(57)【要約】【課題】被処理対象物のスラリーから液分を毛管現象を利用して脱水し、脱水濃縮して減容化し、省スペース化が図る脱水濃縮方法および装置である。【解決手段】本発明に係る脱水濃縮方法は、毛管現象を起こす毛管媒体１３を用いて、貯留タンク１２内に収容された被処理対象物のスラリー１１から水分を吸湿させて脱水し、脱水されたスラリー１１中の水分は、毛管媒体１３により貯留タンク外に毛管現象で液移送させてなり、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１は脱水濃縮されてスラリー含水率を低下させ、減容化されることを特徴とする方法である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
毛管現象を起こす毛管媒体を用いて、貯留タンク内に収容された被処理対象物のスラリーから水分を吸湿させて脱水し、
脱水された前記スラリー中の水分は、前記毛管媒体により前記貯留タンク外に毛管現象で液移送させてなり、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリーは脱水濃縮されてスラリー含水率を低下させ、減容化されることを特徴とする脱水濃縮方法。
【請求項２】
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリー液面から前記毛管媒体の最も高い位置までの距離Ｌが、Ｔ：表面張力（Ｎ／ｍ）、θ：接触角（ｒａｄ）、ρ：液体の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２）、ｄ：毛管の代表直径（ｍ）とし、毛管現象による移送高さをＨとしたとき、
【数１】
2014104420.tif 000006
の関係を維持し、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリーから水分を毛管現象により脱水して濃縮させる請求項１に記載の脱水濃縮方法。
【請求項３】
前記毛管媒体の一部あるいは全部を媒体格納管に収容し、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリー液面から前記毛管媒体の最も高い位置までの距離Ｌが、Ｔ：表面張力（Ｎ／ｍ）、θ：接触角（ｒａｄ）、ρ：液体の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２）、ｄ：毛管の代表直径（ｍ）で毛管現象による移送高さＨとしたとき、
【数２】
2014104420.tif 000007
の関係をとるとき、
前記貯留タンク内を加圧して、前記媒体格納管内の液移送速度を促進させ、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリーから水分と毛管現象により脱水濃縮させる請求項１に記載の脱水濃縮方法。
【請求項４】
被処理対象物のスラリーを収容する貯留タンクと、
前記貯留タンク内のスラリーから水分を吸湿して脱水させる、毛管現象を起こす毛管媒体と、
前記スラリー中の水分を前記毛管媒体により、毛管現象で脱水させ、液移送させて回収する回収タンクとを備え、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリーは、前記毛管媒体の毛管現象により水分が吸湿され、脱水濃縮されて減容化されることを特徴とする脱水濃縮装置。
【請求項５】
前記毛管現象を起こす毛管媒体は、水との接触角θが４０°以下の親水性を有する素材で構成された請求項４に記載の脱水濃縮装置。
【請求項６】
前記親水性を有する素材は、紙、ガーゼ、濾布の繊維もしくは多孔質繊維、微粒子またはこれらの組合せで構成された請求項５に記載の脱水濃縮装置。
【請求項７】
前記毛管媒体の一部または全部が媒体格納管に収容され、前記媒体格納管の一方が、前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリー内に延設されており、
前記媒体格納管は前記スラリー中の水分を毛管現象で脱水させ、前記貯留タンク外に液移送させる構造に構成された請求項４ないし６のいずれか１項に記載の脱水濃縮装置。
【請求項８】
前記毛管媒体が紙、ガーゼ、濾布の繊維である場合、前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリーに前記毛管媒体が挿設され、毛管現象により脱水が進行してスラリー液面の低下が生じても、前記毛管媒体には前記スラリーとの接触関係をキープする浸漬調整機構が備えられた請求項７に記載の脱水濃縮装置。
【請求項９】
前記浸漬調整機構は、前記毛管媒体のスラリー側端部の繊維を固縛もしくは前記スラリーより高密度物体を前記毛管媒体に結合させて前記スラリー中に沈める浸漬手段と、前記貯留タンク内に設けられる固定手段に前記毛管媒体を結合させて固定させる手段と、前記毛管媒体に重りを設けたり、浮き体と結合させて毛管媒体の繊維を前記スラリー液面と接触させる手段とのうち、少なくとも１つ以上の手段で構成される請求項８に記載の脱水濃縮装置。
【請求項１０】
前記回収タンク内部の底面の位置が、前記貯留タンクの脱水前のスラリー気液界面の位置以下に位置された請求項４に記載の脱水濃縮装置。
【請求項１１】
前記毛管媒体を含む媒体格納管は、前記貯留タンク、貯留タンクのタンク蓋または貯留タンク内に気密に収容されたディスク状構造体に取り付けられ、前記媒体格納管は、前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリー内に延びて開口する配置構造に構成された請求項７に記載の脱水濃縮装置。
【請求項１２】
前記媒体格納管の一部に接続された開口部もしくは配管により、濾液もしくは水等の液体を前記毛管媒体に流すが、前記貯留タンク内を加圧する加圧装置を備えるか、または、前記回収タンク内を減圧する吸引装置を備えることで、前記媒体格納管内の液移送速度を高める構成を有する請求項７に記載の脱水濃縮装置。
【請求項１３】
前記貯留タンク内に収容された前記被処理対象物のスラリーの気液界面から前記媒体格納管の最も高い位置までの距離Ｌが、Ｔ：表面張力（Ｎ／ｍ）、θ：接触角（ｒａｄ）、ρ：液体の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２）、ｄ：毛管の代表直径（ｍ）で毛管現象による移送高さをＨとしたとき、
【数３】
2014104420.tif 000008
の場合に実施される請求項１２に記載の脱水濃縮装置。
【請求項１４】
被処理対象物のスラリーが内部に貯留される貯留タンクと、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリーと同種類のスラリーが貯留されたスラリー供給タンクと、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリー液面を測定評価する解析機構と、
前記解析機構から測定信号を入力して、前記スラリー供給タンクから貯留タンクに通じる供給管のバルブを開閉制御する制御機構と、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリー内に延びて設置され、毛管媒体を有する媒体格納管とを備え、
前記媒体格納管は貯留タンク内の被処理対象物のスラリーから液分を抽出し、前記毛管媒体の毛管現象により貯留タンク外に液移送させる一方、
前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリー液面から前記媒体格納管の最も高い位置までの距離Ｌが、Ｔ：表面張力（Ｎ／ｍ）、θ：接触角（ｒａｄ）、ρ：液体の密度（ｋｇ／ｍ３）、ｇ：重力加速度（ｍ／ｓ２）、ｄ：毛管の代表直径（ｍ）で毛管現象による移送高さをＨとしたとき、
【数４】
2014104420.tif 000009
の関係を常に維持するように、前記制御機構は供給管のバルブを開閉制御させてなり、前記貯留タンクの被処理対象物のスラリーから液分を前記毛管媒体の毛管現象で連続的に脱水濃縮させて減容化したことを特徴とする脱水濃縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、様々なスラリーの被処理対象物を自動的に脱水処理して減容処理を行なう脱水濃縮方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
廃イオン交換樹脂のような粉粒状廃棄物の処理対象物は、焼却炉に投入して焼却処分されているが、水中で使用されているために多量の水分を含有したスラリー状態であり、焼却処分する際、焼却炉での焼却負荷が大きい。この焼却炉の負荷を軽減するために焼却に先立って粉粒状廃棄物を脱水する必要がある（特許文献１、２および３参照）。
【０００３】
この粉粒状廃棄物の脱水を行なうために、従来は底面をメッシュ状としたスクリューコンベヤを使用し、焼却炉への搬送途中で脱水を行う等の工夫がなされているが、十分な脱水処理を行うことができていなかった。
【０００４】
また、土壌や薬剤処理した被処理対象物のスラリーも多くの水分を含有しているため、脱水して減容化することが強く望まれている。そこで脱水をより十分に行ない、減容化するために、遠心脱水機を利用する試みもなされている（特許文献４参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭６３−２６１２００号公報
【特許文献２】特開平４−２９１２００号公報
【特許文献３】特表平１１−５０５３３２号公報
【特許文献４】特開平８−１１０３９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
被処理対象物のスラリーを減容化する脱水に、遠心脱水機を使用する場合、遠心脱水機の過負荷防止や、目詰まりによる閉塞防止のために、内部に供給されるスラリー濃度や供給量について頻繁にコントロールする必要があり、自由度を大きくとることが困難であった。
【０００７】
また、被処理対象物のスラリー濃度や供給量は大きく変動するが、遠心脱水機では、脱水濃縮性能が低く、目詰まりによる閉塞が一旦生じると、遠心脱水機の保守、点検、分解修理に困難さを伴い、長時間の作業を必要とするため、遠心脱水機を完全自動化ラインに組み込むことが困難であった。
【０００８】
さらに、遠心脱水機は、脱水されたスラリーの排出にトラブルが生じ易く、被処理対象物が放射性物質である場合、濃縮により高線量環境下での作業となるために、洗浄も容易に行なうことができず、加えて脱水濃縮性能も濃縮倍率が数倍からせいぜい２０倍程度と低く、分離回収のろ過性能が低いために、減容化に大きな制約があった。
【０００９】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、被処理対象物のスラリーを遠心脱水機を用いることなく、脱水濃縮性能を大幅に向上させて減容化、省スペース化を図ることができる脱水濃縮方法および装置を提供することを目的とする。
【００１０】
本発明の他の目的は、毛管現象を利用した簡易な分離装置を用いて、被処理対象物のスラリーを分離回収させ、脱水濃縮性能を大幅に向上させ、この濃縮比率に相当する減容化を可能とした脱水濃縮方法および装置を提供するにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る脱水濃縮方法は、上述した課題を解決するために、毛管現象を起こす毛管媒体を用いて、貯留タンク内に収容された被処理対象物のスラリーから水分を吸湿させて脱水し、脱水された前記スラリー中の水分は、前記毛管媒体により前記貯留タンク外に毛管現象で液移送させてなり、前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリーは脱水濃縮されてスラリー含水率を低下させ、減容化されることを特徴とする脱水濃縮方法である。
【００１２】
ここにおいて、スラリーとは、細かい固体粒子が液体や水の中に懸濁している懸濁液または、固体と液体との混合物をいう。
【００１３】
また、本発明に係る脱水濃縮装置は、上述した課題を解決するために、被処理対象物のスラリーを収容する貯留タンクと、前記貯留タンク内のスラリーから水分を吸湿して脱水させる、毛管現象を起こす毛管媒体と、前記スラリー中の水分を前記毛管媒体により、毛管現象で脱水させ、液移送させて回収する回収タンクとを備え、前記貯留タンク内の被処理対象物のスラリーは、前記毛管媒体の毛管現象により水分が吸湿され、脱水濃縮されて減容化されることを特徴とするものである。
【００１４】
2014104420.tif 000003
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る脱水濃縮方法および装置においては、被処理対象物のスラリーから毛管媒体により毛管現象を利用して液分や水分を脱水させてスラリーを脱水濃縮させて脱水濃縮性能を大幅に向上させて減容化し、省スペース化を図ることができる。
【００１６】
この脱水濃縮方法および装置は、遠心脱水機を用いることなく、簡易な脱水濃縮装置を用いて被処理対象物のスラリーから水分を効率よく脱水して濃縮させることができ、大きな脱水濃縮性能に応じた濃縮比率の減容化を図ることができ、省スペース化を通じて保管コストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る脱水濃縮装置の第１実施形態を示す構成図。
【図２】前記脱水濃縮装置で脱水濃縮される被処理対象物のスラリー濃度に対する粘度測定結果を示すもので、被処理対象物のスラリーの粘度と濃縮倍率との関係を両対数表で示す実験データ図。
【図３】第１実施形態に示された脱水濃縮装置における各配置構成の高さ関係を説明する構成図。
【図４】本発明に係る脱水濃縮装置の第２実施形態を示す構成図。
【図５】本発明に係る脱水濃縮装置の第３実施形態を示す構成図。
【図６】本発明に係る脱水濃縮装置の第４実施形態を示すもので、（Ａ）は第１変形例を示す図、（Ｂ）は第２変形例を示す図、（Ｃ）は第３変形例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る脱水濃縮方法および装置の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００１９】
本発明は、被処理対象物のスラリーを、遠心脱水機を用いることなく、毛管現象を利用して脱水し、濃縮処理し、減容化・省スペース化を図ることができる脱水濃縮装置を提供するものである。この脱水濃縮装置は、被処理対象物として放射性物質含有水中に分散した粉粒状廃棄物や土壌、放射性物質を共沈させた薬剤スラリーなどのスラリーを含有した貯留槽（貯留容器）中の自由水を貯留槽外部の回収タンクに毛管現象を利用して排出することで、貯留槽内部のスラリーの含水率を低下させて脱水濃縮させ、減容化・省スペース化を実現し、保管コストを低減させるものである。
【００２０】
脱水濃縮装置は、毛管現象を起こす媒体（以下、毛管媒体という。）を使用して貯留槽（貯留容器）に収納された被処理対象物のスラリーから水分（水やオイルの液分を含む）を毛管現象で脱水して分離除去する一方、脱水濃縮させてスラリー濃度を向上させ、減容化する装置であり、この脱水濃縮装置は、毛管現象を起こす毛管媒体の一部を貯留槽内部のスラリー中に浸漬させてスラリー中の水分を毛管現象の毛管媒体を用いて外部の回収タンクに液移送させ、スラリーの含水率を低下させて減容する機構を備えたものである。
【００２１】
［第１の実施形態］
図１は、脱水濃縮装置の第１実施形態を示す構成図である。
【００２２】
この脱水濃縮装置１０は、被処理対象物のスラリー１１を貯留する貯留槽としての貯留タンク（スラリータンク）１２と、貯留タンク１２内のスラリー１１から水分（自由水）を毛管現象で吸出し、液移送させる、毛管現象を起こす媒体（以下、毛管媒体という。）１３と、毛管媒体１３で移送された水分（濾水）を回収する回収タンク１４とを備えて構成される。
【００２３】
毛管媒体１３は、毛管現象を起こす紙、ガーゼ、濾布等の繊維で構成され、水との接触角θが４０°以下の親水性の素材が用いられる。毛管媒体１３には、親水性を有する繊維や多孔質繊維、もしくは微粒子、またはこれらの組合せ素材が用いられる。毛管現象を起こす毛管媒体１３の一部あるいは全部は、毛管媒体１３を内包する格納管（以下、媒体格納管という。）１５に納められている。
【００２４】
毛管媒体１３が微粒子の場合は、１ｍｍφ以下の親水性のあるポリマーや樹脂等の粒子、好ましくは１μｍ程度の微粒子が媒体格納管１５内に充填され、媒体格納管１５の入口側および出口側がメッシュ状のフィルタで覆われて微粒子の媒体が管内部に保持される。また、毛管媒体１３が、親水性を有する繊維や多孔質繊維で構成されている場合には、毛管媒体１３の裸の繊維を束ねて使用でき、媒体格納管１５を用いたことを必ずしも必要としない。
【００２５】
第１実施形態では、脱水濃縮装置１０を構成する貯留タンク（スラリータンク）１２内に被処理対象物のスラリー１１として放射性物質含有水中に分散した廃イオン交換樹脂や薬剤スラリーのような高粘度廃棄物のスラリーを貯留した例を示し、この高粘度廃棄物のスラリー中の水分を媒体格納管１５により、毛管媒体１３の毛管現象を利用して、吸湿して液移送させることができ、回収タンク１４に移して回収水１６として回収させることができる。
【００２６】
また、貯留タンク１２に貯留された被処理対象物のスラリー１１中に媒体格納管１５の毛管媒体１３を浸漬させることで、スラリー１１中の水分は毛管現象により吸い上げられる。スラリー１１中の水分を吸湿して毛管媒体１３で吸い上げ、媒体格納管１５を通して貯留タンク１２外の脱水用の回収タンク１４に移送させることで、スラリー１１中の含水率を低下させることができ、被処理対象物（高粘度放射性廃棄物）のスラリー１１から水分が脱水されて液移送され、回収タンク１４に回収される。一方、被処理対象物のスラリー１１から固形分は残され、脱水濃縮される。貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１から水分は脱水されて毛管現象で貯留タンク１２外部に移送され、固形分は残されて脱水濃縮され、被処理対象物のスラリー濃度が向上し、粘度が向上する。
【００２７】
このように、被処理対象物のスラリー１１から水分が毛管媒体１３の毛管現象により吸湿されて取り除かれ、貯留タンク１２外部に移送されることで、貯留タンク１２内のスラリー１１は脱水され、固形分である被処理対象物（高粘度放射性廃棄物）１７のスラリー濃度は脱水濃縮により向上する。
【００２８】
貯留タンク１２内で被処理対象物のスラリー１１の脱水濃縮が進行すると、被処理対象物１７である高粘度放射性廃棄物の粘度は、図１に示すように粘度と濃縮倍率の関係を有して高くなる。高粘度放射性廃棄物１７の粘度とその濃縮割合の変化は、実験結果から両対数表で表わすことができ、図２のグラフで示すように、比例関係にある。被処理対象物である高粘度放射性廃棄物の粘度変化をモニタするために、貯留タンク１２のスラリー１１および回収タンク１４内の回収水（濾液）１６の液面高さ、表面張力Ｔ、毛管媒体１３の水との接触角θ、被処理対象物の粘度、液温、成分濃度、ｐＨ、粒径分布などの諸特性を測定評価する解析機構２０が備えられている。この解析機構２０は貯留タンク１２、媒体格納管１５および回収タンク１４にそれぞれ接続されている。
【００２９】
毛管媒体１３は、毛管現象を起こす媒体の接触角θが４０°以下の素材が用いられる。媒体の接触角θは、材質の種類によりほぼ一義的に定められる。例えば、媒体が紙である場合には、接触角θはほぼ０°であり、媒体が繊維である場合は、接触角θはほぼ１５°程度である。
【００３０】
［脱水濃縮装置による脱水濃縮原理］
第１実施形態の脱水濃縮装置１０は、毛管媒体１３の一部もしくは全部が媒体格納管１５に収納されている。毛管媒体１３が親水性を有する繊維あるいは多孔質繊維である場合には、媒体格納管１５は必ずしも必要としない。
【００３１】
媒体格納管１５に納められた毛管媒体１３は、貯留タンク１２の開口部から被処理対象物のスラリー１１内に挿入され、浸漬されて、スラリー１１中から水分を吸湿して脱水させ、毛管現象を利用して貯留タンク１２の容器外の回収タンク１４に液移送し、吸湿された水分を回収タンク１４内に回収し、回収水１６として貯留させるようになっている。
【００３２】
その際、貯留タンク１２内のスラリー１１の気液界面Ａ位置（回収タンクの底面位置に相当する基底レベルからの高さＬ４）から媒体格納管１５の最も高い位置までの距離Ｌ３（Ｌ）は、毛管現象を利用した移送手段１８にとって重要な因子となる。
【数２】
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【００３３】
貯留タンク１２内のスラリー１１の気液界面Ａから媒体格納管１５の最大高さ位置までの距離（高さ）Ｌ３に対して、毛管現象の移送高さＨがＬ３＜Ｈであれば、外部動力を用いることなく大気圧による毛管現象で液体（水）の移送が行なわれ、液移送を動力無しで行なうことができる。
【００３４】
しかし、Ｌ３≧Ｈとなると、毛管現象による液体の移動速度が低下し、液移送がなくなるので、貯留タンク１２内の液体を移動させるためには何らかの動力を必要とする。
【００３５】
また、貯留タンク１２内のスラリー１１の気液界面Ａから媒体格納管１５の最も高い位置までの距離（高さ）Ｌ３が当初Ｌ３＜Ｈであっても、毛管現象による液移送により脱水濃縮が進行することで、スラリー１１の含水率が低下して気液界面Ａが下がり、Ｌ３＞Ｈとなることも起こり得る。
【００３６】
なお、図３において媒体格納管１５の幅はＬ２であり、回収タンク１４内の回収水（濾液）１６の気液液面Ｂから媒体格納管１５の最も高い位置までの距離（高さ）Ｌ１である。Δｈは、貯留タンク１２内の気液液（界）面Ａと回収タンク１４の気液界面Ｂとの液面差である。
【００３７】
回収タンク１４内部の底面位置は基底レベルの位置により、この基底レベルは貯留タンク１２の脱水前のスラリー１１の気液界面Ａより低い位置にある。すなわち、脱水前の貯留タンク１２のスラリー１１の気液界面Ａ位置は、回収タンク１４内の気液界面Ｂ位置より常に高い位置にある。図３において、Ｌ１＜（Ｌ３＋Ｌ４）となる高さ関係位置にあるため、貯留タンク１２内のスラリー１１中の水分を毛管現象で容器（貯留タンク１２）外部に液移送させ、回収タンク１４内に回収させることができる。そのため、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１を毛管現象で外部動力の助けを受けることなく回収タンク１４に液移送により回収させることができる。結果として貯留タンク１２内のスラリー１１の含水率を低下させ、脱水濃縮させて減容化することができる。
【００３８】
［脱水濃縮方法］
本実施形態の脱水濃縮装置１０を用いて、貯留タンク１２に貯留された、被処理対象物のスラリー１１から毛管現象を利用して水分を脱水させ、脱水された水分を毛管媒体１３を用いて回収タンク１４内に液移送させ、回収することができる脱水濃縮方法を実施できる。被処理対象物のスラリーとして、放射性物質含有水中に分散した粉粒状廃棄物や、土壌、放射性物質を共沈させた薬剤スラリー、オイル分を含む産業廃棄物のスラリーなどがある。毛管媒体１３を媒体格納管１５に収納させた場合、媒体格納管１５には耐放射線性の強い材質の配管が用いられる。
【００３９】
この脱水濃縮方法では、毛管現象を起こす毛管媒体を用いて、貯留タンク１２内に収容された被処理対象物のスラリー１１から水分を吸湿させて脱水させる。そして、脱水された前記スラリー１１中の水分は、毛管媒体１３により回収タンク１４に液移送させて回収してなり、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１は毛管現象により脱水濃縮されてスラリー含水率を低下させ、減容化させることができる。貯留タンク１２に残された被処理対象物のスラリー１１は、スラリー濃縮倍率を向上させることができ、省スペース化を実現し、保管コストを低減させることができる。
【００４０】
［実証試験］
毛管媒体１３を用いて毛管現象による高粘性液のスラリーの脱水の実証試験を行なった。
【００４１】
この実証試験では、高粘性液体として、模擬海水中に炭酸ナトリウムや炭酸マグネシウムなどの炭酸塩を数ｇ／Ｌ溶解させた液体を原液として用いて、脱水濃縮装置１０を使用して脱水濃縮を行なった。
【００４２】
この脱水濃縮装置１０では、毛管現象を起こす媒体（毛管媒体）１３として、接触角θがほぼ０°の紙を選定した。毛管媒体１３が紙であるとき、ウェスの平均毛管管孔を毛管の代表直径ｄと見做すと、ｄ＝１μｍとなる。代表直径ｄは、毛管媒体１３の毛管孔の平均的直径を意味する。また、前記原液の高粘性液体の表面張力Ｔは、室温持における水と空気の表面張力で近似させると、平成３年版の理科年表の記載の値を用いて７２．７５ｄｙｎ／ｃｍ（Ｔ＝０．００７２７５Ｎ／ｍ）とした。
【００４３】
高粘性液体の溶液密度ρを１０４０ｋｇ／ｍ３、重力加速度ｇ＝９．８ｍ／ｓ２とすると、毛管媒体１３による毛管現象の（最大）移送高さ（吸出し高さ）Ｈは、
Ｈ＝０．７３ｍ
となる。
【００４４】
今回の実証試験では、脱水濃縮装置１０として、図３に示すように、貯留タンク１２のスラリー１１の気液界面Ａから最も高い位置までの距離（高さ）Ｌ３（Ｌ）が０．２ｍ程度の媒体格納管１５を使用したので、加圧減圧機構の外部動力を使用せず、毛管現象を利用して貯留タンク１２から回収タンク１４に媒体格納管１５を通して液体移送を行なうことができた。
【００４５】
媒体格納管１５を用いて毛管現象を利用して液体移送を行ない、貯留タンク１２内の脱水濃縮を行なうことができる。この脱水濃縮操作により、貯留タンク１２内の高粘性液体（原液）のスラリー濃度が増加し、同時に粘性が上昇し、粘度が増大する。
【００４６】
試験開始時には、濃度を３ｇ／ｋｇ程度に調整した原液の高粘性液体（流体）を用いた。１０倍濃縮したときの粘度は５０ｍＰａ・ｓ程度であったが、本実施形態の脱水濃縮装置１０を用いて脱水を行なったところ、最終的には濃度３００ｇ／ｋｇまで濃縮させることができた。これは、試験開始時の高粘性液体の約１００倍の濃縮であり、この濃縮比率に相当する減容化を実現することが可能である。
【００４７】
また、本実施形態の脱水濃縮装置１０では、試験開始時の濃度３ｇ／ｋｇ程度から１００倍の濃度３００ｇ／ｋｇまでスラリー濃縮した脱水濃縮操作で得られた粘度は５００００ｍＰａ・ｓとなり、当初粘度の１０００倍の粘度が得られた。
【００４８】
比較のために、遠心脱水機を用いて脱水試験を、回転数２５００ｒ．ｐ．ｍ．、回転半径１０数ｃｍで行なったところ、粘度が数１００Ｐａ・ｓに達した段階、すなわち、濃縮倍率が２０倍程度に達した段階で脱水濃縮させる分離回収が困難となった。このことから、脱水濃縮装置１０により、毛管現象を利用した脱水濃縮は、遠心脱水機を使用した遠心分離方式の脱水濃縮に較べ、少なくとも５０倍以上の脱水濃縮性能が得られることを知見した。
【００４９】
また、本実施形態の脱水濃縮装置１０による毛管現象を利用した脱水により液移送され、回収された回収水は充分に清澄化され、ろ過性能も優れていることを確認することができた。
【００５０】
［第２の実施形態］
図４は、本発明に係る脱水濃縮装置の第２実施形態を示す構成図である。
【００５１】
第２実施形態の脱水濃縮装置１０Ａは、圧力調整機構による加圧減圧操作により、毛管現象による液移送を連続的かつ効率的に行なう装置を備えたもので、第１実施形態に示された脱水濃縮装置１０と同じ構成、作用には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００５２】
図４に示された脱水濃縮装置１０Ａは、貯留タンク１２および回収タンク１４に接続される圧力調整機構２２，２３が備えられる。圧力調整機構２２は貯留タンク１２内の圧力を増加させる加圧装置であり、他の圧力調整機構２３は回収タンク１４内を減圧する吸引装置（減圧装置）である。圧力調整機構２２，２３を備えることにより、媒体格納管１５内の液移送速度を向上させることができる。
【００５３】
そして、貯留タンク１２および回収タンク１４にはタンク蓋２４，２５が外フランジとして設置されるとともに、両タンク１２，１４内に内フランジを兼ねるディスク状構造体２６，２７がそれぞれ設けられ、両タンク１２，１４内は気密に構成される。
【００５４】
また、媒体格納管１５の一方は、貯留タンク１２もしくはタンク蓋２４または内フランジの構造体２６に取り付けられる。媒体格納管１５は貯留タンク１２内部に収納された被処理対象物のスラリー１１内部まで延びて配置され、開口している。媒体格納管１５の他方は、回収タンク１４にタンク蓋２５または内フランジの構造体２７に取り付けられる。
【００５５】
貯留タンク１２の圧力は、連通配管２９を通してタンク外部の大気圧に開閉弁３０を通して連通し、大気圧に保たれるか、または、開閉弁３０を閉じ、加圧装置である圧力調整機構２２により大気圧に等しいか、それ以上の圧力に保たれる。貯留タンク１２内を加圧した場合には、媒体格納管１５に毛管現象による液移送速度を高めることができる。
【００５６】
一方、回収タンク１４にも、タンク外の大気に繋がる配管３１がバルブ３２を介して設けられており、媒体格納管１５を通り毛管現象で移送されてきた水によるタンク内圧力をタンク外部に逃がすことができる構成を有する。回収タンク１４内圧力をリークさせる代わりに、配管３１のバルブ３２を閉じた上で、吸引装置である圧力調整機構２３により、タンク内圧を負圧に調整することで、毛管現象による液移送速度を高めることができる。
【００５７】
また、媒体格納管１５の途中には、圧力調整と液体供給の２つの機能を備えた圧力調整および液体供給機構３３が備えられ、この機構３３と大気中に開放される配管３４がバルブ３５を介して接続される。
【００５８】
圧力調整および液体供給機構３３および媒体格納管１５を大気中に開放させる配管３４は、媒体格納管１５内部の圧力調整を行なうとともに、移送液成分に相当する液を供給したり、媒体格納管１５内に洗浄液を供給することが可能となるため、液移送効率を高めるだけでなく、メンテナンスサポートとして活用することもできる。
【００５９】
［第３実施形態］
図５は、本発明に係る脱水濃縮装置の第３実施形態を示す構成図である。
【００６０】
第３実施形態の脱水濃縮装置１０Ｂは、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１の気液界面Ａから媒体格納管１５の最大高さ位置までの距離（高さ）Ｌ３（Ｌ）と毛管現象の移送高さＨとの関係が、常時Ｌ３＜Ｈとなるように、制御できる機構を備えたもので、他の構成は第１実施形態の脱水濃縮装置１０と異ならないので、同じ構成、作用には同一符号を付し、重複説明を省略する。
【００６１】
第３実施形態の脱水濃縮装置１０Ｂは、貯留タンク１２に供給する被処理対象物として高粘度廃棄物のスラリー１１を貯留したスラリー供給タンク３７と、貯留タンク１２および回収タンク１４内のスラリー１１や回収水１６の液面Ａ，Ｂの高さや表面張力Ｔ、接触角θ、粘度、液温、成分濃度、ｐＨ、粒径分布などの諸特性を測定評価する解析機構２０と、各解析機構２０からの測定信号を入力して、バルブ３８の開閉状態および開口度を制御する制御機構４０とを備えたものである。
【００６２】
貯留タンク１２内のスラリー液面（気液界面Ａ）などの諸特性を測定評価する解析機構２０の信号を制御機構４０に送り、バルブ３８を開閉制御することで、予め同じ種類のスラリー１１を貯留したスラリー供給タンク３７から貯留タンク１２内に追加のスラリーを供給し、貯留タンク１２内のスラリー液面Ａが、常にＬ３＜Ｈの高さ関係を維持制御できる機構を備えたものである。
【００６３】
これにより、当初、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１の液面がＬ３＜Ｈの関係を有していても、媒体格納管１５により、毛管現象による液移送が進行することで、Ｌ３＞Ｈとなることも起こり得る。
【００６４】
そこで、第３実施形態の脱水濃縮装置１０Ｂは、液面などの測定評価を行なう解析機構２０の信号を制御機構４０に送り、Ｌ３＞Ｈとなる前に制御機構４０がバルブ３５を開制御して、予め同種類のスラリー１１を貯留したスラリー供給タンク３７から追加のスラリーを貯留タンク１２に供給する。
【００６５】
これにより、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１は、その液面（気液界面Ａ）が常時Ｌ３＜Ｈとなるように制御できる制御機構４０を備えて、貯留タンク１２内のスラリー１１を連続的かつ効率的に脱水濃縮させ、省スペース化の実現を図ることができるようにしたものである。
【００６６】
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【００６７】
しかし、距離Ｌ３が移送高さＨとの関係が、Ｌ３≧Ｈになると、毛管現象による移動が低下する傾向になり、液移送は不可能となる。
【００６８】
当初、Ｌ３＜Ｈの関係が保持されていても、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１の液移送が進行し、貯留タンク１２内のスラリー１１が脱水が進行し、脱水濃縮されることでＬ３＞Ｈの関係になることも起こり得る。
【００６９】
この場合にも、貯留タンク１２内のスラリー液面Ａなどを測定評価する解析機構２０からの測定信号を制御機構４０に送り、Ｌ３＞Ｈの関係となる前にバルブ３８を開制御してスラリー供給タンク３７から予め同種類のスラリー１１を貯留タンク１２に供給することで、貯留タンク１２内のスラリー１１の液面がＬ３＜Ｈの関係を保つように、常に維持制御することで、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１は、毛管現象を利用して連続的に気液分離させて脱水することができ、効率的な脱水濃縮を図り、減容化して省スペース化を図ることができる。
【００７０】
［第４実施形態］
図６は、本発明に係る脱水濃縮装置の第４実施形態の各変形例を示す構成図である。
【００７１】
第４実施形態の脱水濃縮装置１０Ｃは、媒体格納管１５に納められる毛管媒体１３として、紙、ガーゼあるいは濾布などの繊維を用いるため、これらの毛管媒体１３の素材は、一般に軽い素材である。軽い素材の毛管媒体１３を使用しても、毛管媒体１３が、貯留タンク１２内に貯留された被処理対象物のスラリー１１と非接触状態になることを確実に回避できるように、貯留タンク１２内に貯留された被処理対象物のスラリー１１と毛管媒体１３が常に接触をキープできる浸漬調整機構４１，４２，４３を採用する。他の構成は、第１実施形態に示される脱水濃縮装置１０と異ならないので、同じ構成には、同一符号を付して図示を省略する。
【００７２】
浸漬調整機構４１，４２，４３は毛管媒体１３の繊維が、貯留タンク１２内の被処理対象物のスラリー１１と確実に接触したり、スラリー１１内に浸漬できるように、脱水濃縮装置１０Ｃの貯留タンク１２側を図６（Ａ）〜（Ｃ）に示すように構成した。
【００７３】
図６（Ａ）は、毛管媒体１３の繊維のスラリー１１側端部を、固縛して集合体を作り、繊維自体の密度を高めたり、もしくは、毛管媒体１３の繊維にスラリー１１より高密度の物体を結合させて、貯留タンク１２内で被処理対象物のスラリー１１に沈める浸漬手段の浸漬調整機構４１を設けたものである。
【００７４】
図６（Ｂ）の浸漬調整機構４２は、貯留タンク１２内部に設けた支柱や固定治具の固定手段により、毛管媒体１３の繊維を結合させてスラリー１１中に設けたものである。図６（Ｃ）の浸漬調整機構４３は、毛管媒体１３の繊維に重りを設けたり、もしくは、繊維を浮きと結合させ、毛管媒体１３の繊維とスラリー液面が常に接触したり、スラリー１１内に浸漬させたものである。
【００７５】
以上に述べたように、本実施形態の脱水濃縮装置によれば、イオン交換樹脂のような粉粒状放射性廃棄物や放射性物質を含む土壌や薬剤スラリー、オイル分を含む産業廃棄物のスラリーのような、被処理対象物のスラリー中に存在する自由水を、毛管現象を利用して自動的に脱水して貯留タンク外に排出でき、貯留タンク１２内に残された被処理対象物のスラリー濃度を向上させ、脱水濃縮させることができる。被処理対象物のスラリーの脱水濃縮に、外部動力を必要としなくても行なうことができ、閉塞により目詰まりや排出困難を生じさせることもない。
【００７６】
また、本発明の各実施形態では、粉粒状放射性廃棄物や放射性物質を含む土壌や薬剤スラリー等の被処理対象物のスラリーから水分を脱水することで、被処理対象物の対象汚染物を脱水濃縮させ、減容化させる脱水濃縮装置の例を示したが、この脱水濃縮装置に限定されず、種々の流体（水）処理プロセスにおける様々なスラリーを処理対象として脱水濃縮処理する場合にも適用することができる。処理装置や処理工程の具体的構成は、処理対象のスラリーの性状や要求される処理性能等の諸条件を考慮して、適宜設計的変更を行なうことができる。
【符号の説明】
【００７７】
１０…脱水濃縮装置、１１…被処理対象物のスラリー、１２…貯留タンク（スラリータンク、貯留槽）、１３…毛管現象を起こす媒体（毛管媒体）、１４…回収タンク、１５…格納管（媒体格納管）、１６…濾液（回収水）、１７…被処理対象物（高粘度放射性廃棄物）、１８…毛管現象を利用した移送手段、２０…解析機構、２２…圧力調整機構（加圧装置）、２３…圧力調整機構（吸引装置、減圧装置）、２４，２５…タンク蓋（外フランジ）、２６，２７…ディスク状構造体（内フランジ）、２９…連通配管、３０…開閉弁、３１，３４…配管、３２，３５…バルブ、３３…圧力調整および液体供給機構、３７…スラリー供給タンク、３８…バルブ、４０…制御機構、４１，４２，４３…浸漬調整機構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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