JP2013156227A - 放射性物質の除去方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去できる方法を提供する。
【解決手段】活性汚泥S0を可溶化し、活性汚泥S0中の放射性物質を液中に溶出させる溶出工程20と、溶出工程20の後に液体L1と固体S1とを分離する固液分離工程30と、固液分離工程30により分離した液体L1中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着工程40を有することを特徴とする放射性物質の除去方法1。さらに固液分離工程30により分離した固体S1を脱水し、分離液L2と脱水ケーキS2に分離する脱水工程50を有し、脱水工程50により分離した分離液L2を吸着材に吸着させる工程を有する。
【選択図】図1
【解決手段】活性汚泥S0を可溶化し、活性汚泥S0中の放射性物質を液中に溶出させる溶出工程20と、溶出工程20の後に液体L1と固体S1とを分離する固液分離工程30と、固液分離工程30により分離した液体L1中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着工程40を有することを特徴とする放射性物質の除去方法1。さらに固液分離工程30により分離した固体S1を脱水し、分離液L2と脱水ケーキS2に分離する脱水工程50を有し、脱水工程50により分離した分離液L2を吸着材に吸着させる工程を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は、放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去する方法に関する。
放射性セシウム等の放射性物質が検出された活性汚泥は、下水処理工程において生物濃縮と機械濃縮とを繰り返すことで、放射性物質が高濃度まで濃縮されたものと考えられる。
また、例えば放射性セシウムを含む活性汚泥を貯留する貯留槽中の上澄み液、および該活性汚泥を脱水処理した分離液からは放射性セシウムが検出されないことから、活性汚泥自体が放射性セシウムを微生物の細胞内に高濃度に濃縮した状態で含有していると推測される。
また、例えば放射性セシウムを含む活性汚泥を貯留する貯留槽中の上澄み液、および該活性汚泥を脱水処理した分離液からは放射性セシウムが検出されないことから、活性汚泥自体が放射性セシウムを微生物の細胞内に高濃度に濃縮した状態で含有していると推測される。
上述したように、活性汚泥は放射性物質を高濃度に濃縮した状態で保持できるが、現状では放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去する有効な方法はあまり知られていない。そのため、放射性物質を含む活性汚泥などは、以下のようにして処分されている。
例えば汚泥が放射性物質として放射性セシウムを含む場合、放射性セシウム濃度が8000Bq/kg以下の汚泥やその焼却灰については、跡地を住居等に使用しない前提で、防水対策を講じれば埋め立て処分が可能である。また、放射性セシウム濃度が低濃度であれば汚泥を堆肥原料やセメント原料として取引することは可能であるが、堆肥原料の場合の放射性セシウム濃度は200Bq/kg以下、セメント原料の場合はクリアランスレベルとして100Bq/kg以下でなければ取引が困難である。
例えば汚泥が放射性物質として放射性セシウムを含む場合、放射性セシウム濃度が8000Bq/kg以下の汚泥やその焼却灰については、跡地を住居等に使用しない前提で、防水対策を講じれば埋め立て処分が可能である。また、放射性セシウム濃度が低濃度であれば汚泥を堆肥原料やセメント原料として取引することは可能であるが、堆肥原料の場合の放射性セシウム濃度は200Bq/kg以下、セメント原料の場合はクリアランスレベルとして100Bq/kg以下でなければ取引が困難である。
このように、放射性物質を含む活性汚泥は、放射性物質の濃度をある程度まで低減しないと処分できない。よって、放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去できる方法が求められている。
放射性物質の処理方法としては、例えば放射性物質を含む放射性排水を活性汚泥により処理し、放射性物質を含む活性汚泥(固形分)と、放射性物質が除去された処理水とに固液分離する方法が提案されている(例えば特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去するには至っていない。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去できる方法を提供することを目的とする。
本発明者らは鋭意検討した結果、活性汚泥を可溶化すれば微生物の細胞内に取り込まれていた放射性セシウム等の放射性物質を液中に溶出でき、活性汚泥から放射性物質を除去できることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明の放射性物質の除去方法は、放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去する方法であって、前記活性汚泥を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる溶出工程と、溶出工程の後に液体と固体とを分離する固液分離工程とを有することを特徴とする。
また、固液分離工程により分離した液体中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着工程を有することが好ましい。
さらに、固液分離工程により分離した固体を脱水し、分離液と脱水ケーキに分離する脱水工程を有し、脱水工程により分離した分離液を吸着材に吸着させることが好ましい。
また、本発明の放射性物質の除去方法は、放射性物質がセシウムである場合に特に好適である。
さらに、活性汚泥を可溶化する方法が、アルカリ処理、酸化処理、酸処理、加温処理、超音波処理からなる群より選ばれる1種以上の方法であることが好ましい。
また、前記吸着材が、高分子基材の存在下で反応性モノマーがグラフト重合したグラフト物であることが好ましい。
また、固液分離工程により分離した液体中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着工程を有することが好ましい。
さらに、固液分離工程により分離した固体を脱水し、分離液と脱水ケーキに分離する脱水工程を有し、脱水工程により分離した分離液を吸着材に吸着させることが好ましい。
また、本発明の放射性物質の除去方法は、放射性物質がセシウムである場合に特に好適である。
さらに、活性汚泥を可溶化する方法が、アルカリ処理、酸化処理、酸処理、加温処理、超音波処理からなる群より選ばれる1種以上の方法であることが好ましい。
また、前記吸着材が、高分子基材の存在下で反応性モノマーがグラフト重合したグラフト物であることが好ましい。
本発明によれば、放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去できる方法を提供できる。
本発明の放射性物質の除去方法は、放射性物質を含む活性汚泥を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる溶出工程と、溶出工程の後に液体と固体とを分離する固液分離工程とを有する。
また、本発明の放射性物質の除去方法は、固液分離工程により分離した液体中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着工程や、固液分離工程により分離した固体を脱水し、分離液と脱水ケーキに分離する脱水工程を有することが好ましく、さらに、脱水工程により分離した分離液を吸着材に吸着させることが好ましい。
以下、本発明の放射性物質の除去方法の一例について、図面を用いて具体的に説明する。なお、図2〜4において、図1と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
また、本発明の放射性物質の除去方法は、固液分離工程により分離した液体中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着工程や、固液分離工程により分離した固体を脱水し、分離液と脱水ケーキに分離する脱水工程を有することが好ましく、さらに、脱水工程により分離した分離液を吸着材に吸着させることが好ましい。
以下、本発明の放射性物質の除去方法の一例について、図面を用いて具体的に説明する。なお、図2〜4において、図1と同じ構成要素には同じ符号を付してその説明を省略する。
<放射性物質の除去装置>
図1は、本発明に用いる放射性物質の除去装置の一例を示す概略構成図である。この例の放射性物質の除去装置1は、上流側から順に、放射性物質を含む活性汚泥S0を一旦貯留する汚泥貯留手段10と、活性汚泥S0を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる溶出手段20と、液体L1と固体S1とを分離する固液分離手段30と、分離した液体L1中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着手段40と、分離した固体S1を脱水し、分離液L2と脱水ケーキS2に分離する脱水手段50とを具備して構成されている。
図1は、本発明に用いる放射性物質の除去装置の一例を示す概略構成図である。この例の放射性物質の除去装置1は、上流側から順に、放射性物質を含む活性汚泥S0を一旦貯留する汚泥貯留手段10と、活性汚泥S0を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる溶出手段20と、液体L1と固体S1とを分離する固液分離手段30と、分離した液体L1中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着手段40と、分離した固体S1を脱水し、分離液L2と脱水ケーキS2に分離する脱水手段50とを具備して構成されている。
(活性汚泥)
本発明の対象となる活性汚泥S0は、通常の下水汚泥や産業排水処理に使用される活性汚泥であり、かつ、放射性物質を含む。なお、本発明において放射性物質を除去する前の活性汚泥を「未処理の活性汚泥」、または単に「活性汚泥」という場合がある。
本発明の対象となる活性汚泥S0は、通常の下水汚泥や産業排水処理に使用される活性汚泥であり、かつ、放射性物質を含む。なお、本発明において放射性物質を除去する前の活性汚泥を「未処理の活性汚泥」、または単に「活性汚泥」という場合がある。
活性汚泥に含まれる放射性物質としては特に制限されないが、放射性セシウム、放射性ストロンチウム、放射性ジルコニウム、放射性ルテニウム、放射性セリウムなどが挙げられる。これらの中でも、本発明は放射性セシウムを含む活性汚泥から放射性セシウムを除去する場合に特に好適である。
(汚泥貯留手段)
汚泥貯留手段10は、活性汚泥S0を一旦貯留する手段である。
汚泥貯留手段10は汚泥貯留槽11を備える。汚泥貯留槽11としては、活性汚泥S0を貯留できるものであれば特に制限されない。
汚泥貯留手段10は、活性汚泥S0を一旦貯留する手段である。
汚泥貯留手段10は汚泥貯留槽11を備える。汚泥貯留槽11としては、活性汚泥S0を貯留できるものであれば特に制限されない。
(溶出手段)
溶出手段20は、活性汚泥S0を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる手段である。
この例の溶出手段20は、アルカリ処理手段21と、アルカリ処理手段21の下流に位置する酸化処理手段22とで構成されている。
溶出手段20は、活性汚泥S0を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる手段である。
この例の溶出手段20は、アルカリ処理手段21と、アルカリ処理手段21の下流に位置する酸化処理手段22とで構成されている。
アルカリ処理手段21は、汚泥貯留手段10から送られた活性汚泥S0を加温しながら貯留する第1の処理槽21aと、第1の処理槽21aに貯留された活性汚泥S0を撹拌する撹拌機21bと、第1の処理槽21aに貯留された活性汚泥S0にアルカリを添加するアルカリ添加手段21cとを備える。
第1の処理槽21aとしては、活性汚泥S0を貯留できるものであれば特に制限されないが、アルカリや加温によって劣化しにくい材質のものが好ましい。
撹拌機21bとしては、活性汚泥S0を撹拌できるものであれば特に制限されない。
アルカリ添加手段21cとしては、アルカリを添加できるものであれば特に制限されない。
第1の処理槽21aとしては、活性汚泥S0を貯留できるものであれば特に制限されないが、アルカリや加温によって劣化しにくい材質のものが好ましい。
撹拌機21bとしては、活性汚泥S0を撹拌できるものであれば特に制限されない。
アルカリ添加手段21cとしては、アルカリを添加できるものであれば特に制限されない。
酸化処理手段22は、アルカリ処理手段21から送られた活性汚泥S0を加温しながら貯留する第2の処理槽22aと、第2の処理槽22aに貯留された活性汚泥S0を撹拌する撹拌機22bと、第2の処理槽22aに貯留された活性汚泥S0に酸化剤を添加する酸化剤添加手段22cとを備える。
第2の処理槽22aとしては、活性汚泥S0を貯留できるものであれば特に制限されないが、酸化剤によって劣化しにくい材質のものが好ましい。
撹拌機22bとしては、活性汚泥S0を撹拌できるものであれば特に制限されない。
酸化剤添加手段22cとしては、酸化剤を添加できるものであれば特に制限されない。
第2の処理槽22aとしては、活性汚泥S0を貯留できるものであれば特に制限されないが、酸化剤によって劣化しにくい材質のものが好ましい。
撹拌機22bとしては、活性汚泥S0を撹拌できるものであれば特に制限されない。
酸化剤添加手段22cとしては、酸化剤を添加できるものであれば特に制限されない。
(固液分離手段)
固液分離手段30は、液体L1と固体S1とを分離する手段である。
固液分離手段30としては、例えばフィルタを備えた濾過機、遠心分離機、膜分離装置などが挙げられる。また、処理される活性汚泥S0の量が少なければ、脱水機を用いてもよい。
固液分離手段30は、液体L1と固体S1とを分離する手段である。
固液分離手段30としては、例えばフィルタを備えた濾過機、遠心分離機、膜分離装置などが挙げられる。また、処理される活性汚泥S0の量が少なければ、脱水機を用いてもよい。
(吸着手段)
吸着手段40は、分離した液体L1中の放射性物質を吸着材(図示略)に吸着させる手段である。
吸着材としては、放射性物質を吸着できるものであれば特に制限されないが、例えば高分子基材の存在下で反応性モノマーがグラフト重合したグラフト物が適している。該グラフト物は、例えば特許第4465447号公報に記載の合成方法により簡便に合成できる。具体的には、1または2官能性のリン酸基を有する反応性モノマーのうち、モノエステルおよびジエステル構造を有する2つの前記モノマーを同時に高分子基材にグラフト重合して、グラフト物を得る。高分子基材としては、不織布状または繊維状のポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。一方、反応性モノマーとしては、モノ(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、ジ(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェートなどが挙げられる。
なお、吸着材としては上述したグラフト物に限定されず、例えばゼオライト系吸着材、プルシアンブルー系吸着材などを用いてもよい。
吸着手段40は、分離した液体L1中の放射性物質を吸着材(図示略)に吸着させる手段である。
吸着材としては、放射性物質を吸着できるものであれば特に制限されないが、例えば高分子基材の存在下で反応性モノマーがグラフト重合したグラフト物が適している。該グラフト物は、例えば特許第4465447号公報に記載の合成方法により簡便に合成できる。具体的には、1または2官能性のリン酸基を有する反応性モノマーのうち、モノエステルおよびジエステル構造を有する2つの前記モノマーを同時に高分子基材にグラフト重合して、グラフト物を得る。高分子基材としては、不織布状または繊維状のポリエチレン、ポリプロピレン等が挙げられる。一方、反応性モノマーとしては、モノ(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェート、ジ(2−(メタ)アクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェートなどが挙げられる。
なお、吸着材としては上述したグラフト物に限定されず、例えばゼオライト系吸着材、プルシアンブルー系吸着材などを用いてもよい。
(脱水手段)
脱水手段50は、分離した固体S1を脱水し、分離液L2と脱水ケーキS2に分離する手段である。
脱水手段50としては、汚泥を脱水する公知の脱水機を用いることができる。
この例の脱水手段50は、分離液L2が固液分離手段30によって分離された液体L1に合流できるようになっている。そして、液体L1に合流した分離液L2は吸着手段40の吸着材に吸着される。
脱水手段50は、分離した固体S1を脱水し、分離液L2と脱水ケーキS2に分離する手段である。
脱水手段50としては、汚泥を脱水する公知の脱水機を用いることができる。
この例の脱水手段50は、分離液L2が固液分離手段30によって分離された液体L1に合流できるようになっている。そして、液体L1に合流した分離液L2は吸着手段40の吸着材に吸着される。
<除去方法>
以下に、本発明の放射性物質の除去方法の各工程について、図1に示す放射性物質の除去装置1を用いて詳しく説明する。
まず、活性汚泥S0を汚泥貯留手段10の汚泥貯留槽11に一旦貯留する(貯留工程)。活性汚泥S0を汚泥貯留槽11に貯留することで、上澄み液(図示略)が分離されるので、この上澄み液を取り除くことが好ましい。なお、放射性物質は活性汚泥に取り込まれているため、上澄み液には含まれていない。そのため、取り除いた上澄み液はそのまま系外へ排出できる。
以下に、本発明の放射性物質の除去方法の各工程について、図1に示す放射性物質の除去装置1を用いて詳しく説明する。
まず、活性汚泥S0を汚泥貯留手段10の汚泥貯留槽11に一旦貯留する(貯留工程)。活性汚泥S0を汚泥貯留槽11に貯留することで、上澄み液(図示略)が分離されるので、この上澄み液を取り除くことが好ましい。なお、放射性物質は活性汚泥に取り込まれているため、上澄み液には含まれていない。そのため、取り除いた上澄み液はそのまま系外へ排出できる。
(溶出工程)
溶出工程は、汚泥貯留手段10の汚泥貯留槽11に一旦貯留され、上澄み液が分離された活性汚泥S0を、溶出手段20によって可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる工程である。
活性汚泥S0を可溶化することで微生物の細胞内に取り込まれていた放射性物質が液中に溶出する。
溶出工程は、汚泥貯留手段10の汚泥貯留槽11に一旦貯留され、上澄み液が分離された活性汚泥S0を、溶出手段20によって可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる工程である。
活性汚泥S0を可溶化することで微生物の細胞内に取り込まれていた放射性物質が液中に溶出する。
活性汚泥を可溶化する方法としては、アルカリ処理、酸化処理、酸処理等の化学処理;加温処理;超音波処理等の機械処理などの処理方法が挙げられる。
上述した処理方法により活性汚泥を可溶化することで、活性汚泥中の微生物の細胞膜が破壊されやすくなり、その結果、液中に放射性物質が溶出しやすくなる。
上述した処理方法により活性汚泥を可溶化することで、活性汚泥中の微生物の細胞膜が破壊されやすくなり、その結果、液中に放射性物質が溶出しやすくなる。
アルカリ処理により活性汚泥を可溶化する場合、アルカリとしては、例えば水酸化ナトリウムなどが挙げられる。
アルカリの添加量が多くなるほど、すなわちアルカリを添加した後の活性汚泥のpHが高くなるほど、活性汚泥中の微生物の細胞膜はアルカリによる分解反応により破壊されやすくなる。アルカリの添加量は、活性汚泥の固形分100質量部に対して20〜60質量部が好ましく、30〜50質量部がより好ましい。アルカリの添加量が20質量部以上であれば、活性汚泥中の微生物の細胞膜を十分に破壊できる。なお、アルカリの添加量が60質量部を超えても、細胞膜の破壊効果は頭打ちとなる。
アルカリの添加量が多くなるほど、すなわちアルカリを添加した後の活性汚泥のpHが高くなるほど、活性汚泥中の微生物の細胞膜はアルカリによる分解反応により破壊されやすくなる。アルカリの添加量は、活性汚泥の固形分100質量部に対して20〜60質量部が好ましく、30〜50質量部がより好ましい。アルカリの添加量が20質量部以上であれば、活性汚泥中の微生物の細胞膜を十分に破壊できる。なお、アルカリの添加量が60質量部を超えても、細胞膜の破壊効果は頭打ちとなる。
酸化処理により活性汚泥を可溶化する場合、酸化剤を活性汚泥に添加すればよい。酸化剤としては酸化力の強いものであれば特に制限されないが、例えば過酸化水素、過硫酸塩、オゾンなどが挙げられる。
酸化剤の添加量が多くなるほど、活性汚泥中の微生物の細胞膜は酸化剤による酸化分解反応により破壊されやすくなる。酸化剤の添加量は、酸化剤として過酸化水素や過硫酸塩等の薬剤を用いる場合には液状の活性汚泥1Lに対して、酸化剤を添加した後の活性汚泥中の飽和溶存酸素量が3000〜7000mgとなる量が好ましく、より好ましくは4000〜6000mgである。酸化剤の添加量が3000mg以上であれば、活性汚泥中の微生物の細胞膜を十分に破壊できる。なお、酸化剤の添加量が7000mgを超えても、細胞膜の破壊効果は頭打ちとなる。
一方、酸化剤としてオゾン等のガスを用いる場合には液状の活性汚泥1Lに対して、酸化剤を添加した後の活性汚泥の飽和溶存酸素量が4000mg以上となる量が好ましい。酸化剤の添加量が4000mg以上であれば、活性汚泥中の微生物の細胞膜を十分に破壊できる。
酸化剤の添加量が多くなるほど、活性汚泥中の微生物の細胞膜は酸化剤による酸化分解反応により破壊されやすくなる。酸化剤の添加量は、酸化剤として過酸化水素や過硫酸塩等の薬剤を用いる場合には液状の活性汚泥1Lに対して、酸化剤を添加した後の活性汚泥中の飽和溶存酸素量が3000〜7000mgとなる量が好ましく、より好ましくは4000〜6000mgである。酸化剤の添加量が3000mg以上であれば、活性汚泥中の微生物の細胞膜を十分に破壊できる。なお、酸化剤の添加量が7000mgを超えても、細胞膜の破壊効果は頭打ちとなる。
一方、酸化剤としてオゾン等のガスを用いる場合には液状の活性汚泥1Lに対して、酸化剤を添加した後の活性汚泥の飽和溶存酸素量が4000mg以上となる量が好ましい。酸化剤の添加量が4000mg以上であれば、活性汚泥中の微生物の細胞膜を十分に破壊できる。
酸処理により活性汚泥を可溶化する場合、酸としては、例えば塩酸、硫酸などが挙げられる。
酸の添加量が多くなるほど、すなわち酸を添加した後の活性汚泥のpHが低くなるほど、活性汚泥中の微生物の細胞膜は酸による分解反応により破壊されやすくなる。
酸の添加量が多くなるほど、すなわち酸を添加した後の活性汚泥のpHが低くなるほど、活性汚泥中の微生物の細胞膜は酸による分解反応により破壊されやすくなる。
加温処理により活性汚泥を可溶化する場合、活性汚泥を50〜150℃に加温するのが好ましい。50℃以上に加温すれば、活性汚泥中の微生物の細胞膜が破壊されやすくなる。また、詳しくは後述するが、特に大気圧下で化学処理と加温処理とを併用する場合は50〜90℃が好ましく、加圧下で化学処理と加温処理とを併用する場合は100〜150℃が好ましい。
活性汚泥を加温する方法については特に制限されない。
活性汚泥を加温する方法については特に制限されない。
超音波処理により活性汚泥を可溶化する場合、例えば超音波発生装置等を用いて活性汚泥を超音波処理すればよい。
これらアルカリ処理、酸化処理、酸処理、加温処理、超音波処理は1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。2種以上を併用する場合は、同時に行ってもよいし、順次行ってもよい。特に、細胞膜の分解反応をより進行させやすくする点で、アルカリ処理、酸化処理、酸処理等の化学処理は、加温処理と同時に行うことが好ましい。ただし、酸化剤としてオゾンなどのガスを用いて酸化処理する場合、加温処理と同時に行うと活性汚泥に添加したオゾンが揮発してしまい、酸化分解反応が十分に進行しにくくなることがある。従って、酸化処理と加温処理とを同時に行う場合は、酸化剤として過酸化水素や過硫酸塩などの薬剤を用いて酸化処理を行うのが好ましい。
また、超音波処理と、超音波処理以外の処理(他の処理)とを併用する場合、超音波処理と他の処理とを同時に行ってもよいが、特にアルカリ処理、酸化処理、酸処理等の化学処理と超音波処理とを併用する場合は、化学処理を行った後で超音波処理を行うのが好ましい。
また、超音波処理と、超音波処理以外の処理(他の処理)とを併用する場合、超音波処理と他の処理とを同時に行ってもよいが、特にアルカリ処理、酸化処理、酸処理等の化学処理と超音波処理とを併用する場合は、化学処理を行った後で超音波処理を行うのが好ましい。
図1に示す溶出手段20では、アルカリ処理手段21にてアルカリ処理と加温処理を併用して第1の溶出処理を行った後で、酸化処理手段22にて酸化処理と加温処理を併用して第2の溶出処理を行う。
溶出処理の時間は、処理方法の種類や処理温度、活性汚泥の状態などに依存するので、通常は、活性汚泥が可溶化したかどうかを目視にて判断し、活性汚泥が可溶化するまで処理を行う。
なお、処理温度が高いほど処理時間は短くなる傾向にある。また、アルカリ処理や酸処理により活性汚泥を可溶化する場合よりも、酸化処理により活性汚泥を可溶化する場合の方が、処理時間は短くなる傾向にある。また、超音波処理により活性汚泥を可溶化する場合は、通常、5〜30分が好ましく、5〜15分がより好ましい。
なお、処理温度が高いほど処理時間は短くなる傾向にある。また、アルカリ処理や酸処理により活性汚泥を可溶化する場合よりも、酸化処理により活性汚泥を可溶化する場合の方が、処理時間は短くなる傾向にある。また、超音波処理により活性汚泥を可溶化する場合は、通常、5〜30分が好ましく、5〜15分がより好ましい。
また、溶出処理の圧力は、大気圧〜1.5MPaが好ましく、処理方法の種類に応じて決定すればよい。
(固液分離工程)
固液分離工程は、溶出工程の後に液体L1と固体S1とを固液分離手段30によって分離する工程である。
溶出工程の後で液体L1と固体S1とを分離することによって、放射性物質が溶出した液体L1と、放射性物質が除去された可溶化後の活性汚泥を含む固体S1とに分離でき、活性汚泥S0から放射性物質が除去される。
液体L1と固体S1とを分離する方法としては、例えばフィルタを用いる濾過方式、遠心分離方式、膜分離方式などが挙げられる。また、処理される活性汚泥S0の量が少なければ、脱水方式を用いてもよい。
固液分離工程は、溶出工程の後に液体L1と固体S1とを固液分離手段30によって分離する工程である。
溶出工程の後で液体L1と固体S1とを分離することによって、放射性物質が溶出した液体L1と、放射性物質が除去された可溶化後の活性汚泥を含む固体S1とに分離でき、活性汚泥S0から放射性物質が除去される。
液体L1と固体S1とを分離する方法としては、例えばフィルタを用いる濾過方式、遠心分離方式、膜分離方式などが挙げられる。また、処理される活性汚泥S0の量が少なければ、脱水方式を用いてもよい。
(吸着工程)
吸着工程は、固液分離工程により分離した液体L1中の放射性物質を吸着手段40によって吸着材に吸着させる工程である。
吸着工程により、放射性物質は吸着材に吸着されるので、液体L1から放射性物質を除去できる。
吸着工程により放射性物質が除去された除去液L3は、系外へ排出される。
吸着工程は、固液分離工程により分離した液体L1中の放射性物質を吸着手段40によって吸着材に吸着させる工程である。
吸着工程により、放射性物質は吸着材に吸着されるので、液体L1から放射性物質を除去できる。
吸着工程により放射性物質が除去された除去液L3は、系外へ排出される。
(脱水工程)
脱水工程は、固液分離工程により分離した固体S1を脱水手段50によって脱水し、分離液L2と脱水ケーキS2に分離する工程である。
ところで、固液分離工程では、固液分離手段30の性能によっては液体L1と固体S1が完全に分離されず、液体L1の一部が固体S1に付着してしまう場合がある。液体L1には活性汚泥から除去された放射性物質が含まれているので、固体S1に液体L1の一部が付着していると、液体L1に溶出した放射性物質が固体S1に付着していることになる。
このような場合、脱水工程を行えば分離液L2と脱水ケーキS2に分離できるので、固液分離工程において固体S1に液体L1の一部が付着していても、液体L1に溶出した放射性物質が脱水ケーキS2に付着するのを防げる。
脱水工程は、固液分離工程により分離した固体S1を脱水手段50によって脱水し、分離液L2と脱水ケーキS2に分離する工程である。
ところで、固液分離工程では、固液分離手段30の性能によっては液体L1と固体S1が完全に分離されず、液体L1の一部が固体S1に付着してしまう場合がある。液体L1には活性汚泥から除去された放射性物質が含まれているので、固体S1に液体L1の一部が付着していると、液体L1に溶出した放射性物質が固体S1に付着していることになる。
このような場合、脱水工程を行えば分離液L2と脱水ケーキS2に分離できるので、固液分離工程において固体S1に液体L1の一部が付着していても、液体L1に溶出した放射性物質が脱水ケーキS2に付着するのを防げる。
脱水工程を行う場合は、分離した分離液L2を吸着材に吸着させることが好ましい。これにより、分離液L2中に含まれる放射性物質を吸着材にさせ、分離液L2から放射性物質を除去できる。
図1に示す脱水手段50では、分離液L2を固液分離手段30によって分離された液体L1に合流させた後に、吸着手段40の吸着材に吸着させている。
図1に示す脱水手段50では、分離液L2を固液分離手段30によって分離された液体L1に合流させた後に、吸着手段40の吸着材に吸着させている。
<作用効果>
以上説明したように、本発明の放射性物質の除去方法によれば、放射性物質を含む活性汚泥を可溶化して、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させた後、液体と固体とを分離するので、活性汚泥から放射性物質を容易に除去できる。
さらに、放射性物質が溶出した液体を吸着材に吸着させれば、液体から放射性物質を除去することもできる。
以上説明したように、本発明の放射性物質の除去方法によれば、放射性物質を含む活性汚泥を可溶化して、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させた後、液体と固体とを分離するので、活性汚泥から放射性物質を容易に除去できる。
さらに、放射性物質が溶出した液体を吸着材に吸着させれば、液体から放射性物質を除去することもできる。
また、液体と固体とを分離したときに液体の一部が固体に付着しても、この固体を脱水して分離液と脱水ケーキに分離すれば、液体に溶出した放射性物質が脱水ケーキに付着するのを防げる。
さらに、得られた分離液を吸着材に吸着させれば、分離液から放射性物質を除去できる。
さらに、得られた分離液を吸着材に吸着させれば、分離液から放射性物質を除去できる。
放射性物質が除去された活性汚泥は、固体として回収される。また、この固体を脱水すれば、脱水ケーキとして回収することができる。
これら固体や脱水ケーキは、放射性物質の濃度が十分に低減されているので、埋め立て処分はもちろんのこと、堆肥原料やセメント原料などに再利用することもできる。
これら固体や脱水ケーキは、放射性物質の濃度が十分に低減されているので、埋め立て処分はもちろんのこと、堆肥原料やセメント原料などに再利用することもできる。
なお、放射性物質の除去効果をより高めるために、得られた固体や脱水ケーキについて再度溶出工程および固液分離工程を行ってもよい(再処理)。再処理する場合は、固体や脱水ケーキを汚泥貯留手段または可溶化手段に返送すればよい。
再処理の有無は、固体や脱水ケーキ中の放射性物質の濃度を測定して判断すればよい。
再処理の有無は、固体や脱水ケーキ中の放射性物質の濃度を測定して判断すればよい。
<他の実施形態>
本発明の放射性物質の除去方法は、上述した方法に限定されない。
上述した方法では、図1に示すように、汚泥貯留手段10の汚泥貯留槽11に活性汚泥S0を一旦貯留させてから溶出手段20に供給しているが、活性汚泥S0は汚泥貯留槽11に貯留させなくてもよい。ただし、汚泥貯留槽11に活性汚泥S0を一旦貯留させておくと、可溶化工程の前に放射性物質を含まない上澄み液を活性汚泥S0から分離しておくことができるので、固液分離工程における処理量を削減できる。
本発明の放射性物質の除去方法は、上述した方法に限定されない。
上述した方法では、図1に示すように、汚泥貯留手段10の汚泥貯留槽11に活性汚泥S0を一旦貯留させてから溶出手段20に供給しているが、活性汚泥S0は汚泥貯留槽11に貯留させなくてもよい。ただし、汚泥貯留槽11に活性汚泥S0を一旦貯留させておくと、可溶化工程の前に放射性物質を含まない上澄み液を活性汚泥S0から分離しておくことができるので、固液分離工程における処理量を削減できる。
また、図1に示す放射性物質の除去装置1では、溶出手段20がアルカリ処理と加温処理を併用したアルカリ処理手段21と、酸化処理と加温処理を併用した酸化処理手段22とで構成されているが、例えば酸化処理手段22としてオゾン発生装置等を備えたオゾン酸化処理手段を用いてもよい。
また、この例では、溶出工程としてアルカリ処理と加温処理を併用して第1の溶出処理(1回目)を行った後で、酸化処理と加温処理を併用して第2の溶出処理(2回目)を行っているが、上述したように溶出工程としてはアルカリ処理、酸化処理、酸処理、加温処理、超音波処理のいずれか1種を単独で1回または2回以上行ってもよいし、2種以上を併用して1回または2回以上行ってもよい。
溶出処理を1回行う場合は、例えば図2に示すような、アルカリ処理と加温処理を併用したアルカリ処理手段21のみで構成された溶出手段20を具備した放射性物質の除去装置2を用いたり、図3に示すような、酸化処理と加温処理を併用した酸化処理手段22のみで構成された溶出手段20を具備した放射性物質の除去装置3を用いたりすればよい。
また、例えば図4に示すように、アルカリ処理手段21に酸化剤添加手段22cを設けた溶出手段20を備えた放射性物質の除去装置4を用い、アルカリ処理と酸化処理と加温処理とを同時に行ってもよい。
また、例えば図4に示すように、アルカリ処理手段21に酸化剤添加手段22cを設けた溶出手段20を備えた放射性物質の除去装置4を用い、アルカリ処理と酸化処理と加温処理とを同時に行ってもよい。
なお、図2〜4では、アルカリ処理および/または酸化処理と、加温処理とを同時に行っているが、加温せずにアルカリ処理および/または酸化処理のみを行ってもよいし、アルカリや酸化剤を添加せずに加温処理のみを行ってもよい。
また、アルカリ処理手段21および/または酸化処理手段22に超音波発生装置を設け、アルカリ処理および/または酸化処理と、加温処理と、超音波処理とを同時に行ってもよいし、アルカリや酸化剤は添加せず、加温もせずに超音波処理のみ行ってもよい。
さらに、例えば図2のアルカリ添加手段21cに代えて酸添加手段を設け、酸処理を行ってもよい。
また、アルカリ処理手段21および/または酸化処理手段22に超音波発生装置を設け、アルカリ処理および/または酸化処理と、加温処理と、超音波処理とを同時に行ってもよいし、アルカリや酸化剤は添加せず、加温もせずに超音波処理のみ行ってもよい。
さらに、例えば図2のアルカリ添加手段21cに代えて酸添加手段を設け、酸処理を行ってもよい。
一方、溶出処理を2回以上行う場合、その組合せは図1に示すようなアルカリ処理と酸化処理に限定されず、例えばアルカリ処理と酸処理、酸化処理と酸処理、アルカリ処理と酸化処理と酸処理などでもよい。溶出処理の順序は特に限定されず、例えば図1においてアルカリ処理手段21と酸化処理手段22とを入れ替えてもよい。
さらに、アルカリ処理、酸化処理、酸処理等の化学処理や加温処理を1回以上行った後で、超音波処理等の機械処理を行ってもよい。
さらに、アルカリ処理、酸化処理、酸処理等の化学処理や加温処理を1回以上行った後で、超音波処理等の機械処理を行ってもよい。
また、図1に示す放射性物質の除去装置1では、脱水手段50により分離した分離液L2を固液分離手段30によって分離された液体L1に合流させた後に、吸着手段40の吸着材に吸着させているが、分離液L2は液体L1に合流させずに直接、吸着手段40の吸着材に吸着させてもよいし、吸着手段40とは別に吸着材を用意し、この吸着材に分離液L2を吸着させてもよい。
さらに、分離液L2は未処理の活性汚泥S0に添加してもよいし、汚泥貯留手段10、溶出手段20、固液分離手段30のいずれかに供給してもよい。
さらに、分離液L2は未処理の活性汚泥S0に添加してもよいし、汚泥貯留手段10、溶出手段20、固液分離手段30のいずれかに供給してもよい。
以下、本発明について実施例を挙げて具体的に説明する。ただし、本発明はこれらに限定されるものではない。
なお、以下の実施例および比較例では、セシウムの液中への溶出率を求めた。セシウムの溶出率は、セシウムの同位体の種類には影響を受けにくいと考えられるため、実施例および比較例は便宜上、安定同位体であるセシウム133(133Cs)を用いて行った。
なお、以下の実施例および比較例では、セシウムの液中への溶出率を求めた。セシウムの溶出率は、セシウムの同位体の種類には影響を受けにくいと考えられるため、実施例および比較例は便宜上、安定同位体であるセシウム133(133Cs)を用いて行った。
[セシウム含有活性汚泥の馴養]
表1に示す条件にて回分式活性汚泥処理を行い、以下のようにして活性汚泥中にセシウムを蓄積させた。なお、原水として、水道水で希釈した調整豆乳(16g/L)を用いた。この原水中のセシウム濃度は50ppbであった。
容量30Lの活性汚泥に原水15Lを加え、15時間曝気した後、2L排出し、残りを1時間静置して活性汚泥を沈降させた後、上澄み液を13L排水した。この処理操作を1サイクルとする。
ついで、13Lの上澄み液を排出した後の残渣に原水15Lを加え、同様の処理操作を合計21サイクル行い、活性汚泥を馴養した。21サイクル目の処理操作が終了した後の活性汚泥をセシウム溶出試験用の試料として用いた。
表1に示す条件にて回分式活性汚泥処理を行い、以下のようにして活性汚泥中にセシウムを蓄積させた。なお、原水として、水道水で希釈した調整豆乳(16g/L)を用いた。この原水中のセシウム濃度は50ppbであった。
容量30Lの活性汚泥に原水15Lを加え、15時間曝気した後、2L排出し、残りを1時間静置して活性汚泥を沈降させた後、上澄み液を13L排水した。この処理操作を1サイクルとする。
ついで、13Lの上澄み液を排出した後の残渣に原水15Lを加え、同様の処理操作を合計21サイクル行い、活性汚泥を馴養した。21サイクル目の処理操作が終了した後の活性汚泥をセシウム溶出試験用の試料として用いた。
なお、表1中、「BOD」は生物化学的酸素要求量、「MLSS」は活性汚泥浮遊物質、「HRT」は水理学的滞留時間、「SRT」は汚泥滞留時間である。
[実施例1]
先に馴養したセシウム含有活性汚泥を用いて、以下のようにしてセシウム溶出試験を行った。
まず、セシウム含有活性汚泥を、MLSSが10000mg/L程度になるまで濃縮した。この濃縮物400mLに濃度40質量%の水酸化ナトリウム(NaOH)を40%対DS(濃縮物の固形分100質量部に対して40質量部)添加し、処理温度:50℃、処理圧力:大気圧、処理時間:180分の処理条件で化学処理1(アルカリ処理と加温処理の併用)を行い、活性汚泥を可溶化させ、活性汚泥中のセシウムを溶出させた(溶出工程)。その後、遠心分離機を用いて液体と固体とを分離した(固液分離工程)。溶出処理条件を表2に示す。
固液分離前の固液中のMLSSおよびセシウム濃度と、固液分離後の液体中のセシウム濃度(溶出セシウム濃度)を測定した。なお、MLSSは「下水試験方法」(社団法人日本下水道協会、1997年版)に記載された「遠心分離法」に準拠して測定した。一方、セシウム濃度はJIS K 0133に準拠し、高周波プラズマ質量分析通則により、測定サンプルを硝酸分解した後、その分解溶液中のセシウム濃度をICP−MS法にて測定することにより求めた。
また、下記式よりセシウムの溶出率を求めた。これらの結果を表3に示す。
溶出率(%)=(液体中の溶出セシウム濃度/固液中のセシウム濃度)×100
先に馴養したセシウム含有活性汚泥を用いて、以下のようにしてセシウム溶出試験を行った。
まず、セシウム含有活性汚泥を、MLSSが10000mg/L程度になるまで濃縮した。この濃縮物400mLに濃度40質量%の水酸化ナトリウム(NaOH)を40%対DS(濃縮物の固形分100質量部に対して40質量部)添加し、処理温度:50℃、処理圧力:大気圧、処理時間:180分の処理条件で化学処理1(アルカリ処理と加温処理の併用)を行い、活性汚泥を可溶化させ、活性汚泥中のセシウムを溶出させた(溶出工程)。その後、遠心分離機を用いて液体と固体とを分離した(固液分離工程)。溶出処理条件を表2に示す。
固液分離前の固液中のMLSSおよびセシウム濃度と、固液分離後の液体中のセシウム濃度(溶出セシウム濃度)を測定した。なお、MLSSは「下水試験方法」(社団法人日本下水道協会、1997年版)に記載された「遠心分離法」に準拠して測定した。一方、セシウム濃度はJIS K 0133に準拠し、高周波プラズマ質量分析通則により、測定サンプルを硝酸分解した後、その分解溶液中のセシウム濃度をICP−MS法にて測定することにより求めた。
また、下記式よりセシウムの溶出率を求めた。これらの結果を表3に示す。
溶出率(%)=(液体中の溶出セシウム濃度/固液中のセシウム濃度)×100
[実施例2]
溶出工程において、化学処理1の後、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
溶出工程において、化学処理1の後、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[実施例3]
化学処理1の処理温度および処理時間を表2示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
化学処理1の処理温度および処理時間を表2示すように変更した以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[実施例4]
化学処理1の処理温度および処理時間を表2示すように変更し、さらに化学処理1の後、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
化学処理1の処理温度および処理時間を表2示すように変更し、さらに化学処理1の後、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[実施例5]
化学処理1の代わりに、溶出工程において、濃縮物に濃度35質量%の過酸化水素(H2O2)を5000mg−O/L(過酸化水素を添加した後の活性汚泥中の飽和溶存酸素量が5000mgとなる量)添加し、処理温度:150℃、処理圧力:1.5MPa、処理時間:5分の処理条件で化学処理2(酸化処理と加温処理の併用)を行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
化学処理1の代わりに、溶出工程において、濃縮物に濃度35質量%の過酸化水素(H2O2)を5000mg−O/L(過酸化水素を添加した後の活性汚泥中の飽和溶存酸素量が5000mgとなる量)添加し、処理温度:150℃、処理圧力:1.5MPa、処理時間:5分の処理条件で化学処理2(酸化処理と加温処理の併用)を行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[実施例6]
溶出工程において、化学処理2の後、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例5と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
溶出工程において、化学処理2の後、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例5と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[実施例7]
化学処理1において、濃縮物400mLに水酸化ナトリウムを添加した後、濃度35質量%の過酸化水素を5000mg−O/L(過酸化水素を添加した後の活性汚泥中の飽和溶存酸素量が5000mgとなる量)添加し、処理温度:150℃、処理圧力:1.5MPa、処理時間:5分の処理条件に変更した以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
化学処理1において、濃縮物400mLに水酸化ナトリウムを添加した後、濃度35質量%の過酸化水素を5000mg−O/L(過酸化水素を添加した後の活性汚泥中の飽和溶存酸素量が5000mgとなる量)添加し、処理温度:150℃、処理圧力:1.5MPa、処理時間:5分の処理条件に変更した以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[実施例8]
化学処理1の代わりに、溶出工程において、濃縮物にオゾン(O3)を5000mg−O/L(オゾンを添加した後の活性汚泥中の飽和溶存酸素量が5000mgとなる量)添加し、処理温度:室温、処理圧力:大気圧、処理時間:720分の処理条件で化学処理3(酸化処理)を行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
化学処理1の代わりに、溶出工程において、濃縮物にオゾン(O3)を5000mg−O/L(オゾンを添加した後の活性汚泥中の飽和溶存酸素量が5000mgとなる量)添加し、処理温度:室温、処理圧力:大気圧、処理時間:720分の処理条件で化学処理3(酸化処理)を行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[実施例9]
溶出工程において、化学処理3の後、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例8と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
溶出工程において、化学処理3の後、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例8と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[実施例10]
溶出工程において、化学処理1の代わりに、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
溶出工程において、化学処理1の代わりに、機械処理として周波数20kHz、出力240Wの超音波処理を10分行った以外は、実施例1と同様にしてセシウム溶出試験を行った。結果を表3に示す。
[比較例1]
セシウム含有活性汚泥を、MLSSが10000mg/L程度になるまで濃縮した後、遠心分離機を用いて液体と固体とを分離した(固液分離工程)。
固液分離前の固液(濃縮物)中のMLSSおよびセシウム濃度と、固液分離後の液体中のセシウム濃度(溶出セシウム濃度)を測定し、セシウムの溶出率を求めた。これらの結果を表3に示す。
セシウム含有活性汚泥を、MLSSが10000mg/L程度になるまで濃縮した後、遠心分離機を用いて液体と固体とを分離した(固液分離工程)。
固液分離前の固液(濃縮物)中のMLSSおよびセシウム濃度と、固液分離後の液体中のセシウム濃度(溶出セシウム濃度)を測定し、セシウムの溶出率を求めた。これらの結果を表3に示す。
[比較例2]
セシウム含有活性汚泥を、MLSSが10000mg/L程度になるまで濃縮した。この濃縮物に純水を加え、遠心洗浄した。
上澄み液を除去した後、再度純水を加えて、固液中のMLSSおよびセシウム濃度を測定した。ついで、遠心洗浄して固体と液体とを分離し、液体(上澄み液)中のセシウム濃度(溶出セシウム濃度)を測定した。また、セシウムの溶出率を求めた。これらの結果を表3に示す。
セシウム含有活性汚泥を、MLSSが10000mg/L程度になるまで濃縮した。この濃縮物に純水を加え、遠心洗浄した。
上澄み液を除去した後、再度純水を加えて、固液中のMLSSおよびセシウム濃度を測定した。ついで、遠心洗浄して固体と液体とを分離し、液体(上澄み液)中のセシウム濃度(溶出セシウム濃度)を測定した。また、セシウムの溶出率を求めた。これらの結果を表3に示す。
表3から明らかなように、実施例1〜10の場合、セシウムの溶出率は90%以上と高かった。
すなわち、実施例1〜10の場合は固液分離前の固液中の全セシウムのうちの90%以上が、液中に溶出していることが分かった。
すなわち、実施例1〜10の場合は固液分離前の固液中の全セシウムのうちの90%以上が、液中に溶出していることが分かった。
一方、溶出工程を行わなかった比較例1の場合、セシウムの溶出率は50%であった。
また、溶出工程の代わりに洗浄を行った比較例2の場合、セシウムの溶出率は12.5%であった。
すなわち、比較例1、2の場合は固液分離前の固液中の全セシウムのうちの50%以上が液中には溶出しておらず、活性汚泥(固体)に取り込まれたままであることが分かった。
なお、比較例2の方が比較例1よりもセシウムの溶出率が低いことから、セシウム含有活性汚泥の馴養に用いた原水由来のセシウムが、セシウム含有活性汚泥の表面にも付着していると推測できる。比較例2の場合は、セシウム含有活性汚泥の表面に付着したセシウムが1回目の遠心洗浄において除去されたため、固液中のセシウム濃度が、実施例1〜10や比較例1に比べて低かったと考えられる。
また、溶出工程の代わりに洗浄を行った比較例2の場合、セシウムの溶出率は12.5%であった。
すなわち、比較例1、2の場合は固液分離前の固液中の全セシウムのうちの50%以上が液中には溶出しておらず、活性汚泥(固体)に取り込まれたままであることが分かった。
なお、比較例2の方が比較例1よりもセシウムの溶出率が低いことから、セシウム含有活性汚泥の馴養に用いた原水由来のセシウムが、セシウム含有活性汚泥の表面にも付着していると推測できる。比較例2の場合は、セシウム含有活性汚泥の表面に付着したセシウムが1回目の遠心洗浄において除去されたため、固液中のセシウム濃度が、実施例1〜10や比較例1に比べて低かったと考えられる。
以上の結果より、本発明であれば、活性汚泥を可溶化させることで活性汚泥中のセシウムが液中に溶出し、活性汚泥から放射性物質を除去できることが示された。
[試験例]
以下、試験例について説明する。
以下の試験例では、液中に溶出した放射性セシウムを吸着材が吸着できるかを確認するために行った。
以下、試験例について説明する。
以下の試験例では、液中に溶出した放射性セシウムを吸着材が吸着できるかを確認するために行った。
放射性セシウム134(134Cs)および放射性セシウム137(137Cs)を含む活性汚泥を焼却した焼却灰100gを0.1molの塩酸1Lに添加し、1.5時間撹拌させた後、沈殿分離により固体と液体とに固液分離した。分離した液体500mLを0.45μmの濾紙で濾過し、濾液を試験液として用いた。
この試験液中の134Cs濃度および137Cs濃度を、ゲルマニウム半導体検出器を用いて測定した結果、134Cs濃度は15.9Bq/L、137Cs濃度は21.4Bq/Lであった。これらの結果を表4に示す。
この試験液中の134Cs濃度および137Cs濃度を、ゲルマニウム半導体検出器を用いて測定した結果、134Cs濃度は15.9Bq/L、137Cs濃度は21.4Bq/Lであった。これらの結果を表4に示す。
この試験液に1cm×1cmの吸着材を5枚浸漬させ、24時間撹拌して吸着処理を行った。ついで、吸着材を取り除き、吸着処理後の試験液について134Cs濃度および137Cs濃度を、ゲルマニウム半導体検出器を用いて測定し、下記式よりセシウムの除去率を求めた。結果を表4に示す。
除去率(%)={(吸着処理前の試験液中のセシウム濃度−吸着処理後の試験液中のセシウム濃度)/吸着処理前の試験液中のセシウム濃度}×100
除去率(%)={(吸着処理前の試験液中のセシウム濃度−吸着処理後の試験液中のセシウム濃度)/吸着処理前の試験液中のセシウム濃度}×100
なお、吸着処理には、以下のようにして製造した吸着材を用いた。
まず、不織布に放射線を照射して反応活性点を生成させた。放射線照射は、電子線を用いて窒素雰囲気下でトータル線量が200kGyになる条件で行った。
ついで、放射線照射した不織布の存在下、モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェートと、ジ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェートの混合モノマー(モノ/ジ=70質量%/30質量%)を10質量%の濃度で、メタノールと純水の混合溶媒(メタノール/純水=10質量%/90質量%)中で、60℃で12時間グラフト重合させ、不織布にグラフト鎖が導入した吸着材を得た。
まず、不織布に放射線を照射して反応活性点を生成させた。放射線照射は、電子線を用いて窒素雰囲気下でトータル線量が200kGyになる条件で行った。
ついで、放射線照射した不織布の存在下、モノ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェートと、ジ(2−メタクリロイルオキシエチル)アシッドホスフェートの混合モノマー(モノ/ジ=70質量%/30質量%)を10質量%の濃度で、メタノールと純水の混合溶媒(メタノール/純水=10質量%/90質量%)中で、60℃で12時間グラフト重合させ、不織布にグラフト鎖が導入した吸着材を得た。
表4から明らかなように、液中に溶出した放射性セシウムは、吸着材に吸着されることが分かった。
従って、放射性物質を含む活性汚泥を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させた後、液体と固体とを分離し、分離した液体中の放射性物質を吸着材に吸着させることで、液体から放射性物質を除去できることが示された。
従って、放射性物質を含む活性汚泥を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させた後、液体と固体とを分離し、分離した液体中の放射性物質を吸着材に吸着させることで、液体から放射性物質を除去できることが示された。
1:放射性物質の除去装置、10:汚泥貯留手段、11:汚泥貯留槽、20:溶出手段、21:アルカリ処理手段、21a:第1の処理槽、21b:撹拌機、21c:アルカリ添加手段、22:酸化処理手段、22a:第2の処理槽、22b:撹拌機、22c:酸化剤添加手段、30:固液分離手段、40:吸着手段、50:脱水手段、S0:活性汚泥、S1:固体、S2:脱水ケーキ、L1:液体、L2:分離液、L3:除去液。
Claims (6)
- 放射性物質を含む活性汚泥から放射性物質を除去する方法であって、
前記活性汚泥を可溶化し、活性汚泥中の放射性物質を液中に溶出させる溶出工程と、
溶出工程の後に液体と固体とを分離する固液分離工程とを有することを特徴とする放射性物質の除去方法。 - 固液分離工程により分離した液体中の放射性物質を吸着材に吸着させる吸着工程を有することを特徴とする請求項1に記載の放射性物質の除去方法。
- 固液分離工程により分離した固体を脱水し、分離液と脱水ケーキに分離する脱水工程を有し、脱水工程により分離した分離液を吸着材に吸着させることを特徴とする請求項1または2に記載の放射性物質の除去方法。
- 前記放射性物質がセシウムであることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の放射性物質の除去方法。
- 活性汚泥を可溶化する方法が、アルカリ処理、酸化処理、酸処理、加温処理、超音波処理からなる群より選ばれる1種以上の方法であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の放射性物質の除去方法。
- 前記吸着材が、高分子基材の存在下で反応性モノマーがグラフト重合したグラフト物であることを特徴とする請求項2または3に記載の放射性物質の除去方法。
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JP2012019184A JP2013156227A (ja) | 2012-01-31 | 2012-01-31 | 放射性物質の除去方法 |
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Cited By (3)
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JP2014130093A (ja) * | 2012-12-28 | 2014-07-10 | Eu-Bs Co Ltd | 放射性セシウム回収方法 |
JP2016065729A (ja) * | 2014-09-23 | 2016-04-28 | 前田建設工業株式会社 | 放射性物質を含有した汚泥の脱水固化装置 |
JP2022052694A (ja) * | 2020-09-23 | 2022-04-04 | チン ツェン ファン | 廃棄イオン交換樹脂の湿式分解廃液によって硬化可能スラリーを調製し、他の廃棄物を固化/固定することに用いる方法、及び廃棄イオン交換樹脂及び有機物の改良された湿式酸化方法 |
-
2012
- 2012-01-31 JP JP2012019184A patent/JP2013156227A/ja active Pending
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