JP2014071025A

JP2014071025A - 固液分離方法および固液分離装置

Info

Publication number: JP2014071025A
Application number: JP2012217995A
Authority: JP
Inventors: Tsuneo Omura; 恒雄大村; Hiroshi Okabe; 寛史岡部; Shinichi Makino; 新一牧野; Kazuya Yamada; 和矢山田; Rei Chiba; 怜千葉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2012-09-28
Filing date: 2012-09-28
Publication date: 2014-04-21

Abstract

【課題】固液分離時間を長時間化させることなく、様々の粒子径を持ち高濃度の固形分を含有する固液懸濁液を固液分離可能な技術を提供する。
【解決手段】第１の固液分離装置５０Ａは、液体７は通過するが固形分１１は通過しないろ布で作られる凹型状のろ布部を有し、このろ布部の上端から内容物が溢流しない高さを持つ内部容器１と内部容器１を収容する外部容器２とを有する固液分離槽３と、内部容器１に固液懸濁液１２を導入する固液懸濁液供給ライン５と、固液分離槽３内で固液懸濁液１２から固液分離して得られる液体７を固液分離槽３から外部へ抜き出す液体抜出ライン８と、を具備する。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質に汚染された物質を湿式溶離法により除染した後の物質を固液分離する固液分離方法および固液分離装置に関する。

放射性物質が広範囲に飛散するような事態が生じた場合、放射性物質およびその放射性核種は広範囲にわたって耕作地などの土壌、建築物、河川などに付着または吸収されることになり、放射性物質による汚染が引き起こされる。放射性物質により土壌や河川が汚染されると、そこで栽培される農作物や生息する魚介類に放射性物質が蓄積され、経口摂取による内部被ばくが懸念される。

放射性核種として想定される物質には、例えば、放射性セシウム（Ｃｓ）の¹³⁴Ｃｓや¹³⁷Ｃｓがある。¹³⁷Ｃｓは半減期が約３０．２年と長く、汚染状態を放置しておくと、長期にわたり一般公衆が被ばくする可能性が高まる。そのため、汚染土壌から放射性物質を除去する技術の開発が求められている。

また、焼却により放射性物質の濃度が高くなった焼却灰、焼却飛灰などの処理方法は確立されておらず、課題となっていることから、湿式分級法、溶融処理法、湿式溶離法などの被ばく線量低減方法や除染方法の研究開発が進められている（例えば、平成２３年度「除染技術実証試験事業」等）。

湿式溶離法は、水、酸性溶液、アルカリ性溶液などを用いて対象物質から放射性物質やその化合物（以下、「放射性物質等」と称する。）を溶解させ、水溶液中に抽出する方法である。除染率が低い対象は、繰り返し溶離することにより除染率向上が期待できる（非特許文献１参照）。

溶離後は、放射性物質等を溶離した後の対象物質と溶離液とを固液分離し、溶離液中の放射性物質を吸着剤などにより回収することで埋設処分が可能となるメリットがある。

また、湿式溶離法は、溶離液を変更することにより様々な対象を除染できることから特に注目されている。溶離液としては、シュウ酸や水が有望視されている。

湿式溶離法による除染速度は、主に対象物質から放射性物質等を溶離する時間と、放射性物質等を溶離した後の対象物質と溶離液とを固液分離する時間と、溶離液中の放射性物質を吸着剤などに吸着する時間に依存する。

固液分離方法は、ろ過法、圧搾法、沈降分離法、遠心分離法、浮上分離法などに大別される。

ろ過法は、細孔を有するろ布やフィルタに固液懸濁液を接触させ、清澄液と固形分とに分離する方法である。細孔径が大きいほど排液時間が速くなる一方、清澄液に含まれる固形分量が増加する。そのため、最適な細孔径とろ過面積とを選定することが課題となる。

圧搾法は、ろ過法に類似した固液分離方法であり、スラリー等の固液懸濁液を液体は通過するが、固体を通過させない隔壁内に収容し、これを圧縮脱水して圧縮ケークと液体とに分離する方法である。隔壁にはろ布をセットするのが通例であり、最適な細孔経とろ過面積とを選定することが課題となる。

沈降分離法、遠心分離法、浮上分離法は、いずれも固体と液体の比重差を利用した固液分離方法である。そのため比重差が小さいと分離に掛かる時間が長くなる問題がある。

一般的に固液分離工程では、これらのいずれかの方法またはいくつかの方法を組み合わせた方法が適用される。

例えば、特許文献１では、土粒子、汚染物質および含有水からなる汚染土壌に水を加えてスラリーとした後、沈降分離により沈降分離槽の上部から上澄み液を連続回収し、固液分離槽の下部から土を連続回収する方法を提案している。

また、特許文献２では、原水中のＳＳ、ＢＯＤ等の懸濁物質をろ材を用いたろ過による固液分離を提案しており、凝集剤沈殿工程を組み込むことで、懸濁物質の除去性能を向上させている。

特許第４３７２０６７号公報特開２００７−２２９６５８号公報

日本原子力学会「２０１２年春の年会」、Ｌ０９、福井大学、２０１２年３月１９日

しかしながら、特許文献１に記載される方法では、粒子径が大きい固形分については短時間で分離できるが粒子径が小さい固形分については沈降速度が小さくなるため、沈降分離に掛かる時間が長くなってしまうという課題がある。

また、特許文献２に記載される方法では、懸濁物質を沈殿させることで、ろ材の表面に懸濁物質のケーク層が生成されることとなり、ろ過に時間がかかるという課題がある。特に、放射性物質に汚染された土壌、汚泥、焼却灰、焼却飛灰の湿式処理では、固形分濃度を高くしなければ、放射性物質を含む溶離液量が増大するため、高い固形分濃度での固液分離、すなわち、時間を長く掛けて固液分離する必要が生じる。

本発明は、上述の事情を考慮してなされたものであり、固液分離時間を長時間化させることなく、様々の粒子径を持ち高濃度の固形分を含有する固液懸濁液を固液分離可能な固液分離方法および固液分離装置を提供することを目的とする。

本発明の実施形態に係る固液分離方法は、上述した課題を解決するため、液体は通過するが固形分は通過しないろ布で作られており上端から内容物が溢流しない高さを持つ内部容器と、この内部容器を収容する外部容器とを有する固液分離槽の前記内部容器に固液懸濁液を導入し、前記固液分離槽内で固液懸濁液を放置して固形分と液体とに固液分離した後、前記液体を抜き出す際に、前記液体の上澄み液を前記内部容器の側面のろ布によってろ過させて前記内部容器から排出することを特徴とする。

本発明の実施形態に係る固液分離装置は、上述した課題を解決するため、液体は通過するが固形分は通過しないろ布で作られる凹型状のろ布部を有し、このろ布部の上端から内容物が溢流しない高さを持つ内部容器と、この内部容器を収容する外部容器とを有する固液分離槽と、前記内部容器に固液懸濁液を導入する固液懸濁液供給ラインと、前記固液分離槽内で固液懸濁液から固液分離して得られる液体を前記固液分離槽から外部へ抜き出す液体抜出ラインと、を具備することを特徴とする。

本発明によれば、固液分離時間を長時間化させることなく、様々の粒子径を持ち高濃度の固形分を含有する固液懸濁液を固液分離することができる。

本発明の第１の実施形態に係る固液分離装置の説明図であり、（Ａ）は第１の固液分離装置の全体構成を示す概略図、（Ｂ）は固液分離槽の矢印Ｘ方向からの矢視図。本発明の第２の実施形態に係る固液分離装置の概略図。本発明の第３の実施形態に係る固液分離装置の概略図。本発明の第４の実施形態に係る固液分離装置の概略図。

本発明の実施形態に係る固液分離装置および固液分離方法について、図面を参照して説明する。

本発明の実施形態に係る固液分離装置および固液分離方法は、放射性物質に汚染された土壌、汚泥、焼却灰、焼却飛灰等の物質を湿式溶離法により除染した後の物質を固液分離する際に使用される。

[第１の実施形態]
＜構成＞
図１は、本発明の第１の実施形態に係る固液分離装置の一例である第１の固液分離装置５０Ａの説明図であり、図１（Ａ）は第１の固液分離装置５０Ａの全体構成を示す概略図、（Ｂ）は固液分離槽３の矢印Ｘ方向からの矢視図である。

第１の固液分離装置５０Ａは、例えば、内部容器１と、内部容器１を収容する外部容器２を有する二重容器で構成される固液分離槽３と、固液懸濁液１２を内部容器１に導入する固液懸濁液供給ライン５と、固液分離槽３から液体７を外部へ抜き出す液体抜出ライン８と、を具備する。

固液分離槽３の内部容器１は、液体７は通過するが固形分１１は通過させないろ布を凹型状に形成したろ布部を有し、このろ布部の上端、すなわち、内部容器１の上端から固形分１１および液体７が懸濁状態にある固液懸濁液１２を溢流させない程度の高さが確保される。

ここで、液体７とは、水、酸性溶液、アルカリ溶液を意味する。酸性溶液としては、例えば、シュウ酸溶液が挙げられる。アルカリ溶液としては、例えば、硫酸アンモニウム水溶液が挙げられる。

また、固形分１１とは、例えば、土壌や汚泥等の放射性物質が付着または吸収する可能性がある固体状の物質、並びに、その焼却灰および焼却飛灰を意味し、放射性物質で汚染されたものも含む。

ろ布は、プロセス条件の温度や液体への耐性、濡れ性が良好であることが望まれるため、第１の固液分離装置５０Ａでは、例えば、ポリプロピレンを材料とするろ布が使用される。また、ポリプロピレン以外にも、例えば、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロンなどは、プロセス条件の温度や液体への耐性、濡れ性が良好であり、これらをポリプロピレンの代わりにろ布の材料として使用することができる。

ろ布の孔径としては、液体７は通過するが固形分１１は通過しないような構造、例えば、固形分１１の粒子径ｄがｄ１＜ｄ＜ｄ２であった場合、孔径がｄ１以下である網目状のケースが望まれる。

ろ布の孔径が小さすぎると、固形分１１のつまりや液体７の排出時間が長くなるため、ろ布の孔径ｄはｄ１よりも若干大きいｄ３とすることができる。ここで、ｄ３は固形物の質量基準粒子径積算分布の下方側１／１００における粒子径に等しいものとする。

固液分離槽３の底面には、内部容器１を通過して外部容器２内に溜まった液体７を外部へ抜き出す液体抜出ライン８が取り付けられている。また、液体抜出ライン８には、液体抜出ライン８を開閉する液体抜出用弁９が取り付けられている。

固液懸濁液１２から分離された液体７は、液体抜出ライン８を通って固液分離槽３の外部へ排出され、液体回収槽１０内に回収される。

固液懸濁液貯槽４は、固液分離前の固液懸濁液１２を貯留する槽である。固液懸濁液１２は固液懸濁液供給装置６によって固液懸濁液貯槽４から固液懸濁液供給ライン５を通って固液分離槽３の内部容器１内に供給される。

なお、内部容器１および外部容器２の大きさや形状には特に制限はないが、内部容器１と外部容器２の隙間部分の容積が小さい方が望ましい。

また、図１に示される内部容器１および外部容器２は、いずれも断面形状が円形状であるが、内部容器１を収容した状態で外部容器２を配置可能であれば、任意である。例えば、内部容器１や外部容器２の断面形状は多角形状に構成されても良い。また、内部容器１の断面が多角形状に、外部容器２の断面形状が円形状に構成されていても良い。

さらに、図１に示される内部容器１および外部容器２は、上部が開放された開放系の構成となっているが、固形分１１の回収が可能であれば非開放系の構成でも良い。例えば、開閉が可能な蓋（図示せず）をつけても良い。

さらにまた、内部容器１は、必ずしも全体が液体７は通過するが固形分１１は通過させないろ布で構成されている必要はなく、一部が金属で構成されていても良い。例えば、内側にろ布部を設置したかご状の構造物であって、当該構造物が液体の通過の抵抗にならないような貫通口が側面、底面を含む全面にあり、かつ十分な強度を有するもの（例えば金網状やパンチングメタル）であっても良い。

このように構成される第１の固液分離装置５０Ａは、固液懸濁液貯槽４から内部容器１内に導入された固液懸濁液を固液分離し、固形分１１をほとんど含まない液体７を液体抜出ライン８から排出する、いわゆるバッチ式の固液分離装置になっている。

固形分１１の回収は、内部容器１を外部容器２内から外へ取り出し、別途用意される固形分回収槽（図を省略）内で内部容器１を天地反転させて行う。このとき、水等の洗浄液により内部容器１を洗浄し、固形分１１を回収しても良い。

なお、第１の固液分離装置５０Ａにおいて、固液分離槽３や固液懸濁液貯槽４を加熱する加熱装置１３（１３ａ，１３ｂ）が、適宜、追設されていても良い。固液分離槽３を加熱する固液分離槽用加熱装置１３ａは、固液分離槽３の外側および内側の少なくとも一方の側に取り付けられていれば良い。同様に、固液懸濁液貯槽４を加熱する固液懸濁液貯槽用加熱装置１３ｂについても、固液懸濁液貯槽４の外側および内側の少なくとも一方の側に取り付けられていれば良い。

また、第１の固液分離装置５０Ａにおいても、後述する第２の固液分離装置５０Ｂのように、固液分離槽３の内部を撹拌する撹拌装置１４（図２）を、固液分離槽３や固液懸濁液貯槽４に、適宜、追設しても良い。

＜作用＞
次に、第１の固液分離装置５０Ａの作用について説明する。
第１の固液分離装置５０Ａを用いて固液分離方法を実施するに当たり、まず、液体７は通過するが固形分１１は通過させないろ布を凹型状に形成したろ布部を有する内部容器１を外部容器２内に配置（収容）しておく。この状態で、固液懸濁液供給装置６を稼働させる。すると、固液懸濁液貯槽４内に貯留される固液懸濁液１２は固液懸濁液供給ライン５を通って固液分離槽３の内部容器１内に導入される。

この時、必要により固液分離槽用加熱装置１３ａや固液懸濁液貯槽用加熱装置１３ｂを稼働させて固液懸濁液１２の温度を調整する。温度調整によって、固液懸濁液１２の粘性係数を小さくすれば、固形分１１の沈降時間を短くすることができる。

放射性物質で汚染された固形分１１と液体７とを懸濁させることにより、固液懸濁液１２から分離回収した液体７には放射性物質が含まれる。液体抜出ライン８から排出される液体７は、固形分１１をほとんど含まない清浄な液体となる。

＜効果＞
第１の固液分離装置５０Ａおよび第１の固液分離装置５０Ａを用いた固液分離方法によれば、固液懸濁液１２中の液体７を液体抜出ライン８から排出し、固形分１１を固形分回収槽で回収されるため、液体７をほとんど含まない固形分１１を回収することができる。

また、第１の固液分離装置５０Ａおよび第１の固液分離装置５０Ａを用いた固液分離方法によれば、内部容器１がろ布を通して内部容器１の底面のみならず側面からも液体７を排出可能に構成されるため、短時間で液体７をほとんど含まない固形分１１を回収することができる。

[第２の実施形態]
＜構成＞
図２は、本発明の第２の実施形態に係る固液分離装置の一例である第２の固液分離装置５０Ｂの概略図である。

第２の固液分離装置５０Ｂは、第１の固液分離装置５０Ａに対して、固液分離槽３の内部容器１の内部を攪拌する攪拌装置１４と、凝集剤１５を溜めておく凝集剤貯槽１６と、凝集剤供給ライン１７と、凝集剤供給装置１８と、をさらに具備する点で相違するが、その他の点は第１の固液分離装置５０Ａと実質的に相違しない。そこで、第２の実施形態では、第１の固液分離装置５０Ａに対する相違点を中心に説明し、第１の固液分離装置５０Ａの構成要素と相違しない構成要素については、同じ符号を付して説明を省略または簡略する。

攪拌装置１４は、槽内の内容物を攪拌する機能を有する装置である。第２の固液分離装置５０Ｂでは、少なくとも、固液分離槽３の内部容器１に導入される内容物を攪拌する攪拌装置１４が設けられる。なお、図２には示されていないが、第２の固液分離装置５０Ｂでは、固液懸濁液貯槽４に貯留される固液懸濁液１２を攪拌する攪拌装置１４を追設しても良い。

凝集剤１５は、内部容器１の側面、すなわち、ろ布の表面に固形分１１のケーク層が形成されるのを防止するために固液懸濁液１２に添加される。凝集剤１５は、凝集剤供給装置１８によって凝集剤貯槽１６から凝集剤供給ライン１７を通って内部容器１内に供給される。

このように構成される第２の固液分離装置５０Ｂは、固液懸濁液供給装置４で内部容器１内に導入された固液懸濁液と凝集剤供給装置１８で内部容器１内に導入された凝集剤１５とを攪拌装置１４で攪拌した後、攪拌装置１４を停止して固形分１１を沈降分離させ、固形分１１をほとんど含まない液体７を液体抜出ライン８で排出する、いわゆるバッチ式の固液分離装置になっている。

＜作用＞
次に、第２の固液分離装置５０Ｂの作用について説明する。
第２の固液分離装置５０Ｂを用いて固液分離方法を実施するに当たり、まず、液体７は通過するが固形分１１は通過させないろ布を凹型状に形成したろ布部を有する内部容器１を外部容器２内に配置（収容）しておく。この状態で、固液懸濁液供給装置６を稼働させて、固液懸濁液貯槽４内に貯留される固液懸濁液１２を固液分離槽３の内部容器１内に導入する。

続いて、凝集剤１５を凝集剤貯槽１６に入れておき、凝集剤供給装置１８を稼働させる。すると、凝集剤貯槽１６に貯留される凝集剤１５は凝集剤供給ライン１７を通って固液分離槽３の内部容器１内に導入される。

続いて、攪拌装置１４で、固液懸濁液１２と凝集剤１５とを攪拌した後、攪拌を停止して沈降分離させる。この時、第１の固液分離装置５０Ａと同様に、必要に応じて固液分離槽用加熱装置１３ａや固液懸濁液貯槽用加熱装置１３ｂを稼働させて固液懸濁液１２の温度を調整する。

＜効果＞
第２の固液分離装置５０Ｂおよび第２の固液分離装置５０Ｂを用いた固液分離方法によれば、第１の固液分離装置５０Ａと同様の効果を奏するのに加えて、さらに、内部容器１の側面に固形分１１のケーク層が形成されるのを防止するため、ろ布を通り抜ける（ろ過する）のに要する時間をより短縮できる。すなわち、第２の固液分離装置５０Ｂおよび第２の固液分離装置５０Ｂを用いた固液分離方法によれば、より短時間で液体７をほとんど含まない固形分１１を回収することができる。

[第３の実施形態]
＜構成＞
図３は、本発明の第３の実施形態に係る固液分離装置の一例である第３の固液分離装置５０Ｃの概略図である。

第３の固液分離装置５０Ｃは、第１の固液分離装置５０Ａに対して、液体回収槽１０内にある固形分１１をわずかに含む液体７を回収する液体回収ライン１９と、液体供給装置２０と、フィルタ２１と、清澄液２２を抜き出す清澄液抜出ライン２３と、清澄液回収槽２４と、ろ過助剤２５を溜めておくろ過助剤貯槽２６と、ろ過助剤２５をフィルタ２１に供給するろ過助剤供給装置２７と、ろ過助剤貯槽２６とフィルタ２１の間をろ過助剤２５が通過するろ過助剤循環ライン２８と、をさらに具備する点で相違する。

しかしながら、第３の固液分離装置５０Ｃは、第１の固液分離装置５０Ａに対して上記相違点を有する以外は第１の固液分離装置５０Ａと実質的に相違しない。そこで、第３の実施形態では、第１の固液分離装置５０Ａに対する相違点を中心に説明し、第１の固液分離装置５０Ａの構成要素と相違しない構成要素については、同じ符号を付して説明を省略または簡略する。

液体回収ライン１９は、固液分離槽３から液体抜出ライン８を通って液体回収槽１０内に回収された液体７をフィルタ２１へ導く流路である。液体７は、液体供給装置２０によって、液体回収槽１０から液体回収ライン１９を通ってフィルタ２１へ送り出される。

フィルタ２１は、液体７をろ過してわずかに残る固形分１１を除去する。フィルタ２１を通液した後の液体７である清澄液２２は、固液分離槽３で回収した液体７よりも固形分１１を含まない清浄な液体となる。清澄液２２は、フィルタ２１から清澄液抜出ライン２３に導かれて清澄液回収槽２４内に回収される。

ろ過助剤２５は、フィルタ２１で液体７をろ過する際にろ過性改善や、ろ材の目詰まり防止のために使用される。ろ過助剤２５は、珪藻土などの無機物であることが好ましい。ろ過助剤貯槽２６に貯留されるろ過助剤２５は、ろ過助剤供給装置２７によって、フィルタ２１へ供給される。

ろ過助剤循環ライン２８は、ろ過助剤貯槽２６とフィルタ２１との間をろ過助剤２５が循環する流路である。ろ過助剤貯槽２６からフィルタ２１に供給されたろ過助剤２５のうちフィルタ２１を通過したものは、ろ過助剤循環ライン２８を通ってろ過助剤貯槽２６に戻される。

このように構成される第３の固液分離装置５０Ｃは、固液懸濁液供給装置４で内部容器１内に導入された固液懸濁液１２を固液分離し、液体抜出ライン８で排出される固形分１１をほとんど含まない液体７を、さらに、フィルタ２１に通液することで清澄液２２を回収する、いわゆるバッチ式の固液分離装置になっている。

なお、第３の固液分離装置５０Ｃは、攪拌装置１４と、凝集剤貯槽１６と、凝集剤供給ライン１７と、凝集剤供給装置１８と、をさらに具備する構成であっても良い。

＜作用＞
次に、第３の固液分離装置５０Ｃの作用について説明する。
第３の固液分離装置５０Ｃを用いて固液分離方法を実施するに当たり、まず、液体７は通過するが固形分１１は通過させないろ布を凹型状に形成したろ布部を有する内部容器１を外部容器２内に配置（収容）しておく。この状態で、固液懸濁液供給装置６を稼働させて、固液懸濁液貯槽４内に貯留される固液懸濁液１２を固液分離槽３の内部容器１内に導入する。

続いて、ろ過助剤貯槽２６にろ過助剤２５を入れた状態で、ろ過助剤供給装置２７を稼働させ、ろ過助剤貯槽２６に貯留されるろ過助剤２５をフィルタ２１内に供給し、プリコートさせる。

プリコートが完了したら、液体供給装置２０を稼動させて、液体回収槽１０に回収される液体７をフィルタ２１へ導く。液体７はフィルタ２１で内部容器１のろ布を通過した細かい固形分１１がろ過された後、清澄液２２として清澄液回収槽２４内に回収される。

なお、第３の固液分離装置５０Ｃを使用した結果、フィルタ２１に掛かる差圧が上昇してきたら、液体供給装置２０やろ過助剤供給装置２７などで水を供給し、逆洗を実施することで差圧を解消する。差圧解消のために使用される水として、清澄液２２を使用しても良い。

＜効果＞
第３の固液分離装置５０Ｃおよび第３の固液分離装置５０Ｃを用いた固液分離方法によれば、第１の固液分離装置５０Ａと同様の効果を奏することに加えて、さらに、清澄液２２は固形分１１の含有量が固液分離槽３で回収される液体７よりも少ないため、液中に含まれる放射性物質を回収する吸着装置（図示せず）に通液した際に生じる差圧上昇をより小さく抑えることができる。

[第４の実施形態]
＜構成＞
図４は、本発明の第４の実施形態に係る固液分離装置の一例である第４の固液分離装置５０Ｄの概略図である。

第４の固液分離装置５０Ｄは、第１の固液分離装置５０Ａに対して、固液分離槽３内にある固液懸濁液を回収する固液懸濁液回収ライン２９と、固液懸濁液回収装置３０と、フィルタプレス３１と、ケーク３２を抜き出すケーク抜出ライン３３と、ケーク回収槽３４と、フィルタプレス３１によって分離された分離液を抜き出す分離液抜出ライン３５と、をさらに具備する点で相違する。

しかしながら、第４の固液分離装置５０Ｄは、第１の固液分離装置５０Ａに対して上記相違点を有する以外は第１の固液分離装置５０Ａと実質的に相違しない。そこで、第４の実施形態では、第１の固液分離装置５０Ａに対する相違点を中心に説明し、第１の固液分離装置５０Ａの構成要素と相違しない構成要素については、同じ符号を付して説明を省略または簡略する。

固液懸濁液回収ライン２９は、固液分離槽３内にある固液懸濁液１２を固液分離槽３からフィルタプレス３１へ導く流路である。固液懸濁液回収装置３０によって、固液分離槽３内にある固液懸濁液１２が固液懸濁液回収ライン２９を通ってフィルタプレス３１へ送られる。

フィルタプレス３１は、固液懸濁液１２からケーク３２を分離して回収する。フィルタプレス３１が分離したケーク３２は、ケーク抜出ライン３３を介してケーク回収槽３４内に集められる。ケーク３２は、固液分離槽３で回収した固形分１１よりも水分が少ない清浄な固体となる。

分離液抜出ライン３５は、フィルタプレス３１で分離された分離液を抜き出して固液分離槽３内に戻す流路である。

このように構成される第４の固液分離装置５０Ｄは、固液懸濁液供給装置４で内部容器１内に導入された固液懸濁液１２を固液分離し、固形分１１をほとんど含まない液体７の一部を液体抜出ライン８で排出した後、内部容器１内に残った固液懸濁液１２をフィルタプレス３１に供給し、分離液とケーク３２を回収する、いわゆるバッチ式の固液分離装置になっている。

なお、第４の固液分離装置５０Ｄは、フィルタプレス３１を具備すると説明したが、フィルタプレス３１の代わりに遠心脱水機を具備しても良い。

また、第４の固液分離装置５０Ｄは、攪拌装置１４と、凝集剤貯槽１６と、凝集剤供給ライン１７と、凝集剤供給装置１８と、をさらに具備する構成であっても良い。

さらに、第４の固液分離装置５０Ｄは、液体回収ライン１９と、液体供給装置２０と、フィルタ２１と、清澄液抜出ライン２３と、清澄液回収槽２４と、ろ過助剤貯槽２６と、ろ過助剤供給装置２７と、ろ過助剤循環ライン２８と、をさらに具備する構成であっても良い。

＜作用＞
次に、第４の固液分離装置５０Ｄの作用について説明する。
第４の固液分離装置５０Ｄを用いて固液分離方法を実施するに当たり、まず、液体７は通過するが固形分１１は通過させないろ布を凹型状に形成したろ布部を有する内部容器１を外部容器２内に配置（収容）しておく。この状態で、固液懸濁液供給装置６を稼働させて、固液懸濁液貯槽４内に貯留される固液懸濁液１２を固液分離槽３の内部容器１内に導入する。

続いて、固液分離槽３内にある固液懸濁液１２が固液懸濁液回収装置３０によって、固液懸濁液回収ライン２９を通ってフィルタプレス３１へ送られる。フィルタプレス３１は、固液懸濁液１２からケーク３２を分離して回収し、ケーク３２はケーク抜出ライン３３を介してケーク回収槽３４内に集められる。固液懸濁液１２からケーク３２を分離した後の分離液は分離液抜出ライン３５を介して固液分離槽３内に戻される。

＜効果＞
第４の固液分離装置５０Ｄおよび第４の固液分離装置５０Ｄを用いた固液分離方法によれば、第１の固液分離装置５０Ａと同様の効果を奏することに加えて、さらに、ケーク３２を分離して回収することができる。ケーク３２は、固液分離槽３で回収した固形分１１よりも水分が少ない清浄な固体であるため、元の固形分１１に放射性物質を含む場合、分離後の固形分中の放射能濃度をさらに低減することができる。

以下に実施例を示す。なお、本発明は以下に示す実施例に限定されて解釈されるものではない。

（実施例１）
内径５５mm、高さ２５０mmのビーカに底面のみをろ布、あるいは底面および側面を全てろ布で製作した容器を入れた。容器は内径４０mm、高さ２５０mmとし、ろ布は通気性２５cm³/cm²/sec at 124.5 Paのものを使用した。容器内に土壌５g、水２５０mLを入れて良く攪拌した後、内部容器を外部容器内から取り出し、排水が完了する時間を測定した。土壌の粒度分布割合を表１に、固液分離時間（排水完了時間）の測定結果を表２に示す。

表２に示されるように、底面および側面を全てろ布で作成した容器で固液分離を実施する場合（排水完了時間：８０sec）、底面のみをろ布とした容器を使用した場合（排水完了時間：１５０sec）に比べて大幅に排出時間を減少できることがわかる。

なお、土壌と水の固液懸濁液について、固液懸濁液供給ラインと、液体抜出ラインと、内部容器内の固形分回収装置を具備する固液分離装置を用いて分離を実施しても、上記と同様の結果が得られる。

また、内部容器が内側にろ布を設置したかご状である金網状の固液分離装置によって分離を実施しても、上記と同様の結果が得られる。

（実施例２）
内径５５mm、高さ２５０mmのビーカに底面および側面を全てろ布で製作した容器を入れた。容器は内径４０mm、高さ２５０mmとし、ろ布は通気性２５cm³/cm²/sec at 124.5 Paのものを使用した。容器内に土壌５g、水２５０mLを入れて良く攪拌した後、珪藻土を主成分とし有機物を含まない凝集剤Aを２５mg添加して、さらに攪拌した後、３０秒静置した。内部容器を外部容器内から取り出し、排水が完了する時間を測定した。測定結果を表３に示す。

表３に示されるように、凝集剤を添加しない場合（排水完了時間：８０sec）と比較して、凝集剤を添加した場合（排水完了時間：静置時間を含めて４０sec）には、大幅に排出時間を減少できる。

また、上澄み液の一部または全部を排出機で排出することでさらに大幅に排出時間を減少できる。

さらに、土壌と水の固液懸濁液について、固液懸濁液供給ラインと、液体抜出ラインと、内部容器内の固形分回収装置と、固液分離槽に凝集剤供給装置と内部容器内の固液懸濁液を混合する撹拌装置とを具備する固液分離装置によって分離を実施しても、上記と同様の結果が得られる。

さらにまた、内部容器が内側にろ布を設置したかご状である金網状の固液分離装置によって分離を実施しても上記と同様の結果が得られる。

（実施例３）
土壌１０g、８０℃の0.5Mシュウ酸２００mL、シラスもしくは珪藻土を主成分とし有機物を含まない凝集剤を５０〜２００mg/L添加して混合し、メスシリンダーに入れて３０秒静置した後、上澄み液の濃度を測定して、固形分除去率（%）（=（1 − 上澄み濃度／初期濃度）×100）を評価した。測定結果を表４に示す。

表４に示すように、凝集剤を添加することで大幅に固形分除去率が減少する。従ってろ布で作成した容器により固液分離を行った場合、シラスもしくは珪藻土を主成分とし有機物を含まない凝集剤を添加することにより排出時間を減少できる。

また、凝集剤を固液懸濁液１Ｌに対して５０〜２００ｍｇ添加することで排出時間を減少できる。

液体は、温度が高いほど粘性係数が小さくなる。そのため固形物の沈降速度が高くなる。従って温度が高いほど固液分離時間が速くなる。水の沸点に近い８０〜９５℃程度が好ましい。

（実施例４）
最高粒子径が２０μm以下の土壌を含む土壌懸濁液をスプリングフィルタに１分当たり１リットル（＝1L/min）で通水したときの固形分除去率を測定した。固形分除去率の測定は、珪藻土でのプリコート無し、珪藻土でのプリコート有り、および逆洗後の珪藻土でのプリコート（再プリコート）有りの場合で行った。測定結果を表５に示す。なお、プリコートには、珪藻土を１０g使用した。また、逆洗後の再プリコートには、逆洗水に含まれる固形物をろ過助剤とした。

表５に示されるように、珪藻土によるプリコートがなくても約４０%の土壌を除去できる。しかし、珪藻土をプリコートした場合、さらに除去率が上昇し、９９%の固形分を除去することができる。

表５に示されるように、差圧が生じたことを想定し、逆洗後、逆洗水に含まれる土壌および珪藻土をプリコートしてから、固形分除去を実施すると、９７%の固形分を除去することができる。

固液分離槽の液体抜出ラインに逆洗再生式のフィルタを設置することで、上記と同様の結果が得られる。

（実施例５）
土壌５g、水１００mLを孔径０．４５μmのミリポアフィルタをセットした加圧ホルダに入れて加圧ろ過を実施した。排水が止まるまでに回収できた水量と圧力の関係を表６に示す。

表６に示されるように、圧力を掛けるほど土壌に残る水量が減ることがわかる。

また、固液分離槽の内部容器内の固形分回収装置としてフィルタプレスを具備することで上記と同様の結果が得られる。

（実施例６）
内径５５mm、高さ２５０mmのビーカに底面および側面を全てろ布で製作した容器を入れた。容器は内径４０mm、高さ２５０mmとし、ろ布は通気性２５cm³/cm²/sec、５０cm³/cm²/sec、１２０cm³/cm²/secのものを使用した（いずれもat 124.5 Pa）。容器内に土壌５g、水２５０mlを入れて良く攪拌した後、内部容器を外部容器内から取り出し、排水が完了する時間を測定した。排水完了時間へのろ布通気性の影響を表７に示す。

表７に示されるように、ろ布の通気性が良い（数値が大きい）ほど排水完了時間は短くなることがわかる。

固形分は底面からの漏洩量が多いため、細孔が細かいろ布を側面、細孔が粗いろ布を底面とした内部容器としても固液分離が可能である。

固形分は底面からの漏洩量が多いため、底面に貫通穴が形成されない非貫通部を設けた内部容器（底面に孔を設けない構成の内部容器）としても固液分離が可能である。

土壌は、例えば表１に示すような粒度分布がある。そこで、下方側質量基準積算量が目標とする固形分除去率に等しくなる粒子経よりもろ布の孔径を小さくすると良い。例えば固形分除去率９９％を目標とする場合、固形物の質量基準粒子径積算分布の下方側１／１００における粒子径よりもろ布の孔径を小さくする。

（実施例７）
ろ布を８０℃、0.5Mシュウ酸に１５０時間浸漬した後、当該ろ布を加圧ホルダにセットし、水１００mLを入れ、９０mL排出されるまでの時間を測定した。結果を表８に示す。

表８に示されるように、通気性が高いろ布ではポリエチレン製でもシュウ酸浸漬の影響を受けないが、通気性が低いと排水完了時間が増加する。一方、ポリエステル製はシュウ酸浸漬の影響を受けない。以上のことからポリエチレン製でも良いが、ポリエステル製のろ布が好ましい。

以上、第１〜４の固液分離装置５０Ａ〜５０Ｄおよび第１〜４の固液分離装置５０Ａ〜５０Ｄを用いた固液分離方法によれば、固形分濃度、固形分密度、固形分粒子径によらず、固液分離時間を大幅に短縮できる。また、固形分を内部容器ごと回収できるため、固液分離槽からの固形分回収が容易かつ短時間で実施できる。

なお、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１…内部容器、２…外部容器、３…固液分離槽、４…固液懸濁液貯槽、５…固液懸濁液供給ライン、６…固液懸濁液供給装置、７…液体、８…液体抜出ライン、９…液体抜出用弁、１０…液体回収槽、１１…固形分、１２…固液懸濁液、１３…加熱装置、１３ａ…固液分離槽用加熱装置、１３ｂ…固液懸濁液貯槽用加熱装置、１４…攪拌装置、１５…凝集剤、１６…凝集剤貯槽、１７…凝集剤供給ライン、１８…凝集剤供給装置、１９…液体回収ライン、２０…液体供給装置、２１…フィルタ、２２…清澄液、２３…清澄液抜出ライン、２４…清澄液回収槽、２５…ろ過助剤、２６…ろ過助剤貯槽、２７…ろ過助剤供給装置、２８…ろ過助剤循環ライン、２９…固液懸濁液回収ライン、３０…固液懸濁液回収装置、３１…フィルタプレス、３２…ケーク、３３…ケーク抜出ライン、３４…ケーク回収槽、３５…分離液抜出ライン、５０Ａ…第１の固液分離装置、５０Ｂ…第２の固液分離装置、５０Ｃ…第３の固液分離装置、５０Ｄ…第４の固液分離装置。

Claims

液体は通過するが固形分は通過しないろ布で作られており上端から内容物が溢流しない高さを持つ内部容器と、この内部容器を収容する外部容器とを有する固液分離槽の前記内部容器に固液懸濁液を導入し、
前記固液分離槽内で固液懸濁液を放置して固形分と液体とに固液分離した後、前記液体を抜き出す際に、前記液体の上澄み液を前記内部容器の側面のろ布によってろ過させて前記内部容器から排出することを特徴とする固液分離方法。
前記内部容器に前記固液懸濁液を導入した後、前記固液懸濁液に懸濁される固形分の沈降を促す凝集剤を前記内部容器内の前記固液懸濁液に添加することを特徴とする請求項１記載の固液分離方法。
前記凝集剤は、シラスまたは珪藻土を主成分とする無機系凝集剤であることを特徴とする請求項２記載の固液分離方法。
前記凝集剤の添加量は、前記固液懸濁液１Ｌに対して５０〜２００ｍｇであることを特徴とする請求項２または３記載の固液分離方法。
前記固液懸濁液の温度を８０〜９５℃の間に調整することを特徴とする請求項４記載の固液分離方法。
前記固液分離槽内で固液懸濁液を放置して固形分と液体とに固液分離した後、前記固液分離槽から抜き出される前記液体に含まれる残留固形分を、前記固液分離槽の後段に設けたフィルタで前記液体の液体成分と前記残留固形分とを分離することを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項に記載の固液分離方法。
前記フィルタを用いて前記液体を液体成分と前記残留固形分とを分離する際に、前記フィルタに前記残留固形分が蓄積して流動抵抗が増加した場合に、前記フィルタを通過させた処理液および清浄な水の何れか一方を洗浄液として逆流させて、前記フィルタを逆洗して再生することを特徴とする請求項６記載の固液分離方法。
前記固液分離槽の後段に設けたフィルタは、ろ過助剤をプリコートする形式のフィルタであることを特徴とする請求項７記載の固液分離方法。
前記フィルタを逆洗して再生した後、前記フィルタの逆洗液に含まれる固形分をろ過助剤として再度プリコートする運用を行い、再度プリコートした後に前記フィルタの流動抵抗が増加していた場合、前記逆洗液を系統外に分離することを特徴とする請求項８記載の固液分離方法。
前記固液分離槽の内部容器内に残った固形分と、前記固液分離槽の後段にフィルタが設けられている場合には当該フィルタを通過させた処理液および清浄な水の何れか一方を洗浄液として逆流させて、前記フィルタを逆洗して再生した後の前記フィルタの逆洗液と、を脱水して脱水固形物を得ることを特徴とする請求項１ないし９の何れか１項に記載の固液分離方法。
前記液体の上澄み液の少なくとも一部を排出機で排出することを特徴とする請求項１ないし１０の何れか１項に記載の固液分離方法。
液体は通過するが固形分は通過しないろ布で作られる凹型状のろ布部を有し、このろ布部の上端から内容物が溢流しない高さを持つ内部容器と、この内部容器を収容する外部容器とを有する固液分離槽と、
前記内部容器に固液懸濁液を導入する固液懸濁液供給ラインと、
前記固液分離槽内で固液懸濁液から固液分離して得られる液体を前記固液分離槽から外部へ抜き出す液体抜出ラインと、を具備することを特徴とする固液分離装置。
前記固液懸濁液に懸濁される固形分の沈降を促す凝集剤を前記内部容器内に供給する凝集剤供給装置と、
前記内部容器内に導入される内容物を撹拌する撹拌装置とをさらに具備することを特徴とする請求項１２記載の固液分離装置。
前記内部容器は、前記ろ布部の外側にさらにかご状構造体を有し、このかご状構造体は、固液懸濁液から固液分離して得られる液体が通過する際に抵抗とならない貫通口が側面および底面を含む全面にわたって設けられて構成されることを特徴とする請求項１２または１３記載の固液分離装置。
前記内部容器の前記ろ布部は、前記凹型状の底面に位置するろ布の細孔を前記凹型状の側面に位置するろ布の細孔よりも粗く構成したことを特徴とする請求項１２ないし１４の何れか１項に記載の固液分離装置。
前記内部容器の底面に貫通穴が形成されない非貫通部を設けたことを特徴とする請求項１２ないし１５の何れか１項に記載の固液分離装置。
前記ろ布は、孔経が固形物の質量基準粒子径積算分布の下方側１／１００における粒子径よりも小さいろ布が使用されることを特徴とする請求項１２ないし１６の何れか１項に記載の固液分離装置。
前記ろ布は、材質をポリプロピレンおよびポリエステルから選択される１種類以上を含む材料であることを特徴とする請求項１２ないし１７の何れか１項に記載の固液分離装置。
前記固液分離槽の後段に前記固液分離槽内で固液懸濁液から固液分離して得られる液体からさらに残留固形分を分離する逆洗再生式のフィルタを前記固液分離槽の後段に設けたことを特徴とする請求項１２ないし１８の何れか１項に記載の固液分離装置。
前記内部容器内の固形分を回収するフィルタプレスおよび遠心脱水機の何れか一方をさらに具備し、前記逆洗再生式のフィルタを逆洗する際に生じる逆洗液を前記逆洗再生式のフィルタから排出するラインを設けたことを特徴とする請求項１２ないし１９の何れか１項に記載の固液分離装置。
前記固液分離槽を加熱する加熱装置をさらに具備することを特徴とする請求項１２ないし２０の何れか１項に記載の固液分離装置。