JP6415307B2 - 放射性物質を含む地下滲出水の除染装置 - Google Patents

Description

本発明は、放射性セシウム等の放射性物質を含む地下滲出水を傾斜地面(法面)に設置した集排水パイプで排水する際に放射性物質を濾過して除染する放射性物質を含む地下滲出水の除染装置に関する。

福島第一原発事故に由来する放射性物質により、広範囲にわたる汚染が発生しており、国土の大部分を占める山林において放射性物質が蓄積し雨水により河川を通じ宅地や田畑への汚染の拡散が懸念される。一方、我が国の土壌に含まれる粘土鉱物は放射性セシウムを吸着固定する能力が高く、地表1〜5cm程度の地層内でほとんどの放射性セシウムが吸着されるため、地下水への移行、拡散が抑制されているとの報告がある。近年、中国からの越境汚染の影響等により、pH4〜5の弱酸性降雨が表層土壌をpH3近くにすることが報告されており、弱酸性土壌中で粘土鉱物に吸着されている放射性セシウムが再溶出する可能性がある。高所での雨水が山林において放射性セシウムを吸着している粘土鉱物を洗い流し、放射性セシウムが灌漑用ダム、ため池、用水路等に蓄積され、農産物の放射能汚染により消費者の内部被曝リスクが増大する。また、住宅地に近い里山などの山林からの放射性セシウム飛散、流出により、除染済み家屋が再度汚染されることもある。
従来、特許文献１に記載の浄化排水構造がある。この浄化排水構造は、放射性汚染水が流下する傾斜地面の下流側位置に、遮水兼排水材によって、下流側箇所から立ち上がる立壁と下流側箇所に埋められる底壁を一体に設け、立壁の傾斜地面側の側面から底壁の上面に亘って透水性の放射性セシウム吸着シートを添設していている。遮水材で流下する放射性汚染水を遮断し、放射性セシウム吸着シートを透過するときに放射性セシウムを吸着除去し、浄化した水を立壁の上面側や排水材に流して排水する。

特開2014-071086号公報

上記構造は、傾斜地面に遮水兼排水材によって立壁と底壁を設けて放射性セシウム吸着シートを添設するもので、大規模な工事を要し、設置作業が容易でない。
そこで、本発明は、林野や草地などの排水から簡易構造で設置容易な放射性物質を含む地下滲出水の除染装置を提供することを課題としている。

上記課題を解決するため、本発明は、一端が傾斜地面(法面)Ｓに差し込まれた土砂崩落防止用の集排水パイプＰの露出端に接続され、集排水パイプＰからの排水を受け入れるジョイント２と、ジョイント２に連通し、排水を濾過して放射性物質を除去するトラップ３とを具備させて放射性物質を含む地下滲出水の除染装置１を構成した。
トラップ３には、微細土粒子に吸着された放射性物質を絡め取る捕縛フィルター８を具備させた。
トラップ３には、排水にイオンとして溶解している放射性物質を吸着する放射性物質吸着剤を含浸させた例えば不織布やマット等で構成される吸着フィルター９を具備させた。
トラップ３の下方には、集排水パイプＰに侵入した砂、シルト、粘土等の砕屑物のうち、粒径の大きな砂を選別する自然沈降式分級器１２又はサイクロン式分級器１９を具備させた。
自然沈降式分級器１２は、粒径の大きな砂を沈降分離し、滲出水中に浮遊する微細粒物をトラップ３に導く一方、沈降分離した砂を砂溜り１５に集積する。
サイクロン式分級器１９は、旋回上昇流により微粉粒物を巻き上げてトラップ３に導く一方、粒径の大きな粒状物を下降排出する。
サイクロン式分級器１９は、集排水パイプＰの軸心に対して偏心位置に開口し、集排水パイプＰから流れ込む排水の流路を狭めて増速するオリフィス２３ａと、縦方向の下細りのテーパー管２２とを具備させ、オリフィス２３ａから吹き出す排水で内壁に沿う旋回流を形成し、粒径が小さい砕屑物を中心軸近傍に発生する上昇流により、トラップ３に誘引する一方、粒径が大きい砕屑物を管内壁面付近に発生する下降流によりテーパー管２２の下端から排出する。
トラップ３は、集積物による目詰まりを防止するための水抜き孔１０や逆止弁１７のような水抜き手段を具備させた。

本発明によれば、傾斜地面に埋め込む既設又は新設の集排水パイプの露出端に簡単に取り付けることができ、簡易迅速に設置作業を終えることができ、山林の雨水に溶出した放射性物質や、放射性物質を吸着した微細土粒子を効果的に除染することができ、河川を通じた放射性物質の拡散を防止することができるという効果を有する。

集排水パイプの設置状態の側面図である。 集排水パイプの設置状態の露出端部の斜視図である。 本発明に係る第１の実施例の除染装置の縦断面図である。 ジョイントの接続過程を示す縦断面図である。 本発明に係る第２の実施例の除染装置の縦断面図である。 本発明に係る第３の実施例の除染装置の縦断面図である。

図１，図２において、例えば花崗岩等の風化により脆く崩れやすい岩石を含む傾斜地面（法面）Ｓには、水分含有量の増加に伴う地すべりや土砂崩れを防止するために集排水パイプＰが設置される。この集排水パイプＰは、円筒の鋼管（SGP管）、塩化ビニール管（VP管）等を用いて製作され、表面に集水用のストレーナを多数備え、自然排水可能な傾斜を付けて間隔を置いて法面Ｓに挿入固定される。本発明に係る放射性物質を含む地下滲出水の除染装置１は、雨水が放射性物質を溶出し、あるいは放射性物質を吸着した微細土粒子を巻き込んで、地下に浸透し滲出水となって法面Ｓの集排水パイプＰを通じて排水されるときに、集排水パイプＰの露出側先端部に装着して放射性物質を濾過しその拡散を防止するものである。

図３に示すように、放射性物質を含む地下滲出水の除染装置１は、法面Ｓから露出する集排水パイプＰの端部に取り付けられるジョイント２と、このジョイント２の他端に装着されるトラップ３とを具備する。

ジョイント２は円筒状の鋼管や塩化ビニール管等で構成され、一端部に集排水パイプＰの露出端部に挿入される先窄まりのテーパー部４ａを有する取付部４と、他端部にトラップ３を螺合させる接続ねじ部５とを具備する。取付部４には、図４に示すように、弾性的に収縮して集排水パイプＰに挿入するための複数のスリット４ｂが先端から軸方向に切り込まれている。

トラップ３は円筒状の鋼管や塩化ビニール管等で構成され、一端部にジョイント２の接続ねじ部５に螺合する接続ナット部６と、他端部に捕縛フィルター８及び吸着フィルター９を保持するホルダ部７とを具備する。ホルダ部７は、リング状の内鍔７ａと、この内鍔７ａの先端から軸方向内側へ環状に延出する保持筒７ｂと、内鍔７ａを径方向にわたって固着された十字状に交差する押え７ｃとを具備する。内鍔７ａの保持筒７ｂの外側には、周方向に間隔を置いて二つの水抜き孔１０を有する。捕縛フィルター８は円柱状をなし、側面を保持筒７ｂに固定されるように保持され、吸着フィルター９は円板状をなし、内鍔７ａの内部に捕縛フィルター８と押え７ｃで挟まれて保持される。集排水パイプＰを通過する地下水に含まれる放射性セシウム等の放射性物質は、イオンとして水に溶解した態様と、粘土やシルト等の微細土粒子に強く吸着された不溶解の態様で存在する。捕縛フィルター８は、不織布、高分子素材等をスポンジ状、または綿状に形成した繊維集合体からなり、不溶解態様の放射性物質を捕縛する。吸着フィルター９は、プルシアンブルー、ゼオライト、くん炭等の放射性物質吸着剤を含浸させた不織布あるいはマット等で構成され、溶解態様の放射性物質を吸着する。

この除染装置１は、集排水パイプＰにストレーナを通じて浸入する地下水の滲出水に砂、シルト、粘土等が比較的混入し難いサイトに適用する。除染装置１においては、法面Ｓに設置された既設又は新設の集排水パイプＰにジョイント２の取付部４を打撃等の手段により挿入してから、ジョイント２の接続ねじ部５に接続ナット部６をねじ込んでトラップ３を結合する。法面Ｓに集中する滲出水は集排水パイプＰ及びジョイント２を通じて流れ、トラップ３の捕縛フィルター８及び吸着フィルター９で濾過され、放射性物質が除去されて排出される。所要期間が経過したら、放射線測定器でトラップ３内の放射線量を測定して放射性物質の蓄積状態や各フィルター８，９の目詰まり状態を確認し、必要に応じてトラップ３を交換する。捕縛フィルター８及び吸着フィルター９の目詰まりや許容量を越える滲出水の集中に対しては、トラップ３の水抜き孔１０を通じて排水が確保される。

第２実施例の除染装置を図５に示す。なお、以下において先の実施例と同一の構成部分は同一符号を付して説明を省略する。
除染装置１１は、上端部にトラップ３が装着されジョイント２の接続ねじ部５に取り付けられる自然沈降式分級器１２を具備する。自然沈降式分級器１２は、集排水パイプＰに滲出水と共に流れ込んだ砂を分級選別するためのものである。この自然沈降式分級器１２は円筒の鋼管や塩化ビニール管等で構成された略Ｔ字状をなす横筒部１３と縦筒部１４とを具備する。横筒部１３は、縦筒部１４の中間部にジョイント２と軸線を一致させて接続ねじ部５に螺合する接続ナット部１３ａを有する。縦筒部１４の下部には、粒径の大きな砂の集積物を取り出すために分離可能に螺合する砂溜り１５を備える。縦筒部１４の上部には、トラップ３の接続ナット部６と螺合する接続ねじ部１６を備える。トラップ３は、自然沈降式分級器１２の縦筒部１４の上部に軸線を一致させて上向きに取り付けられる。トラップ３の内鍔７ａには、内圧の上昇により開く逆止弁１７を有する。

この除染装置１１においては、集排水パイプＰにストレーナを通じて流入する地下水の滲出水に砂、シルト、粘土等が混入することが比較的多いサイトに適用する。集排水パイプＰ内へ流れ込む滲出水が多い場合、自然沈降式分級器１２に滲出水が充填される。このとき、粒径の大きな砂が沈降し集積するが、比較的小さな粒径のシルト（5〜75μm）、粘土（5μm以下）は沈降し難く、水流に従って上昇し、トラップ３の吸着フィルター９に捕縛される。また、水溶性の放射性物質は、吸着フィルター９により吸着捕獲される。自然沈降式分級器１２の充填時に逆止弁１７を通じて排水が確保され水圧の上昇による破損を防止する。自然沈降式分級器１２の下部に集積した砂は砂溜り１５を外して除去する。

第３実施例の除染装置を図６に示す。除染装置１８は、上端部にトラップ３が装着されジョイント２の接続ねじ部５に取り付けられるサイクロン式分級器１９を具備する。サイクロン式分級器１９は円筒の鋼管や塩化ビニール管等で構成された略Ｔ字状をなす横筒部２０と縦筒部２１とを具備する。横筒部２０は、縦筒部２１の中間部にジョイント２と軸線を一致させて接続ねじ部５に螺合する接続ナット部２０ａを有する。縦筒部２１の下部には、下端が開口した下窄まりのテーパー管２２が分離可能に螺合する。横筒部２０が結合する縦筒部２１の側面の仕切り２３には、横筒部２０の軸心から斜め下部に偏心したオリフィス２３ａを備える。縦筒部２１の上端部には、軸線を一致させて上向きに取り付けられるトラップ３の接続ナット部６と螺合する接続ねじ部２４を備える。豪雨などにより砂、シルト、粘土混じりの滲出水が集排水パイプＰを大量に通過するとき、オリフィス２３ａにより狭小流路となって流速を増した滲出水が、横筒部２０の軸心から偏芯して噴射されサイクロン式分級器１９の縦筒部２１の内壁に衝突し、壁面に沿う旋回流を発生させる。この旋回流は、粒径が小さく沈降しにくいシルト、粘土分を旋回流の中心軸近傍に発生する上昇流により上昇させ、トラップ３の捕縛フィルター８に捕獲し、さらに水溶性の放射性物質を吸着フィルター９に吸着し放射性物質を濾過して除染する一方、上昇流で巻き上げられずに降下する粒径の大きな砂などをテーパー管２２の開口から排出する。

１ 除染装置
２ ジョイント
３ トラップ
４ 取付部
４ａ テーパー部
４ｂ スリット
５ 接続ねじ部
６ 接続ナット部
７ ホルダ部
７ａ 内鍔
７ｂ 保持筒
７ｃ 押え
８ 捕縛フィルター
９ 吸着フィルター
１０ 水抜き孔
１１ 除染装置
１２ 自然沈降式分級器
１３ 横筒部
１３ａ 接続ナット部
１４ 縦筒部
１５ 砂溜り
１６ 接続ねじ部
１７ 逆止弁
１８ 除染装置
１９ サイクロン式分級器
２０ 横筒部
２０ａ 接続ナット
２１ 縦筒部
２２ テーパー管
２３ 仕切り
２３ａ オリフィス
２４ 接続ねじ部
Ｐ 集排水パイプ
Ｓ 傾斜地面（法面）

Claims (8)

1. 一端が傾斜地面に差し込まれた土砂崩落防止用の集排水パイプの露出端に接続され、集排水パイプからの排水を受け入れるジョイントと、
   このジョイントに連通し、排水を濾過して放射性物質を除去するトラップとを具備することを特徴とする放射性物質を含む地下滲出水の除染装置。
2. 前記トラップは、微細土粒子に吸着された放射性物質を絡め取る捕縛フィルターを具備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地下滲出水の除染装置。
3. 前記トラップは、排水にイオンとして溶解している放射性物質を吸着する放射性物質吸着剤を含浸させた吸着フィルターを具備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地下滲出水の除染装置。
4. 前記トラップの下方には、集排水パイプに侵入した砂、シルト、粘土等の砕屑物のうち、粒径の大きな砂を選別する分級器を具備することを特徴とする請求項２又は３に記載の放射性物質を含む地下滲出水の除染装置。
5. 前記分級器は、粒径の大きな砂を沈降分離し、滲出水中に浮遊する微細粒物を前記トラップに導く一方、沈降分離した砂を集積する砂溜りを有する自然沈降式分級器であることを特徴とする請求項４に記載の放射性物質を含む地下滲出水の除染装置。
6. 前記分級器は、旋回上昇流により微粉粒物を巻き上げて前記トラップに導く一方、粒径の大きな粒状物を下降排出するサイクロン式分級器であることを特徴とする請求項４に記載の放射性物質を含む地下滲出水の除染装置。
7. 前記サイクロン式分級器は、集排水パイプの軸心に対して偏心位置に開口し、集排水パイプから流れ込む排水の流路を狭めて増速するオリフィスと、
   縦方向の下細りのテーパー管とを具備し、
   前記オリフィスから吹き出す排水でサイクロン式分級器の内壁に沿う旋回流を形成し、粒径が小さい砕屑物を中心軸近傍に発生する上昇流により、前記トラップに誘引する一方、粒径が大きい砕屑物を管内壁面付近に発生する下降流によりテーパー管の下端から排出することを特徴とする請求項６に記載の放射性物質を含む地下滲出水の除染装置。
8. 前記トラップは、集積物による目詰まりを防止するための水抜き手段を具備することを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の放射性物質を含む地下滲出水の除染装置。

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