JP2015052522A - 放射性セシウムと塩類とを含む排水の除染装置及び除染方法 - Google Patents
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Abstract
Description
[1]廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水の流入管及び処理後の流出水を排出する流出管が接続されている容器内に、排水の流入側から、放射性セシウム吸着剤を充填して成る放射性セシウム吸着層と、活性炭を充填して成る活性炭層と、が積層して設けられていることを特徴とする放射性セシウム吸着塔。
[2]前記放射性セシウム吸着剤は、紺青担持活性炭及びゼオライトから選択される、[1]に記載の放射性セシウム吸着塔。
[3]前記流出水のpHを計測するpH計と、
前記容器に流入する前の排水にpH調整剤を添加するpH調整剤添加手段と、
前記流出水のpHを制御する流出水pH制御手段と、
をさらに具備し、
当該流出水pH制御手段は、当該pH計の出力に基づいて流出水のpHが所定範囲となるように当該pH調整剤添加手段を制御して前記容器に流入する前の排水に対するpH調整剤の添加量を調節する、[1]又は[2]に記載の放射性セシウム吸着塔。
[4]前記放射性セシウム吸着塔への排水の流入管にフィルタが設けられている、[1]〜[3]のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔。
[5][1]〜[4]のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔を有する除染装置であって、
前記流入管は、焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却しながら分離する溶融スラグ分離槽に接続され、当該溶融スラグと分離されたスラグ冷却水を除染対象の排水として前記放射性セシウム吸着塔に流入するように構成されている除染装置。
[6]前記放射性セシウム吸着塔の流出管は前記溶融スラグ分離槽に接続され、前記放射性セシウム吸着塔と前記溶融スラグ分離槽との間に形成された循環路をさらに具備する、[5]に記載の除染装置。
[7]前記放射性セシウム吸着塔で処理された流出水を含む排水を無機系排水槽に貯留し、
当該無機系排水槽からの排水を凝集沈殿処理する凝集沈殿槽と、
当該凝集沈殿槽からの上澄み液をろ過する砂ろ過槽と、
をさらに具備する、[5]又は[6]に記載の除染装置。
[8]前記砂ろ過槽の下流に、[1]〜[4]のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔を第2の放射性セシウム吸着塔としてさらに設けた、[7]に記載の除染装置。
[9]廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水を、放射性セシウム吸着剤と接触させて放射性セシウムを吸着除去した後に、活性炭と接触させることを特徴とする除染方法。
[10]前記放射性セシウム吸着剤は、紺青担持活性炭及びゼオライトから選択される、[9]に記載の除染方法。
[11]放射性セシウム及び色度成分を吸着除去した後の流出水のpHを計測し、
計測したpH値に基づいて、前記排水にpH調整剤を添加し、流入する排水のpHを所定範囲に調整することをさらに含む、[9]又は[10]に記載の除染方法。
[12]前記pH範囲は、5〜9の範囲である、[11]に記載の除染方法。
[13]前記排水は、焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却し、溶融スラグと分離して発生するスラグ冷却水を含む、[9]〜[12]のいずれか1項に記載の除染方法。
[14]前記スラグ冷却水を含む排水から放射性セシウムを吸着除去した後の流出水を用いて、前記溶融スラグを冷却する、[13]に記載の除染方法。
[15]前記放射性セシウムを吸着除去した後の流出水を凝集沈殿させ、上澄み液をろ過することをさらに含む、[9]〜[14]のいずれか1項に記載の除染方法。
[16]前記上澄み液をろ過したろ液を、放射性セシウム吸着剤と接触させて放射性セシ
ウムを吸着除去した後に、活性炭を接触させる第2の除染工程を更に含む、[15]に記載の除染方法。
[17]前記排水を前記放射性セシウム吸着剤と接触させる前に、フィルタに通水することを更に含む、[9]〜[16]のいずれか1項に記載の除染方法。
尚、図2に示すフローの場合には、放射性セシウムを含む無機系排水をスラグ排水槽5に供給して、スラグ排水とともに放射性セシウムの除染を行うのが好ましい。
設定が可能である。実施例では放射性セシウム吸着剤に対する活性炭の容積割合は5〜90%であった。
[実施例1]
(1)モルデナイトによる放射性セシウムの除染結果
ストーカ式焼却炉を有するごみ焼却施設で処理した焼却灰と焼却飛灰の混合灰を、当該ごみ焼却施設に併設され、炉内温度1300〜1400℃で溶融処理するプラズマ式溶融炉を有する灰溶融施設において、図11の処理水槽10の水(原水)を図3に示す放射性セシウム吸着塔に通水して、本発明の除染工程を実施した。実験条件を表1に示す。原水のpH調整は行わなかった。
2種類についてそれぞれ、放射性セシウム濃度(Cs−134とCs−137との合計)約700Bq/Lの原水を放射性セシウム吸着塔に1.5m3/hの通水速度で連続通水し、放射性セシウム吸着塔流出水の放射性セシウム濃度を測定した。結果を図4に示す。
図11の処理水槽10の水を原水として用い、図3に示す放射性セシウム吸着塔において、表2に示す条件で実験を行った。
図11に示す従来の処理フローにおいて、スラグ冷却水の放射性セシウムを除去処理していない処理水槽10に10.8m3の処理水(原水)を貯留し、144kgの未洗浄の愛子産モルデナイトを直接投入し、撹拌後、約半日経過後に放射性セシウム濃度を測定した場合(比較例)と、図3に示す本発明の除染工程において、826kgの未洗浄の愛子産モルデナイトを放射性セシウム吸着剤として吸着塔に充填し、処理水槽10の水(原水)を271.2m3通水した場合(実施例2)とで放射性セシウムの除去率を比較した。実験条件を表3に、試験結果を表4に示す。ただし、原水のpH調整は行わなかった。
図3に示す本発明の除染工程において、2種の放射性セシウム吸着剤(未洗浄の愛子産モルデナイト及び紺青担持活性炭(株式会社化研の紺青担持活性炭FoCC))20mLをそれぞれ充填した小規模カラム試験装置(吸着層高10cm)に、スラグ排水(原水)を通水して、本発明の除染工程を実施した。実験条件を表5に示す。原水のpH調整は行わなかった。
非放射性セシウムを含む模擬排水を原水として用いて、複数の吸着剤20mLを層状に積層させて充填した小規模カラム試験装置(吸着層高10cm)に通水して、本発明の除染工程を実施した。実験条件を表6に示す。模擬排水のpH調整は行わなかった。
通水試験結果からセシウム吸着量を算出し、(1)愛子産モルデナイト単独の場合の吸着量を基準として相対評価を行った。(3)紺青担持活性炭と愛子産モルデナイトとの積層の場合については、それぞれ単独の(1)と(2)の相対評価から理論値も求めた。結果を表7に示す。
配合比とから計算により求めた値とほぼ一致していることが確認できた。したがって、原水中のセシウム濃度と原水処理量とに基づいて、最適な吸着剤の種類と配合比を計算により算出することができる。つまり、異なる種類の吸着材を任意の割合で積層することが可能である。
紺青活性炭へのセシウムの吸着量及び紺青活性炭からのシアンの溶出に及ぼすpHの影響を検討した。非放射性セシウムを含む模擬排水を原水として用いて、紺青担持活性炭20mLを内径16mmφのカラムに充填した小規模カラム試験装置に通水して、本発明の除染工程を実施し、カラム入口水と出口水中のセシウム濃度をICP−MS分析器を用いて測定してセシウム吸着量を算出し、出口水中の全シアン濃度をJIS K 0102 38.1.2及び38.3吸光光度法により測定した。原水のpHをHCl又はNaOHを用いて調整した。実験条件を表8に、全シアン濃度のpH依存性を図7に、セシウム吸着量のpH依存性を図8に示す。セシウム吸着量についてはセシウム濃度が1ppmの原水をSV=10の条件で紺青担持活性炭が破過するまで通水し、吸着量を算出した。セシウム吸着量はpH6〜8におけるセシウム吸着量を1.0として相対量で表示した。
図3に示す放射性セシウム吸着塔を用いて、スラグ冷却水の放射性セシウムを除去処理していない図11に示す処理水槽10の水を原水として、処理試験を行った。放射性セシウム吸着塔は、放射性セシウム吸着層32a(層高314mm)の下流に活性炭層(層高518mm)を設け、更に下流に砂利層(層高400mm)を設け、放射性セシウム吸着層32aの上流に追加の活性炭層(層高283mm)を設けてなる構成とした。(ア)HClを用いて連続的にpH制御を行った場合と、(イ)pHを監視して30時間後、55時間後および90時間後に逆洗を行い、70時間後には処理水槽10にHClを投入してpHの上昇を抑制した場合について、放射性セシウム吸着塔の流出水のpH挙動を経時的に測定し、10時間経過ごとに全シアンの溶出量を測定した。実験条件を表9、pHの経時変化を図9、処理水の放射性セシウム濃度を図10、全シアン溶出量を表10に示す。
昇したことから、3回繰り返し逆洗(通水速度300L/minで15分間)を実施した。それでもpH上昇傾向が改善されなかったため、70時間経過後に処理水槽にHClを投入したところ、pHは6まで低下したが、その後、経時的にアルカリ側にシフトする傾向が認められた。一方、(ア)では逆洗を行わず、pHの制御装置によりpH制御を行ったため、pHがシフトすることなく一定に維持された。
また、表10から、(イ)では経過時間が20〜30時間の間のpHが9に近い状況では、全シアン溶出が検出限界を超える値が検出されたが、放流基準値である0.5mg/Lを大幅に下回っていた。一方、(ア)では全シアン溶出が検出限界を超える値は検出されなかった。これらのことから、pHを5〜9に調整することで、放射性セシウム吸着能を低下させずに、全シアン溶出を阻止することができるといえる。
また、図10に示すように、(イ)逆洗を行うことによりセシウム吸着層と活性炭層が混合されるため、(ア)逆洗なしで連続的にpH制御を行い、セシウム吸着層と活性炭層の積層が混合しないで静置された場合に比べて、流出水の放射性セシウム濃度が若干上昇し、除去率の低下がみられた。
Claims (17)
- 廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水の流入管及び処理後の流出水を排出する流出管が接続されている容器内に、排水の流入側から、放射性セシウム吸着剤を充填して成る放射性セシウム吸着層と、活性炭を充填して成る活性炭層と、が積層して設けられていることを特徴とする放射性セシウム吸着塔。
- 前記放射性セシウム吸着剤は、紺青担持活性炭及びゼオライトから選択される、請求項1に記載の放射性セシウム吸着塔。
- 前記流出水のpHを計測するpH計と、
前記容器に流入する前の排水にpH調整剤を添加するpH調整剤添加手段と、
前記流出水のpHを制御する流出水pH制御手段と、
をさらに具備し、
当該流出水pH制御手段は、当該pH計の出力に基づいて流出水のpHが所定範囲となるように当該pH調整剤添加手段を制御して前記容器に流入する前の排水に対するpH調整剤の添加量を調節する、請求項1又は2に記載の放射性セシウム吸着塔。 - 前記放射性セシウム吸着塔への排水の流入管にフィルタが設けられている、請求項1〜3のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔を有する除染装置であって、
前記流入管は、焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却しながら分離する溶融スラグ分離槽に接続され、当該溶融スラグと分離されたスラグ冷却水を除染対象の排水として前記放射性セシウム吸着塔に流入するように構成されている除染装置。 - 前記放射性セシウム吸着塔の流出管は前記溶融スラグ分離槽に接続され、前記放射性セシウム吸着塔と前記溶融スラグ分離槽との間に形成された循環路をさらに具備する、請求項5に記載の除染装置。
- 前記放射性セシウム吸着塔で処理された流出水を含む排水を無機系排水槽に貯留し、
当該無機系排水槽からの排水を凝集沈殿処理する凝集沈殿槽と、
当該凝集沈殿槽からの上澄み液をろ過する砂ろ過槽と、
をさらに具備する、請求項5又は6に記載の除染装置。 - 前記砂ろ過槽の下流に、請求項1〜4のいずれかに記載の放射性セシウム吸着塔を第2の放射性セシウム吸着塔としてさらに設けた、請求項7に記載の除染装置。
- 廃棄物処理施設からの放射性セシウムと塩類とを含む排水を、放射性セシウム吸着剤と接触させて放射性セシウムを吸着除去した後に、活性炭と接触させることを特徴とする除染方法。
- 前記放射性セシウム吸着剤は、紺青担持活性炭及びゼオライトから選択される、請求項9に記載の除染方法。
- 放射性セシウムを吸着除去した後の流出水のpHを計測し、
計測したpH値に基づいて、前記排水にpH調整剤を添加し、流入する排水のpHを所定範囲に調整することをさらに含む、請求項9又は10に記載の除染方法。 - 前記pH範囲は、5〜9の範囲である、請求項11に記載の除染方法。
- 前記排水は、焼却残さを溶融することにより発生する溶融スラグを冷却し、溶融スラグと分離して発生するスラグ冷却水を含む、請求項9〜12のいずれか1項に記載の除染方法。
- 前記スラグ冷却水を含む排水から放射性セシウムを吸着除去した後の流出水を用いて、前記溶融スラグを冷却する、請求項13に記載の除染方法。
- 前記放射性セシウムを吸着除去した後の流出水を凝集沈殿させ、上澄み液をろ過することをさらに含む、請求項9〜14のいずれか1項に記載の除染方法。
- 前記上澄み液をろ過したろ液を、放射性セシウム吸着剤と接触させて放射性セシウムを吸着除去した後に、活性炭と接触させる第2の除染工程を更に含む、請求項15に記載の除染方法。
- 前記排水を前記放射性セシウム吸着剤と接触させる前に、フィルタに通水することを更に含む、請求項9〜16のいずれか1項に記載の除染方法。
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