(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質を含む放射性汚泥を、燃焼させることなく放射性物質を除去する方法を提供する。【解決手段】放射性汚泥にアルカリ性物質を投入した後に加熱して、アルカリ加水分解することにより、放射性汚泥が水に溶解した状態の可溶化汚泥を生成する可溶化工程３と、可溶化汚泥に含まれる非溶解性の分離汚泥と、放射性物質及び前記水を含む分離液とに固液分離する固液分離工程４と、分離液から放射性物質を吸着除去する除去工程５とからなる。【選択図】図１
2014211425.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む放射性汚泥にアルカリ性物質を投入した後に加熱して、前記放射性汚泥をアルカリ加水分解することにより、前記放射性汚泥が水に溶解した状態の可溶化汚泥を生成する可溶化工程と、
前記可溶化汚泥に含まれる非溶解性の分離汚泥と、前記放射性物質及び前記水を含む分離液とに固液分離する固液分離工程と、
前記分離液から前記放射性物質を除去する除去工程と、
を備える、放射性物質除去方法。
【請求項２】
前記除去工程は、
前記分離液に放射性物質吸着剤を投入して、前記放射性物質吸着剤と前記放射性物質とを混合する混合工程と、
前記混合工程の後に、前記分離液に凝集剤を投入して、前記放射性物質が凝集した凝集物を生成する凝集工程と、
前記分離液に含まれる前記凝集物と、前記凝集物以外の除去処理水とを分離する分離工程と、
を有する、請求項１に記載の放射性物質除去方法。
【請求項３】
前記除去工程は、前記混合工程の前に、前記分離液に好気及び嫌気の少なくともいずれかによる微生物処理を行う微生物処理工程を有する、
請求項２に記載の放射性物質除去方法。
【請求項４】
前記分離工程は、前記分離汚泥を洗浄水により洗浄する洗浄工程を有する、
請求項２又は３に記載の放射性物質除去方法。
【請求項５】
前記可溶化工程の前に、好気性菌により好気処理を行う好気処理槽に前記放射性物質が付着した有機物を含む排水を投入して、前記好気性菌が少なくとも一部の前記放射性物質を取り込んだ状態の前記放射性汚泥を生成する好気処理工程をさらに備える、請求項２から４のいずれか１項に記載の放射性物質除去方法。
【請求項６】
嫌気処理を行う嫌気発酵槽に前記除去処理水を投入して発酵させる嫌気発酵工程と、
前記嫌気発酵工程において発生したガスにより発電する発電工程と、
をさらに備える、請求項５に記載の放射性物質除去方法。
【請求項７】
前記嫌気発酵工程において排出される嫌気処理水をさらに浄化する浄化工程と、
前記浄化工程により浄化された後の嫌気処理水を、好気性菌により好気処理を行う好気処理工程で用いるために移送する移送工程と、
をさらに備える、請求項６に記載の放射性物質除去方法。
【請求項８】
好気処理を行う好気処理槽に前記除去処理水を投入して好気処理を行う好気処理工程
をさらに備える、請求項２から４のいずれか１項に記載の放射性物質除去方法。
【請求項９】
前記可溶化工程は、前記可溶化汚泥のｐＨを５〜９に調整する中和工程を有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の放射性物質除去方法。
【請求項１０】
放射性物質を含む放射性汚泥にアルカリ性物質を投入した後に加熱して、前記放射性汚泥をアルカリ加水分解することにより、前記放射性汚泥が水に溶解した状態の可溶化汚泥を生成する可溶化処理部と、
前記可溶化汚泥に含まれる非溶解性の分離汚泥と、前記放射性物質及び前記水を含む分離液とに固液分離する固液分離部と、
前記分離液から前記放射性物質を除去する除去部と、
を備える、放射性物質除去装置。
【請求項１１】
前記除去部は、
前記分離液に投入された放射性物質吸着剤と前記放射性物質とを混合する混合槽と、
前記混合槽において混合された前記分離液に凝集剤を投入して、前記放射性物質が凝集した凝集物を生成する凝集槽と、
前記分離液に含まれる前記凝集物と、前記凝集物以外の除去処理水とを分離する分離部と、
を備える、請求項１０に記載の放射性物質除去装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人体に悪影響を与える放射性物質を除去する方法及び放射性物質を除去する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土壌に含まれるセシウムを除去するために、セシウムが含まれている土壌を燃焼炉で燃焼させ、燃焼炉で気化したセシウムを捕捉することにより、土壌からセシウムを除去する方法が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−４７６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、セシウムのような放射性物質が含まれる物質を燃焼炉で燃焼させた場合、当該物質に含まれる放射性物質の全てが気化するのではなく、一部の放射性物質は気化しないで燃焼炉の壁に付着する。燃焼炉の壁に放射性物質が付着すると、燃焼炉の寿命が尽きた後に、燃焼炉が放射性廃棄物になってしまうという問題があった。
【０００５】
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、放射性物質を含む物質を燃焼させることなく放射性物質を除去できる放射性物質除去方法及び放射性物質除去装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様に係る放射性物質除去方法は、例えば下水処理場などの排水処理施設において発生する放射性物質を含む放射性汚泥にアルカリ性物質を投入した後に加熱して、前記放射性汚泥をアルカリ加水分解することにより、前記放射性汚泥が水に溶解した状態の可溶化汚泥を生成する可溶化工程と、前記可溶化汚泥に含まれる非溶解性の分離汚泥と、前記放射性物質及び前記水を含む分離液とに固液分離する固液分離工程と、前記分離液から前記放射性物質を除去する除去工程と、を備える。前記可溶化工程は、前記可溶化汚泥のｐＨを５〜９に調整する中和工程を有してもよい。
【０００７】
前記除去工程は、例えば、前記分離液に放射性物質吸着剤を投入して、前記放射性物質吸着剤と前記放射性物質とを混合する混合工程と、前記混合工程の後に、前記分離液に凝集剤を投入して、前記放射性物質が凝集した凝集物を生成する凝集工程と、前記分離液に含まれる前記凝集物と、前記凝集物以外の除去処理水とを分離する分離工程と、を有する。前記除去工程は、前記混合工程の前に、前記分離液に好気及び嫌気の少なくともいずれかによる微生物処理を行う微生物処理工程を有してもよい。前記分離工程は、前記分離汚泥を洗浄水により洗浄する洗浄工程を有してもよい。また、前記除去工程は、粒子状の吸着剤をカラムに収容して、前記分離液をカラムに通水して前記放射性物質を除去する工程であってもよい。上記の放射性物質除去方法は、好気処理を行う好気処理槽に前記除去処理水を投入して好気処理を行う好気処理工程をさらに備えてもよい。
【０００８】
上記の放射性物質除去方法は、前記可溶化処理工程の前に、好気性菌により好気処理を行う好気処理槽に放射性物質が溶解した水と前記放射性物質が付着した有機物とを含む排水を投入して、前記好気性菌が少なくとも一部の前記放射性物質を取り込んだ状態の前記放射性汚泥を生成する好気処理工程をさらに備えてもよい。
【０００９】
また、上記の放射性物質除去方法は、嫌気処理を行う嫌気発酵槽に前記除去処理水を投入して発酵させる嫌気発酵工程と、前記嫌気発酵工程において発生したガスにより発電する発電工程と、をさらに備えてもよい。
【００１０】
また、上記の放射性物質除去方法は、前記嫌気発酵工程において排出される嫌気処理水をさらに浄化する浄化工程と、前記浄化工程により浄化された後の嫌気処理水を、好気性菌により好気処理を行う好気処理工程で用いるために移送する移送工程と、をさらに備えてもよい。上記の移送工程においては、前記可溶化工程の前に行われる前記好気処理工程で用いるために、上記の嫌気処理水を移送してもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様に係る放射性物質除去装置は、放射性物質を含む放射性汚泥にアルカリ性物質を投入した後に加熱して、前記放射性汚泥をアルカリ加水分解することにより、前記放射性汚泥が水に溶解した状態の可溶化汚泥を生成する可溶化処理部と、前記可溶化汚泥に含まれる非溶解性の分離汚泥と、前記放射性物質及び前記水を含む分離液とに固液分離する固液分離部と、前記分離液から前記放射性物質を除去する除去部と、を備える。
【００１２】
前記除去部は、前記分離液に投入された放射性物質吸着剤と前記放射性物質とを混合する混合槽と、前記混合槽において混合された前記分離液に凝集剤を投入して、前記放射性物質が凝集した凝集物を生成する凝集槽と、前記分離液に含まれる前記凝集物と、前記凝集物以外の除去処理水とを分離する分離部と、を備えてもよい。また、前記除去部は粒子状の放射性物質吸着剤を収容した吸着部に前記分離液を通水することにより放射性物質を放射性物質吸着剤に吸着させて、放射性物質を除去してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放射性物質を含む物質を燃焼させることなく放射性物質を除去できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態の放射性物質除去装置の構成を示す。
【図２】本実施形態に係る可溶化処理部の構成を示す。
【図３】本実施形態に係る固液分離部の構成を示す。
【図４】本実施形態に係る除去部の構成を示す。
【図５】本実施形態に係る嫌気発酵部の構成を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜第１の実施形態＞
図１は、本実施形態の放射性物質除去装置１００の構成を示す。放射性物質除去装置１００は、好気処理部１、汚泥処理部２、可溶化処理部３、固液分離部４、除去部５、嫌気発酵部６、発電部７及び浄化部８を備える。放射性物質除去装置１００は、好気処理部１から除去部５までを用いて、順次、好気処理工程、汚泥処理工程、可溶化工程、固液分離工程、除去工程を実行することにより、放射性物質を含む排水から放射性物質を除去する。
【００１６】
さらに、除去工程の後に、嫌気発酵部６において嫌気発酵工程を実行することにより、メタンガスを含む消化ガスを発生させる。さらに、発電部７で、嫌気発酵工程において発生したメタンガスを含む消化ガスを用いた発電工程を実行することにより、発電をすることもできる。嫌気発酵工程において排出される嫌気処理水は、浄化部８においてさらに浄化された後に、好気処理部１に移送され、好気処理工程で用いられる。
【００１７】
以下、放射性物質を除去するために実行する各工程に沿って、好気処理部１から浄化部８までの各部の構成と動作を説明する。
好気処理部１においては、好気性菌により好気処理を行う好気処理槽に、放射性物質が溶解した水と放射性物質が付着した有機物とを含む排水を投入して、好気性菌が少なくとも一部の放射性物質を取り込んだ状態の放射性汚泥を生成する好気処理工程が実行される。好気処理部１は、好気処理を行う好気性菌が入れられた好気性処理槽を備え、好気性処理槽に投入された、セシウム等の放射性物質が有機物に付着した状態で含まれる又はセシウム等が水に溶解した状態の雨水及び下水等の排水を好気処理することができる。
【００１８】
具体的には、好気処理部１において、好気処理槽に取り込まれた排水中の有機物を好気性菌により分解する好気処理が実行される。好気性菌は、水中の溶存酸素を取り込みながら有機物を分解する菌であり、放射性物質が付着した有機物を消化して放射性物質を分離する。有機物から分離された放射性物質は、好気性菌に付着したり、好気性菌の細胞内に取り込まれたりする。その結果、好気処理工程においては、放射性物質が付着した好気性菌又は放射性物質を細胞内に取り込んだ好気性菌、及び好気消化されなかった放射性物質が付着した有機物から主に構成される放射性汚泥を生成することができる。
【００１９】
好気処理槽は、例えば、最初沈殿槽及び最終沈殿槽から構成される複数の沈殿槽を備える。生成された放射性汚泥は主に最終沈殿槽に沈殿するので、沈殿した放射性汚泥が回収されて汚泥処理部２に送られる。なお、好気処理部１内の上澄水には放射性物質がほぼ含まれないので、消毒を施した後に放流することができる。また、下水処理場では最初沈殿槽にて沈降分離された最初沈殿槽汚泥にも一部放射性物質が含まれるが、最終沈殿槽の汚泥と混合され、一括して汚泥処理部２に送られる。
【００２０】
汚泥処理部２においては、好気処理部１において生成された放射性汚泥を脱水する汚泥処理工程が実行される。放射性汚泥を脱水することによって、放射性汚泥は半固体状の脱水ケーキになる。当該脱水ケーキは可溶化処理部３に送られて、可溶化工程が実行される。
【００２１】
図２は、本実施形態に係る可溶化処理部３の構成を示す。可溶化処理部３は、アルカリ添加部３１、加熱部３２及び中和部３３を有する。可溶化処理部３においては、放射性物質を含む半固体状の放射性汚泥にアルカリ性物質を投入した後に加熱して、放射性汚泥をアルカリ加水分解することにより、放射性汚泥が水に溶解した状態の可溶化汚泥を生成する可溶化工程が実行される。具体的には、可溶化処理部３においては、放射性物質が付着した有機物と、放射性物質が付着した汚泥菌と、放射性物質を細胞内に取り込んだ汚泥菌とを含む汚泥がアルカリ加水分解されて可溶化汚泥となる。汚泥菌の細胞が分解されることにより、汚泥菌に付着したり、汚泥菌の細胞内に取り込まれたりしていた放射性物質が汚泥菌から遊離し、分解された有機物、分解された汚泥菌、及び放射性物質が水に溶解した状態の可溶化汚泥が生成される。
【００２２】
より具体的には、まず、アルカリ添加部３１において、半固体状になった放射性汚泥に、例えば水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）のようなアルカリ性物質を投入することにより、ｐＨを８〜１４のアルカリ性に調整する。次に、加熱部３２において、アルカリ性に調整された放射性汚泥を、１００℃以上３５０℃以下の範囲内の温度で飽和水蒸気圧以上の高い圧力を加えた状態で加熱することにより、放射性汚泥をアルカリ加水分解する。加熱時間は、例えば１０秒以上３時間以下である。
【００２３】
例えば、ヒーターを用いて加熱部３２内の温度を２００℃にすることで、加熱部３２の内部は亜臨界の状態になり、放射性汚泥に含まれている汚泥菌及びその他の有機物がアルカリ加水分解されて、放射性物質が汚泥菌等から遊離する。その結果、放射性汚泥は、放射性物質が水に溶解した状態の可溶化汚泥になる。
【００２４】
なお、温度範囲を１００℃以上３５０℃以下にした状態で、飽和水蒸気圧以上の高い圧力を加えることで、気相反応を抑制して液相反応を促進することができるので、分解が困難な物質の生成や油化を抑制することができる。また、飽和水蒸気圧以上の高い圧力を加えることで、水のイオン積の低下を抑制することができるので、より効率的に加水分解を行うことができる。
【００２５】
続いて、中和部３３において、可溶化汚泥に、例えば塩酸（ＨＣＬ）等の酸性物質を混合することで、可溶化汚泥のｐＨを５〜９に調整して中和する。中和された可溶化汚泥は、固液分離部４に送られて、固液分離工程が実行される。
【００２６】
図３は、本実施形態に係る固液分離部４の構成を示す。固液分離部４は、脱水部４１、洗浄部４２、脱水部４３、洗浄部４４、脱水部４５及び貯蔵部４６を有する。固液分離部４においては、可溶化汚泥に含まれる非溶解性の分離汚泥と、放射性物質及び水を含む分離液とに固液分離する固液分離工程が実行される。
【００２７】
固液分離工程においては、まず、中和部３３において中和された可溶化汚泥に凝集剤と水とを投入して撹拌する。凝集剤として、無機凝集剤又は高分子凝集剤が使用される。無機凝集剤は、例えば、硫酸アルミニウム、アルミン酸ナトリウム、アルミン酸マグネシウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸第一鉄、硫酸第二鉄、ポリ硫酸鉄、塩化第二鉄、ミョウバン、水酸化カルシウム、又はフライアッシュである。高分子凝集剤は、例えば、アルギン酸ナトリウム、ＣＭＣテトリウム、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸アミド部分加水分解物、マレイン酸共重合体、ポリ塩化アルミニウム、硫酸アルミニウム、又はポリ硫酸第二鉄である。上記の凝集剤を単独で使用してもよく、複数の凝集剤を組み合わせて使用してもよい。
【００２８】
可溶化汚泥に凝集剤を混合することにより、可溶化汚泥に含まれる無機物及び繊維等が凝集し、凝集物（以下、フロックと称する）が形成される。可溶化汚泥に含まれる放射性物質の一部は、無機物及び繊維等とともに凝集してフロックに含まれるが、放射性物質の大部分は、フロックに含まれることなく、水に溶解した状態になる。
この状態でフロックを収集することにより、可溶化汚泥を含む水を、放射性物質及び水を含む第１分離液と、可溶化汚泥から分離液が除去された第１分離汚泥である半固体状の脱水ケーキとに分離することができる。脱水部４１において得られた第１分離液は、除去部５に送られるまでの間、貯蔵部４６に貯蔵される。他方、第１分離汚泥は洗浄部４２に送られる。
【００２９】
洗浄部４２においては、脱水部４１において得られた第１分離汚泥を洗浄水により洗浄することにより、第１分離汚泥に含まれる放射性物質を除去する洗浄工程が実行される。具体的には、まず、第１分離汚泥と洗浄水とを洗浄部４２に投入して撹拌する。洗浄水の量は、例えば第１分離汚泥の体積の約１０倍である。第１分離汚泥は、洗浄部４２において洗浄水と撹拌されることにより、放射性物質とその他の物質とが分解された状態になり、脱水部４３に送られる。
【００３０】
脱水部４３において、第１分離汚泥と洗浄水との混合液に凝集剤を投入して撹拌することでフロックが形成され、第２分離汚泥が生成される。第１分離汚泥に含まれていた放射性物質の大部分は水に溶解して第２分離液となる。第１分離汚泥に含まれていた放射性物質の大部分が第２分離液に含まれているので、第２分離汚泥に含まれている放射性物質の量は、第１分離汚泥に含まれていた放射性物質の量よりも少ない。脱水部４３において得られた第２分離液は、除去部５に送られるまでの間、貯蔵部４６に貯蔵される。他方、第２分離汚泥は洗浄部４４に送られる。
【００３１】
洗浄部４４及び脱水部４５においても、洗浄部４２及び脱水部４３において行われた処理と同様の処理が行われる。すなわち、洗浄部４４においては、第２分離汚泥が、第２分離汚泥の約１０倍の量の洗浄水により洗浄される。脱水部４５において、第２分離汚泥と洗浄水との混合液に凝集剤を投入することにより、第３分離液と第３分離汚泥とに分離する。第３分離液は貯蔵部４６に貯蔵される。
【００３２】
ここで、第３分離汚泥内の放射性物質の濃度が所定値以上である場合には、さらに洗浄と脱水の処理を繰り返す。洗浄と脱水の処理を繰り返すことにより、分離汚泥に含まれる放射性物質の濃度が十分に低くなり、分離汚泥を通常の廃棄物として処理することが可能になる。すなわち、第３分離汚泥に含まれる放射性物質の濃度が所定値よりも低くなっていれば、固液分離部４における処理を終了し、第３分離汚泥を、放射性物質を含まない通常の廃棄物として廃棄する。また、貯蔵部４６に貯蔵されていた分離液を除去部５に送る。
【００３３】
図４は、本実施形態に係る除去部５の構成を示す。除去部５は、混合槽５１、凝集槽５２及び分離部５３を備える。除去部５においては、分離液から放射性物質を除去する除去工程が実行される。
【００３４】
除去工程においては、まず、混合槽５１において、分離液に放射性物質吸着剤を投入して、放射性物質吸着剤と放射性物質とを混合して撹拌する。分離液と放射性物質吸着剤とを混合して撹拌することにより、放射性物質吸着剤が、分離液に含まれている放射性物質を吸着する。放射性物質吸着剤として、例えばフェロシアン化鉄、フェロシアン化ニッケル、フェロシアン化コバルト等のフェロシアン化塩又はフェロシアン化物を用いることができる。放射性物質吸収剤として、ゼオライト又は塩化第二鉄を用いてもよい。
【００３５】
続いて、放射性物質吸着剤と混合された後の分離液を凝集槽５２に送る。凝集槽５２においては、凝集剤を分離液に投入して、放射性物質が凝集した凝集物を生成する。脱水部４１における工程と同様に、凝集剤として、無機凝集剤、高分子凝集剤又はその両方が使用される。凝集剤が投入されると、放射性物質を吸着した状態の放射性物質吸着剤が凝集して、放射性物質を含む凝集物が形成される。
【００３６】
続いて、凝集物を含む分離液を分離部５３に送り、分離液に含まれる凝集物と、凝集物以外の除去処理水とを分離する。分離液から凝集物を分離する方法としては、脱水、重力分離、遠心分離、浮上分離、又は磁力分離を用いることができる。分離液から放射性物質を含む凝集物を分離することにより、好気処理部１に投入された排水に含まれていた放射性物質を除去することができる。分離液から凝集物が分離されて残る除去処理水は、嫌気発酵部６に送られて、嫌気発酵工程が実行される。磁力分離を用いるときは凝集剤を添加しなくともよい。なお、除去工程は、粒子状の吸着剤をカラムに収容して、分離液をカラムに通水して放射性物質を除去する工程であってもよい。
【００３７】
図５は、本実施形態に係る嫌気発酵部６の構成を示す。嫌気発酵部６は、バッファ槽６１、消化槽６２、浄化部８、脱硫槽６３、除去槽６４及び保存槽６５を有する。嫌気発酵部６においては、嫌気性菌による嫌気処理を行う嫌気発酵槽に除去処理水を投入して、嫌気性菌により発酵させる嫌気発酵工程が実行される。ここで、嫌気性菌とは、酸素がない環境において有機物を代謝分解して消化する菌である。
【００３８】
除去部５において分離液から分離された除去処理水は、まず、バッファ槽６１に一時的に貯蔵される。その後、除去処理水は、予め嫌気性菌が入れられた消化槽６２に送られる。消化槽６２は、例えばＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed）型消化槽であり、嫌気性菌が、除去処理水内の有機物を分解して消化する。消化槽６２においては、例えば７日間程度にわたって嫌気発酵工程が実行される。嫌気発酵工程においてメタンガスを含む消化ガスが発生する。また、嫌気発酵により処理された嫌気処理水を排出する。
【００３９】
脱硫槽６３においては、消化槽において発生した消化ガスに含まれている硫黄分を除去する。脱硫槽６３において硫黄分が除去された消化ガスは、除去槽６４に送られて、シロキサンが除去される。その後、消化ガスは保存槽６５に貯蔵される。
保存槽６５において貯蔵された消化ガスは、発電部７に送られる。発電部７においては、嫌気発酵部６における嫌気発酵工程で発生した消化ガスにより発電する発電工程が実行される。
【００４０】
消化槽６２において有機物が分解された嫌気処理水は、浄化部８に送られる。浄化部８においては、嫌気処理水中の総窒素（Ｔ−Ｎ）、総リン（Ｔ−Ｐ）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を除去または浄化する浄化工程が実行される。浄化工程を実行した後に、総窒素、総リン、化学的酸素要求量を測定し、所定の基準値を満たす場合に、返流水として好気処理部１に嫌気処理水を移送する移送工程が実行される。
【００４１】
＜第１の実施形態における効果＞
以上のとおり、本発明の第１の態様に係る放射性物質除去方法によれば、放射性物質を含む放射性汚泥にアルカリ性物質を投入した後に加熱して、放射性汚泥をアルカリ加水分解することにより、放射性汚泥が水に溶解した状態の可溶化汚泥を生成し、可溶化汚泥を固液分離することにより、非溶解性の分離汚泥と、放射性物質及び前記水を含む分離液とに分離できる。その後、分離液に放射性物質吸着剤を投入して、放射性物質吸着剤と放射性物質とを混合した後に凝集剤を投入することで生成される、放射性物質を含む凝集物を除去することにより、放射性汚泥から放射性物質を除去することができる。
【００４２】
上記の放射性物質除去方法によれば、放射性汚泥が、放射性物質が付着した汚泥菌及び有機物又は放射性物質を細胞内に取り込んだ汚泥菌から構成される場合に、アルカリ性物質を投入した後に加熱して放射性汚泥をアルカリ加水分解することにより汚泥菌の細胞壁や有機物が分解されて、放射性物質が水に溶解した状態になるので、凝集剤を用いて、放射性物質を含む凝集物を除去しやすくなる。
【００４３】
さらに、上記の放射性物質除去方法によれば、嫌気処理を行う嫌気発酵槽に、除去工程において放射性物質が除去された後の除去処理水を投入して発酵させる嫌気発酵工程を実行し、嫌気発酵工程において発生したガスにより発電することで、放射性物質を除去する過程で発生するエネルギーを有効活用することもできる。
【００４４】
＜第２の実施形態＞
第１の実施形態の嫌気発酵部６においては、ＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed）型消化槽を用いて除去処理水内の有機物を分解していたが、他の方法を用いることもできる。例えば、消化槽６２として２槽式の消化槽を用いて、嫌気発酵工程を実行してもよい。
【００４５】
＜第３の実施形態＞
第１の実施形態の嫌気発酵部６においては、ＥＧＳＢ（Expanded Granular Sludge Bed）型消化槽を用いて除去処理水内の有機物を分解していたが、他の方法を用いることもできる。例えば、消化槽６２に代えて好気性処理槽を用いて好気性処理を実行してもよい。この場合、図１に示した好気処理部１に上記の除去処理水を移送して好気処理を行なってもよい。
【００４６】
＜第４の実施形態＞
第１の実施形態では図１の汚泥処理部２において脱水を行った半固体状の汚泥を可溶化処理部３に移送しているが、他の方法を用いることもできる。例えば、好気処理部１で回収された放射性汚泥を、汚泥処理部２を経由せず、直接可溶化処理部３に移送して処理することができる。また、好気処理部１で回収された放射性汚泥の濃度を調整した後に、可溶化処理部３に移送して処理することもできる。
【００４７】
＜第５の実施形態＞
上記の実施形態の移送工程においては、除去処理水及び嫌気処理水を好気処理部１に移送していたが、移送先は好気処理部１に限らない。移送工程において、除去処理水及び嫌気処理水を好気処理部１以外の好気処理部に移送してもよい。
【００４８】
＜第６の実施形態＞
上記の実施形態では、除去部５において、まず、分離液に放射性物質吸着材を投入して、放射性物質吸着材と放射性物質とを混合する混合工程を実行する場合について説明したが、混合工程の前に、分離液を微生物処理槽に投入して微生物処理工程を実行してもよい。例えば、除去部５において、フェロシアン化鉄などの放射性物質吸着材を投入する前に、分離液を嫌気消化処理してもよい。このようにすることで、分離液に含まれている溶解性有機物が微生物により分解されるので、嫌気消化処理水中には溶化性有機物は極わずかしか存在しない。従って、放射性物質吸着材を沈殿分離するときに、放射性物質吸着剤と共に再凝集される量を極わずかに抑えることができるので、除去部５で生成される凝集物の量を減らすことができる。
【００４９】
＜実験例１＞
まず、放射性物質を含み、１７０．９Ｂｑ（ベクレル）の放射線量を持つ放射性汚泥２５０ｇを準備した。次に、この放射性汚泥を可溶化処理部３に投入した。可溶化処理部３に放射性汚泥を投入した後、アルカリ添加部３１に、濃度４８％の水酸化ナトリウム２７．１ｇ及び水５１．７ｇを投入して、ｐＨをアルカリ性に調整されたアルカリ性汚泥を生成した。
【００５０】
続いて、アルカリ性汚泥を加熱部３２に投入し、２００℃で９０分間撹拌加熱した。この間に１７．８ｇの水が、水蒸気として蒸発し、可溶化汚泥が生成された。
次に、生成された可溶化汚泥と、濃度１８％の塩酸１９．６ｇと、水１２００ｇとを中和部３３に投入して、可溶化汚泥を中和した。
【００５１】
続いて、中和された可溶化汚泥を固液分離部４に投入した。固液分離部４では、可溶化汚泥を沈殿分離し、９６．９Ｂｑの放射線量を持つ９６．５ｇの可溶化沈殿物と、１１０．４Ｂｑの放射線量を持つ１４３４．１ｇの分離液（可溶化上澄み）を得た。
【００５２】
次に、分離液を除去部５に投入した。除去部５においては、まず、分離液１４３４．１ｇとフェロシアン化鉄１４．３ｇ（分離液の１％の質量に相当）とを入れて３０分間撹拌し、分離液に含まれている放射性物質をフェロシアン化鉄に吸着させた。
続いて、濃度１０％のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）２５．８ｇと、濃度４８％の水酸化ナトリウム５．９ｇと、濃度０．１％のカチオン凝集剤４３．０ｇと、濃度０．１％のアニオン凝集剤４３．０ｇを加えて、１５６６．４ｇの  凝集物を得た。
続いて、凝集物を遠心分離及び沈殿分離することで、放射線量１．０Ｂｑを持つ１２０５．０ｇの除去処理水（吸着上澄み）と、１１５．８Ｂｑの放射線量を持つ３６１．１ｇの吸着沈殿物を得た。
【００５３】
以上の工程で得た９６．５ｇの可溶化沈殿物と３６１．１ｇの吸着沈殿物とを合わせて乾燥（含水率５％）させることで、２１２．７Ｂｑの放射線量を持つ６０．１ｇの乾燥廃棄物を得た。２５０ｇの放射性汚泥が６０．１ｇの乾燥廃棄物になったので、汚泥減量率は７６．０％であった。また、除去処理水の放射線量は１．０Ｂｑであったので、除染率は９９．５％であった。１．０Ｂｑの放射線量は、水道水に許容される放射線量レベルよりも低く、除去処理水を一般の廃水として処理することができる。
【００５４】
この実験から、本発明により、放射性物質を含む物質を燃焼させることなく、放射線量が十分に低い除去処理水と、減量化した乾燥廃棄物とに分離できることが確認できた。
【００５５】
＜実験例２＞
実験例１においては、固液分離部４に、分離液の１％の質量のフェロシアン化鉄を投入したが、実験例２においては、分離液の０．５％のフェロシアン化鉄を投入した。
まず、放射性物質を含み、１３７．１Ｂｑの放射線量を持つ放射性汚泥２５０ｇを準備した。次に、この放射性汚泥を可溶化処理部３に投入した。可溶化処理部３に放射性汚泥を投入した後、アルカリ添加部３１に、濃度４８％の水酸化ナトリウム２７．１ｇ及び水５１．７ｇを投入して、ｐＨをアルカリ性に調整されたアルカリ性汚泥を生成した。
【００５６】
続いて、アルカリ性汚泥を加熱部３２に投入し、２００℃で９０分間撹拌加熱した。この間に２．８ｇの水が、水蒸気として蒸発し、３１２ｇの可溶化汚泥が生成された。
次に、生成された可溶化汚泥と水１２６０ｇとを中和部３３に投入した。
【００５７】
続いて、可溶化汚泥を固液分離部４に投入した。固液分離部４では、可溶化汚泥を沈殿分離し、６７．１Ｂｑの放射線量を持つ７２．６ｇの可溶化沈殿物と、７７．９Ｂｑの放射線量を持つ１５１３．２ｇの分離液を得た。
【００５８】
次に、分離液を除去部５に投入した。除去部５においては、まず、分離液１５１３．２ｇと、濃度１８％の塩酸１８．８ｇと、フェロシアン化鉄７．６ｇ（分離液の０．５％の質量に相当）とを入れて３０分間撹拌し、分離液に含まれている放射性物質をフェロシアン化鉄に吸着させた。
続いて、濃度１０％のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）２７．９ｇと、濃度４８％の水酸化ナトリウム５．６ｇと、濃度０．１％のカチオン凝集剤３０．３ｇと、濃度０．１％のアニオン凝集剤３０．３ｇを加えて、１６３３．７ｇの凝集物を得た。
続いて、凝集物を遠心分離及び沈殿分離することで、放射線量０Ｂｑの１２９３．７ｇの除去処理水と、９９．４Ｂｑの放射線量を持つ３４０．０ｇの吸着沈殿物を得た。
【００５９】
以上の工程で得た７２．６ｇの可溶化沈殿物と３４０．０ｇの吸着沈殿物とを合わせて乾燥（含水率５％）させることで、１６６．５Ｂｑの放射線量を持つ４２．４ｇの乾燥廃棄物を得た。２５０ｇの放射性汚泥が４２．４ｇの乾燥廃棄物になったので、汚泥減量率は８３．０％であった。また、除去処理水の放射線量は０Ｂｑであったので、除染率は１００％であった。
このように、フェロシアン化鉄の割合を実験例１より減らしても、十分な効果を得られた。
【００６０】
＜実験例３＞
実験例２においては、固液分離部４において、分離液の０．５％の質量のフェロシアン化鉄を投入したが、実験例３においては、分離液の０．２５％のフェロシアン化鉄を投入した。
１３７．１Ｂｑの放射線量を持つ放射性汚泥２５０ｇを準備してから、可溶化汚泥を固液分離部４に投入するまでの工程は、実験例２と同様であった。
【００６１】
固液分離部４では、可溶化汚泥を沈殿分離し、６７．１Ｂｑの放射線量を持つ７２．８ｇの可溶化沈殿物と、７７．９Ｂｑの放射線量を持つ１５１３．２ｇの分離液（可溶化上澄み）を得た。
【００６２】
次に、分離液を除去部５に投入した。除去部５においては、まず、分離液１５１３．２ｇと、濃度１８％の塩酸１７．３ｇと、フェロシアン化鉄３．８ｇ（分離液の０．２５％の質量に相当）とを入れて撹拌し、分離液に含まれている放射性物質をフェロシアン化鉄に吸着させた。
続いて、濃度１０％のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）２７．９ｇと、濃度４８％の水酸化ナトリウム５．２ｇと、濃度０．１％のカチオン凝集剤３０．３ｇと、濃度０．１％のアニオン凝集剤３０．３ｇとを加えて、１６２４．１ｇの凝集物を得た。
続いて、凝集物を遠心分離及び沈殿分離することで、放射線量４．３Ｂｑの１３０２．５ｇの除去処理水と、７６．３Ｂｑの放射線量を持つ３２５．５ｇの吸着沈殿物を得た。
【００６３】
以上の工程で得た７２．８ｇの可溶化沈殿物と３２５．５ｇの吸着沈殿物とを合わせて乾燥（含水率５％）させることで、１４３．４Ｂｑの放射線量を持つ３７．７ｇの乾燥廃棄物を得た。２５０ｇの放射性汚泥が３７．７ｇの乾燥廃棄物になったので、汚泥減量率は８４．９％であった。また、除去処理水の放射線量は４．３Ｂｑであったので、除染率は９７．１％であった。
【００６４】
＜実験例４＞
実験例３においては、固液分離部４において、分離液にフェロシアン化鉄を投入したが、実験例４においては、可溶化汚泥を沈殿分離し、６７．１Ｂｑの放射線量を持つ７２．８ｇの可溶化沈殿物と、７７．９Ｂｑの放射線量を持つ１５１３．２ｇの分離液を得た後に、分離液に濃度１８％の塩酸１７．３ｇを入れて中和してから嫌気消化処理し、嫌気消化処理の後の分離液（嫌気処理水）に０．２５％のフェロシアン化鉄を投入する場合の実験例３のデータと嫌気消化処理シミュレーションとを組み合わせて効果を測定した。
【００６５】
実験例３で分離液にフェロシアン化鉄を添加後、凝集沈殿処理を行う時、分離液に含まれる溶解性有機物及び溶解性無機物の一部が再凝集沈殿を起こして廃棄物を増加させている。再凝集沈殿する沈殿物が増加する分、分離液のＣＯＤＣｒ（ニクロム酸カリウムによる化学的酸素要求量）が減少している。そこで、実験例３のデータにより、分離液中の溶解性有機物と溶解性無機物の一部が再凝集し、凝集沈殿物が１ｇ増加した時、分離液中のＣＯＤＣｒが減少する量を示すパラメータとして、ＳＳ−ｇ／ＣＯＤＣｒ−ｇを算出する。ここで、ＳＳ−ｇは、分離液中の浮遊物の質量であり、ＣＯＤＣｒ−ｇは、分離液中のＣＯＤＣｒの質量である。実験例３で得た分離液のＣＯＤＣｒは３２ｇで、更に分離液を除去部５に投入して得た除去処理水のＣＯＤＣｒは１３．５ｇであった。したがって、分離液のＣＯＤＣｒは、除去部５での再凝集作用により１８．５ｇが減少した。この減少したＣＯＤＣｒが、除去部５における吸着沈殿物の増加となっている。
【００６６】
実験例３のデータによると、除去部５で得られる吸着沈殿物のうち、溶解性有機物と溶解性無機物の再凝集による増加分は１９．４ｇであるので、ＳＳ−ｇ／ＣＯＤＣｒ−ｇの値は１．０５となる。分離液を嫌気処理した処理水のＣＯＤＣｒを２０００ｍｇ／Ｌとし、その６０％が再凝集により凝集沈殿すると仮定した場合、増加する再凝集沈殿物の量をパラメータより計算して求めて効果をシミュレーションした。
【００６７】
具体的には、まず、実験例３の分離液に濃度１８％の塩酸１７．３ｇを入れて中和してから、分離液内のＣＯＤＣｒの量を測定した。次に、分離液を嫌気消化処理して得た処理水のＣＯＤＣｒを２０００ｍｇ／Ｌと仮定し、処理水に３．８ｇのフェロシアン化鉄を投入した後に、濃度１０％のポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）２７．９ｇと、濃度４８％の水酸化ナトリウム５．２ｇと、濃度０．１％のカチオン凝集剤３０．３ｇと、濃度０．１％のアニオン凝集剤３０．３ｇとを加えることにより、１６２３．４ｇの凝集物を得る。
【００６８】
さらに、凝集物を遠心分離及び沈殿分離することで、放射線量４．３Ｂｑの１３０２．５ｇの除去処理水を得る。ＣＯＤＣｒが減少した量は１．５６ｇであるのでパラメータより吸着沈殿物が再凝集により増加する量は乾燥重量で１．６ｇとなりフェロシアン化鉄の凝集分３．８ｇと合わせて５．４ｇが吸着沈殿物となる。含水率５％とすると５．７ｇが乾燥廃棄物としての吸着沈殿物量となる。
【００６９】
実験例３の工程で得た７２．６ｇの可溶化沈殿物の乾燥廃棄物（含水率５％）１１ｇと吸着沈殿物５．７とを合わせて１４３．４Ｂｑの放射線量を持つ１６．７ｇの乾燥廃棄物（含水率５％）を得られることがわかった。２５０ｇの放射性汚泥が１６．７ｇの乾燥廃棄物になるので、汚泥減量率は９３．３％である。また、除去処理水の放射線量は４．３Ｂｑであったので、除染率は９７．１％である。
このように、放射性物質吸着材と前記放射性物質とを混合する混合工程の前に嫌気処理を行うことにより、汚泥をさらに減量することが可能になることがわかった。
【００７０】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【００７１】
例えば、上記の実施形態においては、分離液から放射性物質を除去する除去工程を実行した後に、嫌気発酵工程及び発電工程を実行したが、これらの工程を実行することなく、放射性物質を含む放射性汚泥から放射性物質を除去することが可能である。
【符号の説明】
【００７２】
１・・・好気処理部、２・・・汚泥処理部、３・・・可溶化処理部、４・・・固液分離部、５・・・除去部、６・・・嫌気発酵部、７・・・発電部、８・・・浄化部、１０・・・約、３１・・・アルカリ添加部、３２・・・加熱部、３３・・・中和部、４１・・・脱水部、４２・・・洗浄部、４３・・・脱水部、４４・・・洗浄部、４５・・・脱水部、４６・・・貯蔵部、５１・・・混合槽、５２・・・凝集槽、５３・・・分離部、６１・・・バッファ槽、６２・・・消化槽、６３・・・脱硫槽、６４・・・除去槽、６５・・・保存槽、１００・・・放射性物質除去装置
【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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