚染水中に存在する微生物を繁殖させることができるのである。

また、浄化水生成タンクおよび貯水タンクでは、処理後の水と処理前の水とが混合している状態となるが、微生物繁殖槽を移動する被処理水には、微生物の餌となる汚染物質を含む状態となることから、当該汚染物質の濃度が低下した場合であっても、微生物繁殖槽内の微生物を生存させることが可能となるのである。

上記構成の汚染水浄化装置の構成は、汚染水浄化方法としても観念することができる。従って、汚染水浄化方法にかかる発明としては、上記構成の汚染水浄化装置を使用する汚染水浄化方法であって、前記貯水タンクに被処理水を貯留し、該被処理水に含有する好気性微生物を前記微生物繁殖槽において繁殖させ、該微生物を含む浄化水を貯水タンクに流入させ、該貯水タンク内の被処理水全体に含まれる汚染物質濃度を低下させることを特徴とするものである。

さらに、上記汚染水浄化装置を複数使用することにより汚染水浄化システムを構築することができる。この場合の汚染水浄化システムにかかる発明は、上記構成の汚染水浄化装置を使用する汚染水浄化システムであって、前記汚染水浄化装置を複数設け、それぞれの貯水タンクを直列的に連通するとともに、該直列的に連通された貯水タンクの基端となるタンクに汚染水を供給する供給手段を設けたことを特徴とするものである。

上記のような汚染水浄化システムによれば、直列的に連通された複数の貯水タンク内には、基端側から供給される被処理水が終端までの間に順次送られることとなり、基端側の貯水タンクには最も濃度の高い被処理水が貯留され、終端側の貯水タンクには最も濃度の低い被処理水が貯留されることとなる。すなわち、基端側の貯水タンクに汚染水を連続して供給することにより、当該基端側の貯水タンクにおいて増加した分を次順位の貯水タンクに送ることができる。そして、各汚染水浄化装置によって個々の貯水タンクに繁殖した微生物が供給されることから、各貯水タンクにおいて貯留される汚染水が処理されることとなる。そこで、基端側の貯水タンクでは、微生物の供給が少なく、汚染水の浄化は不十分であるが、終端側の貯水タンクに移動するごとに微生物による処理が進行し、終端付近における貯水タンク内では適度に浄化された状態となるのである。

汚染水浄化装置にかかる本発明によれば、自然界に存在する汚染水とともに、この汚染水に含有する汚染物質を餌とする微生物を同時に浄化水生成タンクへ供給し、当該微生物を繁殖させることにより、貯水タンクに多量の微生物を流入させることができる。貯水タンク内においては、流入された微生物によって当該汚染水を処理することができる。汚染水は、浄化水生成タンク内で完全に処理される状態とするものではなく、少量の汚染水を浄化水生成タンク内に供給し、汚染水に生息する微生物のうち、微生物繁殖槽の環境に合致するものを繁殖させ、その微生物を大量に貯水タンクに戻すことによって、貯水タンク内の汚染水を徐々に浄化させるものである。そして、汚染物質が放射性物質である場合においても、自然界に放出した放射性物質を含む汚染水（放射性汚染水）が、自然界に放置されることにより、当該放射性物質を餌とする微生物が繁殖することとなり、その放射性汚染水を微生物とともに使用することによって、放射性物質の除去を可能にするものである。

また、汚染水浄化方法にかかる本発明によれば、被処理水を好気性微生物により処理させ、汚染物質の濃度を低下させるとともに、被処理水を使用してさらに微生物を繁殖させながら処理させることができる。そして、上記処理を繰り返すことにより、汚染物質濃度が基準値以下まで低下した段階で通常排水として排出することができる。これは、上述のように放射性汚染水においても同様である。

さらに、汚染水浄化システムにかかる本発明によれば、大量の汚染水を複数の汚染水浄化装置により処理することが可能となる。本発明は、複数の汚染水浄化装置により、各装置単位で基準値以下の汚染物質濃度まで処理するものではなく、連通した貯水タンク内の汚染物質濃度を段階的に低下させることができるシステムとするものである。従って、連通された複数の貯水タンクは、基端側から高濃度の汚染水が供給され、終端側の貯水タンクまで徐々に汚染物質濃度を低下させた被処理水を貯留させることとなり、終端の貯水タンクから供給される被処理水の汚染物質濃度が基準値以下まで低下した後に排出することができるのである。

汚染水浄化装置にかかる本発明の実施形態を示す平面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ断面図である。 返送手段の一例を示す説明図である。 微生物繁殖槽の変形例を示す説明図である。 汚染水浄化システムにかかる本発明の実施形態を示す説明図である。 実験例１において使用した汚染水浄化装置の概略を示す平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。まず、汚染水浄化装置にかかる実施形態について説明する。図１は、その概略を示す平面図である。この図に示すように、浄化水生成タンク１と貯水タンク２とが個別に設けられている。この貯水タンク２は、後述する（図４に示す）ように、浄化水生成タンク１よりも低い位置に設けられている。上記両タンク１，２の間で被処理水を循環させるため、供給手段３および返送手段４が設けられている。供給手段３は、低位の貯水タンク２に貯留される被処理水をポンプ３１によって強制的に吸引し、この水を高位の浄化水生成タンク１に供給管３２を介して流入させるものであり、返送手段４は、両タンク１，２の間を連結するパイプ４１によって構成され、一端を浄化水生成タンク１の内部で開口させることにより、所定の推移を超えた浄化水生成タンク１の水を低位の貯水タンク２に自然流下させるように設けられている。

浄化水生成タンク１は、第一の生成槽５と、第二の生成槽６とに、隔壁１１によって区分されている。また、第一の生成槽５は、フィルタ槽５１と、第一の微生物繁殖槽５２とに、隔壁１２によって区分されている。第二の生成槽６も、水量調整槽６１と、第二の微生物繁殖槽６２とに、隔壁１３によって区分されている。ただし、第一の生成槽５と第二の生成槽６とを隔離する隔壁１１のうち、フィルタ槽５１と水量調整槽６１との間の隔壁には、連通孔（連通部）１４が穿設されており、両生成槽５，６の水位の変化に伴い両槽５１，６１の間で被処理水が移動できるようになっている。

また、第一の生成槽５に設けられる隔壁１２にも連通孔１５が設けられ、フィルタ槽５１と微生物繁殖槽５２の間においても処理水が移動できるようになっており、第二の生成槽６に設けられる隔壁１３にも同様に連通孔１６が設けられている。

二つの微生物繁殖槽５２，６２は、複数の仕切板５３，５４，６３，６４によって複数のエリア（図は３つのエリア）に仕切られている。ただし、仕切板５３，５４，６３，６４は、被処理水の水面付近または底面付近が仕切られておらず、いずれかを通過して隣接するエリアに移動できるトラップ構造を形成している。

また、各微生物繁殖槽５２，６２には、上記複数のエリア間に被処理水を循環させるための循環手段７，８が設けられている。循環手段７，８は、ポンプ７１，８１と、これに接続されるパイプ７２，８２とで構成され、複数の仕切板５３，５４，６３，６４を超えて揚水を放流できるようになっている。

上記二つの微生物繁殖槽５２，６２は、隔壁１１によって完全に隔離されており、第一の微生物繁殖槽５２に貯留される被処理水は、移送手段９によって第二の微生物繁殖槽６２に移送されるようになっている。移送手段９は、前記循環手段７に使用されているパイプ７２を分岐して構成されており、循環手段７のポンプ７１による揚水の一部が第二の微生物繁殖手段６２に流入するように設けられている。なお、この移送手段９は、循環手段７とは異なるポンプを使用してもよい。

ここで、本実施形態における被処理水の移動（循環）の状態を整理する。被処理水は、大きく分けると３種類の循環が同時に進行する。第１の循環は、浄化水生成タンク１と貯水タンク２との間の循環である。前提として、浄化水生成タンク１には適量の被処理水が供給されているものとすれば、まず、貯水タンク２から被処理水が供給されると同時に、浄化水生成タンク１の水位を維持するために、返送手段４から同量の水が貯水タンク２に返送される。従って、浄化水生成タンク１（特に、水量調整槽６１）の水位を変動させず、両タンク１，２の間で水が循環することとなる。

第２の循環は、微生物繁殖槽５２，６２で行われる循環である。第一および第二微生物繁殖槽５２，６２の水は、循環手段７，８のポンプ７１，８１によって吸引されるが、この水が同じ微生物繁殖槽５２，６２に放出されることから、個々の微生物繁殖槽５２，６２において、被処理水が個別に循環することとなる。なお、当該循環手段７，８を継続的に作動させることにより、各微生物繁殖槽５２，６２における個々の水位（水量）は変動しないこととなる。

第３の循環は、各槽５１，５２，６１，６２の相互の循環である。第一の微生物繁殖槽５２には移送手段９が設けられており、この移送手段９による被処理水の移送は、隔離された微生物繁殖槽５２，６２の間において、第一の微生物繁殖槽５２から第二の微生物繁殖槽６２へ一方的に被処理水が移送されるものである。そこで、移送元の第一の微生物繁殖槽５２の水位は低下（水量が減少）し、逆に、移送先の第二の微生物繁殖槽６２の水位は上昇（水量が増加）することとなる。この水位（水量）の変化に伴い、増加した第二の微生物繁殖槽６２の水は、隔壁１３に設けられた連通孔１６を介して水量調整槽６１に移動することとなる。他方、第一の微生物繁殖槽５２の水位が低下（水量が減少）したことにより、フィルタ槽５１に貯留される被処理水が隔壁１２に設けられた連通孔１５を介して第一の微生物繁殖槽５２に流入することとなる。さらに、当該流入により低下した水位（減少した水量）に応じて、水量調整槽６１から隔壁１１に設けられた連通孔１４を介してフィルタ槽５１に被処理水が流入することとなる。このとき、水量調整槽６１では、第二の微生物繁殖槽６２の水が流入することとなるが、前述のとおり、供給手段３と返送手段４によって水位が調整されることから、その水位（水量）を変化させることはなく、所定の水位（水量）が維持されることとなる。

このように、第３の循環により、水量調整槽６１に供給される被処理水は、フィルタ槽５１に移動し、さらに第一の微生物繁殖槽５２に移動し、この微生物繁殖槽５２において、被処理水（汚染水）に生息する微生物が繁殖しその数を増加させることとなるのである。この微生物繁殖槽５２では、被処理水に含有する汚染物質を餌とする微生物が繁殖するため、その微生物によって含有する汚染物質が消化されるものの、被処理水を浄化させる程度ではない。そして、第一の微生物繁殖槽５２により多量の微生物および汚染物質を含む被処理水の一部は、第二の微生物繁殖槽６２に移送され、この第二の微生物繁殖槽６２において、さらに微生物を繁殖させ、膨大な数の微生物を発生させるのである。

この第二微生物繁殖槽６２において膨大な数に繁殖された微生物を含む水を生成し、これが汚染物質を浄化することができる浄化水として機能することとなる。そして、浄化水の一部は、水量調整槽６１の内部において、貯水タンク２から供給される被処理水と混合され、再び被処理水として循環され、さらに微生物を増加させることとなるのである。なお、水量調整槽６１は、後述するように、返送手段４のパイプ４１によって水面付近の上澄み水を返送することにより、沈殿槽としても機能するものである。

他方、水量調整槽６１において浄化水と被処理水とが混合した水は、貯水タンク２に返送手段４によって移動することとなり、貯水タンク２に微生物を含む水が供給されることとなる。従って、浄化水生成タンク１によって繁殖した微生物を貯水タンク２に移動させることができ、当該貯水タンク２の内部において、微生物が汚染物質を徐々に消化し、当該被処理水を徐々に浄化させることができるのである。すなわち、本実施形態の汚染水浄化装置は、汚染物質濃度の高い被処理水を処理して排水するというものではなく、貯水タンク２に貯留される被処理水の全体の汚染物質濃度を徐々に低下させるものである。そして、上記循環を継続することにより、被処理水が全体として浄化され、汚染物質濃度が基準値を下回るまで繰り返されることで、被処理水の処理が完了するのである。なお、図示していないが、貯水タンク２には、好気性の微生物が良好に汚染物質を消費できるように、曝気装置が設けられるものである。この曝気装置は、特定の装置に限定されるものではなく、貯水タンク２に貯留される被処理水の溶存酸素を増加させ、また、被処理水を貯水タンク２の内部で循環させることができればよい。例えば、水中に空気を送り込み気泡を発生させるもの（気泡発生式）、または、撹拌翼を水面付近で回転させるもの（撹拌式）などを使用することができる。

ここで、被処理水（汚染水）を浄化する二つの生成槽５，６について詳述する。第一の生成槽５を図２に示す。この図は、第一の生成槽５の断面図である。この図に示されているように、第一の生成槽５は、フィルタ槽５１と微生物繁殖槽５２とを備えている。フィルタ槽５１を形成する隔壁１１には、上述のように、水量調整槽６１に連通する連通孔１４が設けられており、この連通孔１４から被処理水が、フィルタ槽５１に流入する。フィルタ槽５１には、繊維質により構成されたフィルタ材５５が収容されている。このフィルタ槽５１は、被処理水に混入する固形物を除去するために設けられており、収容する繊維質のフィルタ材５５としては綿などを使用することができる。また、複数のメッシュ状フィルタを重ねて使用することも可能である。本実施形態では、綿を圧縮成形した板状部材を、その平面を上下に向けて複数列（図は３列）に層状に配置した。

また、このフィルタ槽５１には、底面付近で連通する仕切板５６が設けられ、フィルタ材５５を通過した被処理水は、底面付近から隣接する槽に移動できるようになっている。そして、隔壁１２に設けられた連通孔１５が、当該隔壁１２の上方（水面近傍）に設けられ、フィルタ槽５１の内部においてフィルタ材５５を通過した水の上澄み部分を第一の微生物繁殖槽５２に移動できるようになっている。すなわち、フィルタ槽５１では、フィルタ材５５による固形物の除去と、沈殿物の除去とを可能にしているのである。

ここで、フィルタ槽５１を経由した被処理水は、上述のとおり隔壁１２に設けられた連通孔１５を介して、第一の微生物繁殖槽５２に移動されるものであるが、各隔壁１１，１２に設けられる連通孔１４，１５は、水面付近に設けられていることから、隔壁１１，１２によって隔離される相互の槽の水位が変動することにより、その差によって自然に移動することができるものである。

第一の微生物繁殖槽５２は、汚染物質を餌とする微生物を繁殖させるとともに、当該微生物によって処理水に含まれる汚染物質を消費させるためのものである。微生物を繁殖させるためには、繁殖に必要な環境を与えることが必要となる。例えば、適度な温度、餌となる物質、すみかとなる場所などである。そこで、微生物繁殖槽５２には、多くの微生物を生息させるために多孔質材料５７を収容させている。図では丸い形状で示しているが、これらの全てが多孔質を示すものである。そして、多孔質材料５７は、その表面積が大きく、その表面を利用して微生物がすみかとして繁殖することができるのである。多孔質材料５７としては、珊瑚または活性炭などが挙げられる。適当な温度としては、当該微生物が存在する自然界の条件に合わせることが好適であるが、一般的な微生物の繁殖は、２０〜３０℃の環境が好適である。そこで、必要な場合は、貯水タンク２により水温を調整しながら浄化水生成タンク１との間で循環させてもよい。

また、本実施形態では好気的微生物を使用することから、適度な溶存酸素量が必要となる。そこで、一般的な好気的微生物の繁殖と同様に、曝気装置が備えられている。本実施形態の曝気装置は、循環手段７の機能を利用している。すなわち、循環手段７のポンプ７１によって吸引された被処理水を水面上方から放出させるのである。例えば、循環手段７によって循環される被処理水を、パイプ７２の排出口７３から勢いよく排出させることにより、その流れは乱流となり、流下する途中で周辺の空気を取り込むことができる。また、水面から排出口７３までの高さＨが大きい場合には、流下した水が跳ね上がり、水面付近の空気を取り込むことができる。上記循環手段７は、上記のように第一の微生物繁殖槽５２の水を循環するものであり、当該微生物繁殖槽５２における一定の流れを生じさせている。この水流も微生物の繁殖に重要な効果を与えるものである。

なお、微生物の繁殖に必要な餌は、処理すべき汚染物質であることから、前述のとおり、徐々に汚染物質濃度が低下したとしても、被処理水には、汚染物質が少なからず含まれることから、上述の循環を繰り返すことにより、常に餌を供給することができるものである。

さらに、微生物繁殖槽５２は、トラップが形成されており、浮遊物と沈降物とを分離できるようにしている。これは、トラップで浮遊物と沈降物とを分離除去することのみを目的とするものではない。すなわち、第１には、フィルタ槽５１を通過した被処理水中に残存する固形物を浮遊物と沈降物とに分離して除去するが、第２に、被処理水中に含有する汚染物質の比重に応じて、水中の上方に多く存在するものと、下方に多く存在するものを区別し、いずれの場合にも微生物が消費できるようにするのである。つまり、水中の下方に多くの汚染物質が存在する場合は、第一番目の仕切板５３の周辺に微生物が集中して繁殖し、水中の上方に多くの汚染物が存在する場合は、第二番目の仕切板５４の周辺に微生物が集中して繁殖することとなる。そして、そのような偏った場所での微生物の繁殖を可能にしているのである。

第二の生成槽６は、図３に示すように、水量調整槽６１と第二の微生物繁殖槽６２とで構成されている。水量調整槽６１には、返送手段４のパイプ４１が設置されており、その返送手段４のパイプ４１によって水面付近の上澄み水を返送するように構成されている。このように水量調整槽６１において上澄み水を返送させることにより、沈降物質ＳＫを底部に沈殿させる沈殿槽としても機能させている。また、沈殿した沈降物質ＳＫが前述のフィルタ槽５１に移動しないために、当該フィルタ槽５１との隔壁１１に設けられる連通孔１４は水面付近の高さに調整されている（図２参照）。

また、第二の微生物繁殖槽６２の構成は、第一の微生物繁殖槽５２と基本的に同様である。すなわち、循環手段８は、被処理水を循環させると同時に曝気装置としても機能させている。また、内部には多孔質材料６７が収容され、微生物が繁殖できる環境とされており、また、仕切板６３，６４によって浮遊物と沈降物とに分離できるようになっている。なお、上述のように移送手段９（図１）によって被処理水が移送されることにより、第二の微生物繁殖槽６２の水は、隔壁１３に設けられた連通孔１６を介して水量調整槽６１に移動するが、この連通孔１６は、水量調整槽６１の水面よりも高い位置に設けられており、第二の微生物繁殖槽６２の水位が所定の高さに達することによって、水量調整槽６１に流出するようになっている。このように、隔壁１３の連通孔１６が水量調整槽６１の水面よりも高い位置に設けられることによって、供給手段３や移送手段９などに電動ポンプを使用する場合、停電その他の事由によりポンプが停止したとしても、水量調整槽６１から第二の微生物繁殖槽６２へ逆流することを回避できるようになっている。

本実施形態は上記のような構成であることから、上記装置を使用することによって汚染水を浄化することができるのである。すなわち、浄化水生成タンクによって、微生物を繁殖させ、その微生物が多く含有した水が汚染物質の処理を可能にする水（浄化水）となり、当該浄化水を貯水タンクに戻すことによって、貯水タンク内の汚染物質を減少させることができるのである。このような手法により汚染水を処理することが処理方法にかかる本発明の実施形態である。そして、上記微生物繁殖槽においては、専ら好気性微生物を繁殖させるため、第一および第二の微生物繁殖槽内の水を循環させると同時に曝気を可能にしているのである。

汚染物質浄化装置にかかる発明の実施形態は上記のとおりであるが、本発明が上記実施形態に限定される趣旨ではなく、また、上記実施形態中において詳述しない構成については、その目的を達成するように適宜構成すればよい。例えば、返送手段４の構成については、浄化水生成タンク１の水量調整槽６１から貯水タンク２に適量の水を返送できればよく、単純に所定水位となった水を自然流下させることができればよい。そのための構成として、図４に示すような手段がある。すなわち、この図に示すように、貯水タンク２は浄化水生成タンク１よりも低い位置に設置されることから、返送手段４を構成するパイプ４１の浄化水生成タンク側開口部４２の高さを調整することによって、所定水位に到達した被処理水を流下させることが可能となる。

また、第一および第二の微生物繁殖槽５２，６２に収容される多孔質材料５７，６７は、一種類のものに限定されず、数種類の多孔質材料を混合して使用してもよい。この場合、例えば、図５に示す第二の生成槽６のように、大きさの異なる第一の多孔質材料６７と第二の多孔質材料６８とを層状に区分しつつ混合して収容させることができる。そして、このような多孔質材料６７，６８としては、例えば、第一の多孔質材料６７として珊瑚の粒状物を使用し、第二の多孔質材料６８として粒状炭（活性炭を粒状にしたもの）を使用することができる。このように数種類の多孔質材料６７，６８を使用することにより、生息する微生物の種類に応じて、当該微生物が繁殖に適する環境を提供することができる。

次に、上述のような汚染水浄化装置を使用した汚染水浄化システムの実施形態について説明する。図６はその一例を示す図である。本実施形態は、複数の汚染水浄化装置Ａ，Ｂ，・・・，Ｚによって構築されている。そして、個々の貯水タンク２ａ，２ｂ，・・・，２ｚが、直列的にパイプ２０ａ，２０ｂ，・・・，２０ｙで連通されているのである。第１番目の汚染水浄化装置Ａの貯水タンク２ａが基端となり、この基端の貯水タンク２ａに貯留される被処理水は、次順位の汚染水浄化装置Ｂの貯水タンク２ｂに送られ、さらに、この貯水タンク２ｂに貯留される被処理水は次順位の貯水タンクへと送られる。最後に配置される汚染水浄化装置Ｚの貯水タンク２ｚが終端となり、この終端の貯水タンク２ｚから流出する水が、最終的に処理された（浄化された）処理水として配水管２０ｚから排出されるのである。

基端の貯水タンク２ａに対しては、連続して汚染水が供給されるものである。汚染水の供給により、貯水タンク２ａの水位が上昇し、その上昇した水量分だけ、当該貯水タンク２ａから次順位の貯水タンク２ｂに被処理水が移動するのである。この被処理水の移動は、順次、繰り返され、終端の貯水タンク２ｚまで移動することとなる。ここで、各貯水タンク２ａ，２ｂ，・・・，２ｚに対して移動する被処理水における汚染物質濃度は、終端に近くなるごとに減少するものである。すなわち、第２番目の貯水タンク２ｂには、予め第１番目の汚染水浄化装置Ａによって処理され、汚染物質濃度が低下した被処理水が貯留されており、これに汚染水が追加されることを考慮しても、第２番目の貯水タンク２ｂに送られる被処理水の汚染物質濃度は、当初の汚染水に比較して低下した状態となっているのである。従って、複数の汚染水浄化装置Ａ，Ｂ，・・・を経由した被処理水は、最後の汚染水浄化装置Ｚに到達した時点で汚染物質濃度が大きく低下した状態となるのである。そこで、その処理の程度に応じて汚染水浄化装置の数を設置することによって、終端の貯水タンク２ｚから排出される水に含まれる汚染物質の濃度が基準値を下回れば、一般排水として下水道等に流出させることができるのである。

なお、汚染水の供給には、ポンプＷＰと送水管ＰＰとで構成され、汚染水貯留タンクＴから汚染水の原水を供給することができる。また、各貯水タンク２ａ，２ｂ，・・・，２ｚにおける被処理水の移動は、例えば、全てのタンク２ａ，２ｂ，・・・，２ｚを同じ高さに設置し、基端側の水位（水量）が上昇すれば次順位のタンクに流下するように構成することができる。また、タンク２ａ，２ｂ，・・・，２ｚの高さを段階的に変化させ、図４に示したオーバーフロー型として自然流下させることも可能である。さらに、これに限定されることなく基端側の貯水タンクから強制吸引し、これを次順位の貯水タンクに流入させることも可能である。

以上のように、汚染水浄化装置および浄化システムの実施形態によれば、微生物によって汚染物質を消費させることにより、汚染水浄化装置内（特に貯水タンク）に貯留される被処理水全体の汚染物質濃度を低下させ、その全体を徐々に浄化させることができるものである。そして、処理に使用される微生物は、汚染水とともに供給されるものである。すなわち、一度自然界に放置された状態の汚染水には、当該汚染水に含まれる汚染物質を餌とする微生物が繁殖することから、当該自然界で繁殖した微生物を汚染水とともに浄化水生成タンクに供給し、その浄化水生成タンク内でさらに繁殖させ、再び貯水タンクに戻して汚染物質を消費させるのである。このような処理は、有機物の処理に限定されることはなく、放射性汚染水を浄化することも可能である。この場合、放射性物質を餌とする微生物の生息が可能な環境下であれば、特に、原子力施設等における事故などによって、放射性物質が自然界に拡散した場合には、自然界において微生物の繁殖があり得ることから、そのような環境下における（自然界に放置された）放射能汚染水をそのまま使用することにより浄化水生成タンク内で微生物を繁殖させ、その微生物により、放射性物質の処理も可能となるのである。

〔実験例１〕
上述した汚染水浄化装置にかかる実施形態によって放射性汚染水の浄化実験を行った。実験に使用した汚染水浄化装置は、図７に示す構成とした。すなわち、浄化水生成タンクとしては、一方の生成槽６のうち、第二の微生物繁殖槽６２のみで構成し、貯水タンク２に貯留した被処理水を第二の微生物繁殖槽６２に直接供給するとともに、その一部を貯水タンク２に戻すような構成とした。６０リットルの放射性汚染水（放射性セシウム（合算）７８８Ｂｑ／ｋｇ、Ｃｓ−１３７＝４９１Ｂｑ／ｋｇ、Ｃｓ−１３４＝２９７Ｂｑ／ｋｇ）を採取し、貯水タンク２に貯留し、第二の微生物繁殖槽６２を水道水によって満杯の状態としたうえで、装置を稼働させ、上記汚染水の処理実験を行った。汚染水は、流山市大字深井新田の運河大橋付近の江戸川のヘドロ水とした。浄化水生成タンク中のフィルタ槽は使用せず、第二の微生物繁殖槽には、多孔質材料として活性炭を同様に水位の８割程度の高さに収容した。多孔質の目安は１ｃｍ³当たり３００ｍ²の表面積を有するものとした。仕切板は２枚を実施形態のように並べた。循環装置８により、両微生物繁殖槽ごとに毎分３０リットルの水を個別に循環させた。また、返送手段４によって第二の微生物繁殖槽６２から貯水タンク２に対し、浄化水の返送を行った。返送した浄化水量の目安は、水位の変化で毎分０．５リットルとした。なお、水温は２０℃から３０℃の範囲内となるよう、日陰の涼しい場所に装置を設置し、浄化水生成タンクは蓋により全体を遮蔽した。

上記装置を２０１２年６月２日〜同年６月８日の６日間作動させた後の処理水について放射性セシウムを測定したところ、合算値およびＣｓ−１３７、Ｃｓ−１３４ともに測定下限値未満との結果を得た。なお、浄化水生成タンクに使用した多孔質材料についても測定したところ、放射性セシウムは測定下限値未満であった。

〔実験例２〕
次に、多量の処理実験を福島県飯舘村で行った。この実験では、汚染水処理装置にかかる上記実施形態において説明した装置を作成し、１，０００リットルの放射性汚染水の処理実験を行った。なお、多孔質材料としては、図５に示すように、珊瑚の粒状物と粒状炭を積層したものとし、循環装置による循環は第一および第二の微生物繁殖槽ともに毎分３０リットルとし、移送手段による第一の微生物繁殖槽から第二の微生物繁殖槽への移送は、毎分約０．５リットルとした。そこで、本実験では、福島県飯舘村の池の水（放射性セシウム（合算値１０．８８Ｂｑ／ｋｇ）を１，０００リットル採取し、貯水タンクに貯留し、浄化水生成タンクを井戸水で満杯とした状態から装置を稼働させて実験した。貯水タンクから浄化水生成タンクへの供給量は毎分約０．５リットルとした。上記装置を７日間作動させ、処理後の貯水タンクに貯留する水を測定したところ、不検出となるまで放射性汚染物質が低減した。

以上の両実験からも明らかなとおり、放射性汚染水についても好気性微生物による処理が可能であることが判明した。

１ 浄化水生成タンク
２ 貯水タンク
３ 供給手段
４ 返送手段
５ 第一の生成槽
６ 第二の生成槽
７，８ 循環手段
９ 移送手段
１１，１２，１３ 隔壁
１４，１５，１６ 連通孔
５１ フィルタ槽
５２ 第一の微生物繁殖槽
６１ 水量調整槽
６２ 第二の微生物繁殖槽
Ａ，Ｂ，Ｚ 汚染水処理装置
ＳＫ 沈降物
Ｔ 汚染水貯留タンク
ＰＰ 送水管
ＷＰ ポンプ

Claims (6)

1. 貯水タンクと、浄化水生成タンクと、前記貯水タンクから適宜量の被処理水を浄化水生成タンクに供給する供給手段と、前記浄化水生成タンクに貯留する水量を適量に維持するために該浄化水生成タンク内の水を貯水タンクに戻す返送手段とを備え、
   前記浄化水生成タンクは、隔離された第一および第二の生成槽と、この両生成槽を連通する連通部と、第一の生成槽から第二の生成槽に被処理水を移送させる移送手段とを備え、
   前記第一の生成槽は、被処理水に混入する固形物を除去するフィルタ槽と、二種類の多孔質材料を層状に混合して収容する第一の微生物繁殖槽とを備え、
   前記第二の生成槽は、多孔質材料を収容する第二の微生物繁殖槽と、前記貯水タンクから供給される被処理水の流入を許容するとともに、前記返送手段が設置された水量調整槽とを備え、
   前記第一および第二の微生物繁殖槽は、隔壁によって相互に完全に隔離されており、それぞれ循環させつつ被処理水を水面上方で放出する循環手段を備え、第一の微生物繁殖槽に設けられる循環手段は、前記フィルタ槽から離れた位置で吸引し、該フィルタ槽側に放流するものであり、第二の微生物繁殖槽に設けられる循環手段は、水量調整槽側で吸引し該水量調整槽から離れた位置に放流するものであり、
   前記連通部は、前記フィルタ層と前記水量調整槽との間に設けられるものであり、
   前記移送手段は、前記第一の微生物繁殖槽に設けられる循環手段から分岐し、かつ前記第二の微生物繁殖槽の循環手段による放流位置において放流させて第一の生成槽被処理水を移送することにより、該第二の微生物繁殖槽における放流位置の水位を上昇させるものであることを特徴とする汚染水浄化装置。
2. 前記第一および第二の微生物繁殖槽は、浮上水移動部および沈降水移動部を有するトラップが形成されている請求項１に記載の汚染水浄化装置。
3. 前記多孔質材料は、珊瑚の粒状物と粒状炭との二種類である請求項１または２に記載の汚染水浄化装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の汚染水浄化装置を使用する汚染水浄化方法であって、前記貯水タンクに被処理水を貯留し、該被処理水に含有する好気性微生物を前記微生物繁殖槽において繁殖させ、該微生物を含む浄化水を貯水タンクに流入させ、該貯水タンク内の被処理水全体に含まれる汚染物質濃度を低下させることを特徴とする汚染水浄化方法。
5. 前記被処理水が放射性汚染水である請求項４に記載の汚染水浄化方法。
6. 請求項１ないし３のいずれかに記載の汚染水浄化装置を使用する汚染水浄化システムであって、前記汚染水浄化装置を複数設け、それぞれの貯水タンクを直列的に連通するとともに、該直列的に連通された貯水タンクの基端となるタンクに汚染水を供給する供給手段を設けたことを特徴とする汚染水浄化システム。

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