(57)【要約】【課題】焼却灰に含まれる放射性物質を効率的に溶出させ、放射性物質を含む焼却灰の減容化を図る。【解決手段】放射性物質を含む焼却灰の最終処分前に該焼却灰に対して行われる焼却灰の前処理の方法であって、焼却灰に対して通気を行ないつつ散水を行うことにより、焼却灰に含まれている放射性物質の溶出を促進させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む焼却灰の最終処分前に該焼却灰に対して行われる前処理の方法であって、前記焼却灰に対して散水と通気の双方を行うことを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の焼却灰の前処理方法において、
前記焼却灰に対して連続的に通気を行いつつ、断続的に散水を行うことを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の焼却灰の前処理方法において、
前記焼却灰の上方から該焼却灰に対して水を撒き、
前記焼却灰の嵩高方向下端から該焼却灰に対して空気を供給し、
前記焼却灰を通過した水を回収することを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項４】
請求項１又は請求項２に記載の焼却灰の前処理方法において、
前記焼却灰の上方から該焼却灰に対して水を撒き、
前記焼却灰の嵩高方向途中から該焼却灰に対して空気を供給し、
前記空気の供給位置よりも上層の焼却灰を通過した水を前記空気の供給位置よりも下層の焼却灰に吸収させることを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の焼却灰の前処理方法において、
可搬式コンテナに前記焼却灰を収容した状態で該焼却灰に対する散水と通気を行うことを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の焼却灰の前処理方法において、
通水性および通気性を備えた袋状容器に前記焼却灰を収容した状態で該焼却灰に対する散水と通気を行うことを特徴する焼却灰の前処理方法。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の焼却灰の前処理方法において、
前記焼却灰に対する通気量と散水量の比である気液比が１０００以上であることを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項８】
請求項７に記載の焼却灰の前処理方法において、
前記焼却灰の一部を採取して行う事前試験において通気量と散水量を複数変化させて得られる放射性物質の溶出特性に基づいて前記気液比を決定することを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、焼却灰の最終処分に先立って行われる前処理に関するものであり、特に放射性物質を含む焼却灰の前処理方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
焼却灰を含む廃棄物の最終処分場は、一般的に、安定型処分場、管理型処分場および遮断型処分場に大別される。廃棄物は所定の区分に従って上記処分場のいずれかにおいて最終処分（一般的には埋立処分）されるが、最終処分前に廃棄物の安定化などを目的とした前処理が施される。具体的には、廃棄物に含まれる有機物、塩類、重金属などの洗い出しや不溶化が行われる（特許文献１〜３参照）。
【０００３】
一般的な廃棄物は上記のようして最終処分されるが、放射性物質（主にセシウム（Cs））を含む廃棄物は、現在のところ次のような方針に従って最終処分されている。
（１）放射性物質の含有量が8,000Bq/Kg以下の廃棄物は一般的な廃棄物と同様に処分する。
（２）放射性物質の含有量が8,000Bq/Kg超〜100,000Bq/Kgの廃棄物は、放射性物質が溶出しないように対策を施した上で処分する。
（３）放射性物質の含有量が100,000Bq/Kgを超える廃棄物は、中間貯蔵施設または遮断型処分場などに保管・管理する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−５９１０６号公報
【特許文献２】特開２００６−２８１００６号公報
【特許文献３】特開２００９−２４１０５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、放射性物質の含有量が8,000Bq/Kgを超える廃棄物に対しては放射性物質の溶出を防ぐための何らかの対策を施す必要があり、最終処分に手間やコストがかかる。さらに、放射性物質の含有量が100,000Bq/Kgを超える廃棄物は、中間貯蔵施設や遮断型処分場などに保管・管理する必要があるが、かかる施設や処分場で処理可能な廃棄物の量には限りがある。
【０００６】
ここで、放射性物質を含む廃棄物の一つに焼却施設から排出される焼却灰（主灰および飛灰）がある。これまでのところ、焼却灰の主体である主灰に含まれる放射性物質の量が8,000Bq/Kgを超える事例は少ないが、地域性や焼却物の性状などによっては、主灰に含まれる放射性物質の量が8,000Bq/Kgを超える可能性も十分にある。
【０００７】
また、国立環境研究所などの報告によれば、液固比が１０：１の状態で有姿攪拌処理を６時間行った場合、主灰に含まれる放射性物質（セシウム（Cs））の溶出率（主灰溶出率）は０〜２．２％であり、飛灰に含まれる放射性物質（セシウム（Cs））の溶出率（飛灰溶出率）は４９．０〜９２．９％である。すなわち、主灰に含まれるセシウムは、飛灰に含まれるセシウムに比べて溶出し難いことが知られている。このような相違は、易溶解性（水に溶けやすい）の水溶性画分およびイオン交換態の占める割合に起因しているとされている。
【０００８】
以上のような状況の下、放射性物質を含む焼却灰の減容化が急務となっており、特に放射性物質の含有量が8,000Bq/Kgを超える焼却灰の減容化が急務となっている。
【０００９】
本発明の目的は、焼却灰に含まれる放射性物質を効率的に溶出させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の前処理方法は、放射性物質を含む焼却灰の最終処分前に該焼却灰に対して行われる前処理の方法であって、前記焼却灰に対して散水と通気の双方を行うことを特徴とする。
【００１１】
本発明の前処理方法の一態様では、前記焼却灰に対して連続的に通気を行いつつ、断続的に散水を行う。
【００１２】
本発明の前処理方法の他の態様では、前記焼却灰の上方から該焼却灰に対して水を撒き、前記焼却灰の嵩高方向下端から該焼却灰に対して空気を供給し、前記焼却灰を通過した水を回収する。
【００１３】
本発明の前処理方法の他の態様では、前記焼却灰の上方から該焼却灰に対して水を撒き、前記焼却灰の嵩高方向途中から該焼却灰に対して空気を供給し、前記空気の供給位置よりも上層の焼却灰を通過した水を前記空気の供給位置よりも下層の焼却灰に吸収させる。
【００１４】
本発明の前処理方法の他の態様では、可搬式コンテナに前記焼却灰を収容した状態で該焼却灰に対する散水と通気を行う。
【００１５】
本発明の前処理方法の他の態様では、通水性および通気性を備えた袋状容器に前記焼却灰を収容した状態で該焼却灰に対する散水と通気を行う。
【００１６】
本発明の前処理方法の他の態様では、前記焼却灰に対する通気量と散水量の比である気液比が１０００以上である。
【００１７】
本発明の前処理方法の他の態様では、前記焼却灰の一部を採取して行う事前試験において通気量と散水量を複数変化させて得られる放射性物質の溶出特性に基づいて前記気液比を決定する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、焼却灰に含まれる放射性物質が効率的に洗い出され、放射性物質を含む焼却灰の減容化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】ベンチスケール試験に用いた試験装置の構成を示す模式図である。
【図２】第１のベンチスケール試験の結果を示す説明図である。
【図３】第１のベンチスケール試験の結果を示す他の説明図である。
【図４】第２のベンチスケール試験の結果を示す説明図である。
【図５】前処理の工程を示すフロー図である。
【図６】（ａ）〜（ｃ）は、前処理が行われる安定化エリアを構成するコンテナを示す模式図である。
【図７】水封・採水ますの拡大模式図である。
【図８】前処理が行われる安定化エリアの構成例の一つを示す説明図である。
【図９】前処理が行われる安定化エリアを構成する他のコンテナを示す模式図である。
【図１０】前処理が行われる安定化エリアの構成例の他の一つを示す説明図である。
【図１１】図１０に示される安定化エリアにおける前処理の実施状態を示す説明図である。
【図１２】前処理が行われる安定化エリアの構成例のさらに他の一つを示す説明図である。
【図１３】図１２に示される安定化エリアにおける前処理の実施状態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の説明中で参照する全図において、同一の部材や要素には原則として同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。
【００２１】
本発明は、放射性物質（主に、セシウム（Cs）１３４,１３７）を含む焼却灰（主灰および飛灰）を最終処分する前に該焼却灰に対して行われる前処理に関するものである。本発明は、放射性物質を含む焼却灰に対して散水と通気を行うことによって、焼却灰に含まれる放射性物質の溶出を促進させることを本質とする。
【００２２】
本発明の理解を容易にすべく、本発明の有効性を確認するために行った２つのベンチスケール試験について予め説明する。
【００２３】
（第１のベンチスケール試験）
第１のベンチスケール試験には図１に示される構成を有する試験装置１０を用いた。図１に示される試験装置１０は、カラム１１、散水装置１２、浸出水受器１３および通気装置１４から構成されている。
【００２４】
カラム１１の断面積は７８．５ｃｍ２（φ１０ｃｍ）であり、高さは４０ｃｍである。本試験では、安定セシウムを含む焼却主灰２０を通水および通気が妨げられない密度および高さでカラム１１内に充填した。具体的には、密度１．３ｇ／ｃｍ３、高さ３０ｃｍで焼却主灰２０をカラム１１内に充填した。もっとも、かかる密度および高さは一例であり、焼却主灰２０の充填密度および高さは、通水および通気が妨げられないことを条件として任意に設定することができる。
【００２５】
散水装置１２は、タンク１２ａ、給水管１２ｂ、ポンプ１２ｃおよびタイマ１２ｄから構成されている。タンク１２ａは、焼却主灰２０に散水される水を貯留しておくための容器である。給水管１２ｂの途中にはポンプ１２ｃが設けられており、このポンプ１２ｃの運転はタイマ１２ｄによって制御されている。かかる散水装置１２により、所定のタイミングで所定の量の水がカラム１１内の焼却主灰２０にその上方から散水される。
【００２６】
浸出水受器１３はカラム１１の真下に配置されており、カラム１１の底面に接続されている。散水装置１２によって焼却主灰２０に散水された水は、焼却主灰２０に浸透した後にカラム１１から排水され、浸出水として浸出水受器１３に溜められる。
【００２７】
通気装置１４は、コンプレッサ１４ａ、給気管１４ｂおよびマスフローコントローラ１４ｃから構成されている。かかる通気装置１４により、所定のタイミングで所定の量の空気がカラム１１内に送り込まれる。ここで、給気管１４ｂの管端はカラム１１の側面下部に接続されており、給気管１４ｂを介してカラム１１内に送り込まれる空気は、焼却主灰２０の嵩高方向途中から焼却主灰２０に供給される。以下の説明では、カラム１１内に充填されている焼却主灰２０を空気の供給位置を境界として上下に区分し、空気の供給位置よりも上側を“上層２０ａ”、下側を“下層２０ｂ”と呼んで区別する場合がある。すなわち、空気は、焼却主灰２０の上層２０ａと下層２０ｂとの境界に供給され、供給された空気は、焼却主灰２０の上層２０ａ中をその下方から上方へ向かって移動する。
【００２８】
第１のベンチスケール試験では、図１に示される試験装置１０を３つ用意し、それぞれのカラム１１に対する給気量（焼却主灰に対する通気量）を異ならせた。具体的には、第１の試験装置１０のカラム１１（第１処理区）には１Ｌ／ｍｉｎの割合で空気を供給した。以下同様に、第２の試験装置１０のカラム１１（第２処理区）には２Ｌ／ｍｉｎの割合で空気を供給し、第３の試験装置１０のカラム１１（第３処理区）には４Ｌ／ｍｉｎの割合で空気を供給した。換言すれば、第１処理区の焼却主灰に対する１日当たりの通気量は１．４ｍ３、第２処理区の焼却主灰に対する１日当たりの通気量は２．８ｍ３、第３処理区の焼却主灰に対する１日当たりの通気量は５．６ｍ３である。
【００２９】
一方、各処理区に対する給水量（各処理区の焼却主灰に対する散水量）は同一とした。具体的には、各処理区の焼却主灰に対する１回当たりの散水量は１．５ｍｍ、１日当たりの散水量は３６ｍｍとした。ここでは、散水面積と同じ断面積の容器に散水した場合にその容器内に溜まる水の高さを用いて散水量を示した。すなわち、降雨量を示す基準と同様の基準を用いて散水量を示した。よって、換言すれば、各処理区の焼却主灰に対する１日当たりの散水量は０．０００２８３ｍ３（７８．５×３．６＝２８２．６ｃｍ３≒０．０００２８３ｍ３）である。
【００３０】
上記のような条件で６日間に亘って試験を継続した。試験中、浸出水を経時的に採取し、その水質を分析した。具体的には、浸出水に含まれるセシウムの量をＩＣＰ-ＭＳ（Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry）により分析した。分析結果を図２および図３に示す。
【００３１】
図２，図３に示されるように、第１処理区におけるセシウムの溶出率（溶出量／含有量）は１．７％であった。ここで、液固比が１０：１の状態で有姿攪拌処理を６時間行った場合の主灰溶出率が０〜２．２％であることは既述のとおりである。すなわち、液固比（累積浸出水量／焼却灰量）が０．６：１である第１処理区において、液固比が１０：１の場合と略同レベルの溶出率が得られた。
【００３２】
また、散水量と通気量との関係に着目すると、散水量が同一の場合、通気量を増加させると溶出率が向上することも明らかになった。これは、通気量の増加によって焼却灰および保有水のｐＨが低下したことに起因すると考えられる。具体的には、溶出率が約２％であった第１処理区における気液比（通気量／散水量）は約５０００（１．４／０．０００２８３）である。また、溶出率が２．９％であった第２処理区における気液比（通気量／散水量）は約１０，０００（２．８／０．０００２８３）である。第３処理区では溶出率が３．５％と第１処理区の２倍となり、その際の気液比は約２０，０００（５．６／０．０００２８３）である。
【００３３】
（第２のベンチスケール試験）
第２のベンチスケール試験においても図１に示される試験装置１０を用いた。第２のベンチスケール試験では、図１に示される試験装置１０を２つ用意し、第１の試験装置１０のカラム１１には給気を行い、第２の試験装置１０のカラム１１には給気を行わなかった。具体的には、第１の試験装置１０のカラム１１（第１処理区）にのみ１Ｌ／ｍｉｎの割合で空気を供給した。
【００３４】
一方、各処理区に対する給水量は同一とした。具体的には、各処理区に対する１回当たりの散水量は１．５ｍｍ、１日当たりの散水量は１５０ｍｍとした。換言すれば、各処理区に対する１日当たりの散水量は０．００１１８ｍ３（７８．５×１．５＝１１７．７５ｃｍ３≒０．００１１８ｍ３）である。
【００３５】
なお、第２のベンチスケール試験では、図１に示される焼却主灰２０に換えて、安定セシウムを含む焼却飛灰を第１のベンチスケール試験と同様の条件で各試験装置１０のカラム１１に充填した。
【００３６】
以上の条件で１．３日間に亘って試験を継続した。試験中、第１のベンチスケール試験と同様の条件および手法で浸出水の水質を分析した。分析結果を図４に示す。
【００３７】
図４に示されるように、散水および通気を行った第１処理区では、散水のみを行った第２処理区に比べてセシウムの溶出率が向上している。なお、第１処理区における気液比（通気量／散水量）は約１０００（１．４／０．００１１８）である。
【００３８】
以上の試験結果より、散水と通気とを組み合わせて用いる本発明の前処理方法によれば、焼却灰に含まれる放射性物質の溶出が促進されることが確認された。ベンチスケール試験によりその有効性が確認された本発明の前処理方法は、例えば次のようにして実施することができる。
【００３９】
（第１の実施形態）
まず、本発明の前処理方法を実施するための安定化エリアを用意する。安定化エリアは雨水を排除できる建屋内に設ける。安定化エリアを用意した上で図５に示される順序に従って前処理を行う。
【００４０】
まず、安定化エリアに、前処理の対象物である焼却灰を所定密度で撒き出す（ステップＳ１）。密度は、例えば、１．３ｇ／ｃｍ３である。かかる撒き出し密度は、例えば、０．５ｇ／ｃｍ３〜１．８ｇ／ｃｍ３の範囲内で設定可能である。なお、撒き出し厚さ（＝焼却灰の嵩高）は任意に設定可能であるが、０．３ｍ〜２．０ｍの範囲内であることが望ましい。
【００４１】
その後、焼却灰に対する１回当たりの散水量を決定する（ステップＳ２）。具体的には、撒き出し厚さに基づいて、次式を用いて、１回当たりの散水量を決定する。１回当たりの散水量Ｙ（ｍｍ）は、焼却灰の放射性物質含有量などにより変化する比例係数Ａを介して、撒き出し厚さＸ（ｍ）に比例する。すなわち、Ｙ＝ＡＸとして表される。上記のとおり、比例係数Ａは焼却灰の特性（放射性物質含有量など）により変化するが、例えば０．４以上〜４．０以下の範囲内で設定される。
【００４２】
本実施形態では、一回当たりの散水量が１．５ｍｍ、一日当たりの散水量が３６ｍｍ、一日当たりの散水回数が２４回に決定されたものとする。もっとも、かかる散水条件は一例であり、例えば、一日当たりの散水量は３６〜２１６０ｍｍの範囲内で決定される。この場合、一回当たりの散水量を１．５ｍｍに維持すると、一日当たりの散水回数は２４〜１４４０回になる。
【００４３】
次いで、焼却灰に対する通気量を決定する（ステップＳ３）。具体的には、上記のようにして決定された散水量に応じて、気液比（通気量／散水量）が所定の値となる通気量を決定する。本実施形態では、気液比が約５０００となるように通気量が決定されたものとする。すなわち、一日当たりの通気量が１．４ｍ３（＝１Ｌ／ｍｉｎ）に決定されたものとする。なお、第１のベンチスケール試験において、気液比が約５０００の場合に約２％の溶出率が得られたことは既述のとおりである。
【００４４】
ここで、散水量と通気量の決定順序は上記順序に限定されるものではない。すなわち、気液比が所定の値となるように散水量と通気量がそれぞれ設定されればよく、通気量を決定してから散水量を決定しても構わない。
【００４５】
その後、上記のようにして設定された散水条件および通気条件に従って、焼却灰に対する散水処理および通気処理を行う（ステップＳ４）。具体的には、安定化エリアに撒き出された焼却灰に２ｍｍ／sec(ベンチスケール試験の約１Ｌ／ｍｉｎに相当)の割合で連続的に空気を供給しつつ、焼却灰の上方から断続的に散水を行う。具体的には、１時間置きに１．５ｍｍの水を散水する。かかる散水処理および通気処理を所定日数（例えば６日間）継続する。期間中、所定の指標に基づいて浸出水の水質を適宜評価する（ステップＳ５）。かかる指標としては、電気伝導度（ＥＣ）、ｐＨ値、空間線量率、放射能濃度、セシウム含有量などが挙げられる。ステップＳ５にて分析・評価した結果、前処理終了の基準（例えば、事前のトリータビリティテストで設定される基準）をクリアしていない場合には、前処理期間の延長または散水・通気条件の再設定を行い、前処理後の焼却灰の状態を安定したものとする。ここで、散水された量と略同量の浸出水を排水させるべく、散水処理の開始前に焼却灰の含水量（含水率）を予め調整しておくこともできる。例えば、含水率を３０〜４０％に調整しておくことで、散水された量と略同量の浸出水を排水させることができる。
【００４６】
次に、上記安定化エリアの構成例について説明する。安定化エリアは、例えば、図６（ａ）〜（ｃ）に示されるような可般式のコンテナ１００を用いて構成することができる。
【００４７】
コンテナ１００は、上方に投入口１１０が設けられた箱型に形成されており、投入口１１０を開閉する不図示の覆蓋を備えている。コンテナ１００内に焼却灰を収容する際には、コンテナ１００を焼却施設などに設けられている排出用ホッパーの下方に移動させて投入口１１０を開き、排出用ホッパーからコンテナ１００内に焼却灰を排出させる（落下させる。）。
【００４８】
コンテナ１００の底には底部材１２０が配置されている。底部材１２０の上面には、コンテナ１００の長手方向一側から他側に向かって下り勾配の傾斜が設けられている。また、底部材１２０の傾斜下端側には集水管１３０が設けられている。集水管１３０の管壁には多数の集水孔が設けられているとともに、図６（ｂ）に示されるように、集水管１３０の管端１３０ａはコンテナ１００の側壁を貫通してコンテナ１００の外に突出している。コンテナ１００内の焼却灰に散水され、該焼却灰に浸透した水は、底部材１２０の上面（傾斜面）に沿って流下した後に集水孔から集水管１３０に流入し、浸出水としてコンテナ１００の外に排水される。
【００４９】
底部材１２０には送気管１４０が敷設されている。図５（ｃ）に示されるように、送気管１４０は、平面視においてコンテナ１００の底面全体に亘って分岐条に設けられている。送気管１４０には多数の送気孔が設けられているとともに、送気管１４０の管端１４０ａはコンテナ１００の側壁を貫通してコンテナ１００の外に突出している。送気管１４０に送り込まれた空気は、送気孔から流出し、焼却灰中を下方から上方へ向かって移動する。すなわち、焼却灰に散水された水の浸透方向と焼却灰に供給された空気の通気方向とは逆向きである。ここで、送気管１４０は底部材１２０に敷設されているので、空気は焼却灰の嵩高方向下端から焼却灰に供給される。
【００５０】
図５（ａ）に示されるように、コンテナ１００の側壁の一部は回動可能に構成されており、この側壁（開閉扉１５０）を回動させることにより、コンテナ１００の側面の一部を開いて焼却灰を排出できるようになっている。さらに、開閉扉１５０を構成している側壁と対向する側壁にはフック１６０が設けられている。かかるフック１６０は、コンテナ１００をトラックなどに積載する際にトラックなどに係止される。
【００５１】
上記のような構成を有するコンテナ１００は、トラックなどに積載されて焼却施設などに運ばれ、該焼却施設などにおいて焼却灰が積み込まれる。焼却灰が積み込まれたコンテナ１００は、トラックなどに積載されて所定の前処理専用区画に搬入される。前処理専用区画には、コンテナ１００が設置される多数の小区画が設けられており、前処理専用区画に搬入されたコンテナ１００は、任意または所定の小区画に置かれる。前処理専用区画には、２以上の小区画を巡る給水管、給気管および排水管が設けられている。
【００５２】
それぞれの小区画には、給水管に接続されたスプリンクラが設けられており、コンテナ１００は、投入口１１０が開かれた状態でスプリンクラの下に置かれる。また、それぞれの小区画には、排水管２１０に接続されている水封・採水ます２００が設けられており、コンテナ１００の集水管１３０は水封・採水ます２００に接続される。さらに、コンテナ１００の送気管１４０は給気管に接続される。
【００５３】
上記のようにして小区画にコンテナ１００が置かれると、散水処理および通気処理が開始される。具体的には、給水装置（例えば、ポンプ）から送り出された水が給水管およびスプリンクラを介してコンテナ１００の上方からコンテナ１００内の焼却灰に向けて散水される。同時に、給気装置（例えば、コンプレッサ）から送り出された空気が給気管および送気管１４０を介して焼却灰に供給される。ここで、焼却灰に散水された水は、焼却灰中を上方から下方へ向けて移動し、焼却灰に供給された空気は、焼却灰中を下方から上方へ向けて移動する。なお、散水条件や通気条件、特に、気液比の決定方法については既述のとおりである。また、水や塵などに吸着した放射性物質が焼却灰に対する通気によって飛散することを防止するために、焼却灰上面に通水性を有するシート（例えば、不織布）を被せてもよいし、フィルターを備えた吸引装置を設けてもよい。
【００５４】
焼却灰に散水され、該焼却灰を通過した水は、集水管１３０を介して水封・採水ます２００に排水される。図７に、水封・採水ます２００の概要を示す。水封・採水ます２００には、集水管１３０の管端１３０ａが差し入れられている。また、水封・採水ます２００の側壁には排水管２１０の管端２１０ａが接続されている。ここで、排水管２１０の管端２１０ａは、集水管１３０の管端１３０ａによりも高い位置にある。具体的には、水封・採水ます２００の底面から集水管１３０の管端１３０ａまでの高さよりも、水封・採水ます２００の底面から排水管２１０の管端２１０ａまでの高さの方が高い。よって、水封・採水ます２００内の浸出水の水位が次第に上昇し、排水管２１０の管端２１０ａの高さに達すると、浸出水が排水管２１０に流入する。排水管２１０に流入した浸出水は、該排水管２１０を介して不図示の浸出水処置装置に送られる。
【００５５】
集水管１３０の途中には採水弁２２０が設けられており、適宜必要に応じて浸出水を採水し、その分析が行えるようになっている。また、集水管１３０の近傍には放射線センサ２３０が設けられており、放射性物質の溶出状況を監視可能となっている。放射線センサ２３０には、ＧＭ管やシンチレーション計などのγ線を計測可能なセンサを用いることが望ましい。シンチレーション計を用いる場合には、コリメータを使用するなどして周囲からの放射線を遮断することが望ましい。さらに、水封・採水ます２００には、ｐＨ・ＥＣセンサ２４０が設けられており、放射性物質以外の塩類の溶出状況も監視可能となっている。なお、放射線センサ２３０やｐＨ・ＥＣセンサ２４０による検出結果は、不図示の信号変換器を介して無線送信または有線送信される。すなわち、放射性物質その他の溶出状況を遠隔地において監視可能となっている。
【００５６】
前処理専用区画における前処理工程が終了すると、最終処分工程に移行する。最終処分工程では、図６に示されるコンテナ１００を前処理専用区画から最終処分場へ移動させ、コンテナ１００内の安定化処理済み（前処理済み）の焼却灰を最終処分する（例えば、埋め立て処分する。）。すなわち、コンテナ１００は前処理を行うための安定化エリアを形成するとともに、焼却灰を前処理専用区画に搬出入するための専用容器でもある。
【００５７】
以上のように、本実施形態に係る前処理方法によれば、焼却灰に含まれる放射性物質を少量の水によって短時間で洗い出すことが可能なので、放射性物質を含む焼却灰を効率的に減容化させることができる。特に、放射性物質の含有量が多いために特別な最終処分（例えば、中間貯蔵施設または遮断型処分場などでの保管・管理）を必要とする焼却灰を減容化させることができる。
【００５８】
上記安定化エリアは図６に示されるコンテナ１００を用いなくとも構成することができる。例えば、図８に示されるように、前処理専用区画３００を複数の小区画３１０に分割する。各小区画３１０に搬入された焼却灰は、拡大図に示されるように、ブルドーザなどの重機３２０によって所定の厚みで撒き出される。小区画３１０に撒き出された焼却灰には、小区画３１０の上方に設けられているスプリンクラ３３０から散水が行われるとともに、不図示の通気装置によって通気が行われる。各小区画３１０には、図７に示される水封・採水ます２００と同様の水封・採水ますが設けられており、浸出水は、水封・採水ます及び排水管を経由して、前処理専用区画３００の隅に設けられている浸出水ピット３４０に集められる。なお、前処理専用区画３００には、洗い水集水側溝が設けられ、浸出水と洗い水とを分離することが可能な構造になっている。
【００５９】
（第２の実施形態）
第１の実施形態に係る前処理方法によれば、放射性物質が洗い出された焼却灰が得られるとともに、放射性物質を高濃度で含む浸出水が発生する。そこで、第１の実施形態では、浸出水を回収し、回収された浸出水を放射性物質の除去機能を備える浸出水処置装置によって処理した。
【００６０】
しかし、浸出水を固体に吸収・吸着させて濃縮すれば、浸出水の処理工程が省かれ、大幅なコスト削減が見込まれる。この点、本発明の前処理方法は、焼却灰に対する散水に加えて、通気を行うことにより放射性物質の溶出を促進させることを特徴とする。よって、かかる特徴を利用して、焼却灰を二層に分離することができる。具体的には、焼却灰に対する通気位置（空気の供給位置）を調整することにより、放射性物質が洗い出される層と、洗い出された放射性物質が濃縮される層とに焼却灰を分離することができる。以下、具体的に説明する。
【００６１】
上記のように焼却灰を二層に分離する場合には、例えば図９に示される可搬式のコンテナ４００を用いて構成される安定化エリアにおいて前処理を行う。図９に示されるコンテナ４００は、図６に示されるコンテナ１００と同一の基本構成を備えている。ただし、図９に示されるコンテナ４００では、送気管１４０がコンテナ４００の底面から所定距離だけ上方に配置されており、コンテナ４００内に焼却灰４１０を収容すると、送気管１４０が焼却灰４１０に埋設される。したがって、送気管１４０の送気孔から流出する空気は、焼却灰４１０の嵩高方向途中から焼却灰４１０に供給される。以下の説明では、コンテナ４００内に収容されている焼却灰４１０を空気の供給位置を境界として上下に区分し、空気の供給位置よりも上側を“上層４１０ａ”、下側を“下層４１０ｂ”と呼んで区別する。すなわち、空気は、焼却灰４１０の上層４１０ａと下層４１０ｂとの境界に供給され、供給された空気は、焼却灰４１０の上層４１０ａ中をその下方から上方へ向かって移動する。すなわち、焼却灰４１０の上層４１０ａに対しては通気が行われるが、下層４１０ｂに対しては通気が行われない。
【００６２】
一方、第１の実施形態の場合と同様に、焼却灰４１０の上方からスプリンクラ４２０による散水が行われる。すなわち、焼却灰４１０に散水された水は、焼却灰４１０の上層４１０ａを通過した後に下層４１０ｂに浸透する。
【００６３】
要するに、焼却灰４１０の上層４１０ａに対しては散水と通気が行われる一方、下層４１０ｂには上層４１０ａを通過した水が浸透する。結果、焼却灰４１０の上層４１０ａにおいては放射性物質が効率的に洗い出され、下層４１０ｂにおいては、上層４１０ａから洗い出された放射性物質を含む水が吸収・吸着されて濃縮される。なお、焼却灰４１０の下層４１０ｂに、吸水材や吸着材（例えばゼオライト）を予め含ませておいてもよい。また、焼却灰の上層４１０ａの含水率を事前に調整することにより、散水の開始と同時に排水を開始させることができる。一方、焼却灰４１０の下層４１０ｂの含水率調整を行わないことにより、上層４１０ａから排出された水をより多く吸収し、濃縮することが可能となる。
【００６４】
上記のようにして焼却灰４１０を二層化した場合、上層４１０ａの放射性物質の含有量および溶出リスクは低減されているので、通常の最終処分（例えば、安定型処分場への埋立）が行える。一方、下層４１０ｂの放射性物質の含有量および溶出リスクは増大しているので、特別な最終処分（例えば、中間貯蔵施設または遮断型処分場などでの保管・管理）を行う。
【００６５】
なお、本実施形態に係る前処理方法によれば、浸出水を回収して処理する必要がないので、図９に示すコンテナ４００には底部材１２０や集水管１３０（図６）を設ける必要がない。また、図９に示すコンテナ４００が置かれる前処理専用区画には、水封・採水ます２００（図６，７）を設ける必要がなく、浸出水処理装置を設ける必要もない。
【００６６】
以上のように、本実施形態に係る前処理方法によれば、焼却灰の全量に対して特別な最終処分を必要とする焼却灰が占める割合を低下させることができる。さらに、本実施形態に係る前処理方法によれば、浸出水の処理も不要となり、放射性物質を含む焼却灰の処分コストが大幅に低減される。
【００６７】
なお、本実施形態に係る前処理方法は、図８に示す構成の安定化エリアにおいても実施することができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
第１の実施形態では、焼却灰を前処理専用区画に搬出入するための専用容器であるコンテナ１００（図６）によって安定化エリアが構成された。一方、本実施形態では、袋状容器に収容された焼却灰が前処理専用区画に設けられた安定化エリアに搬入され、前処理が行われる。
【００６９】
前処理専用区画は多数の小区画に区分けされており、それぞれの小区画に図１０に示される安定化エリアが設けられている。なお、前処理専用区画には２以上の小区画を巡る給水管および給気管が設けられている。
【００７０】
図１０に示される安定化エリアは、４本の脚５００によって支持された架台５０１と、架台５０１の上に設けられた処理室５０２とから構成されている。架台５０１は矩形の平面形状を有し、その中央には開口部５０１ａが形成されている。処理室５０２は、架台５０１の各辺から立ち上がる側壁５０３によって四方が囲まれ、上方は開口している。
【００７１】
架台５０１の開口部５０１ａには、管壁に多数の送気孔が形成された送気管５０４が複数本配置されている。それぞれの送気管５０４の全長は開口部５０１ａの直径よりも長く、各送気管５０４は開口部５０１ａを跨いでいる。また、それぞれの送気管５０４は合流して給気管（不図示）に接続されている。
【００７２】
架台５０１の下には受水槽５０５が配置されている。換言すれば、受水槽５０５は処理室５０２の下方に配置されている。一方、処理室５０２の上方にはスプリンクラ５０６が配置されており、このスプリンクラ５０６に給水管（不図示）が接続されている。
【００７３】
図１０に示される処理室５０２には、通水性および通気性を備えた袋状容器（本実施形態ではフレキシブルコンテナバック６００に収容された焼却灰が搬入される。具体的には、焼却施設などにおいて焼却灰が充填されたフレキシブルコンテナバック６００が前処理専用区画に搬入される。前処理専用区画に搬入されたフレキシブルコンテナバック６００は、クレーンやフォークリフトなどによって吊り上げられ、処理室５０２の上方開口部５０２ａから処理室５０２内に入れられる。すなわち、架台５０１の上に載せられる（図１１参照）。より詳細には、架台５０１の開口部５０１ａを塞ぐように、開口部５０１ａの上にフレキシブルコンテナバック６００が載せられる。換言すれば、開口部５０１ａの面積はフレキシブルコンテナバック６００の底面積よりも小さく、架台５０１の上にフレキシブルコンテナバック６００が載せられると、フレキシブルコンテナバック６００によって開口部５０１ａが塞がれる。
【００７４】
上記のようにして処理室５０２にフレキシブルコンテナバック６００が置かれると、散水処理および通気処理が開始される。具体的には、給水管を介して供給される水がスプリンクラ５０６から放出される。同時に、給気管を介して送気管５０４に供給される空気が送気管５０４の送気孔から放出される。すなわち、フレキシブルコンテナバック６００の上方から散水が行われるとともに、フレキシブルコンテナバック６００の下方から給気が行われる。散水された水はフレキシブルコンテナバック６００を透過して焼却灰に浸透し、焼却灰中を上方から下方へ向けて移動する。一方、供給された空気はフレキシブルコンテナバック６００を透過し、焼却灰中を下方から上方へ向けて移動する。散水条件や通気条件、特に、気液比の決定方法については既述のとおりである。
【００７５】
本実施形態では、焼却灰が袋状のフレキシブルコンテナバック６００に充填されている。よって、焼却灰中を下方から上方へ向けて移動する空気によって焼却灰が舞い上げられることがなく、処理室５０２の上方開口部５０２ａを開いたまま前処理を行うことができる。
【００７６】
焼却灰を通過した水は、主にフレキシブルコンテナバック６００の底面を透過し、フレキシブルコンテナバック６００の外に流出する。フレキシブルコンテナバック６００から流出した水は架台５０１の開口部５０１ａを通して受水槽５０５に落下し、浸出水として貯留される。
【００７７】
以上のようにして前処理が終了すると、処理室５０２内のフレキシブルコンテナバック６００がクレーンやフォークリフトなどによって吊り上げられて処理室５０２から出され、新たなフレキシブルコンテナバック６００が処理室５０２に入れられる。すなわち、バッチ方式で前処理が行われる。
【００７８】
図１０に示される安定化エリアの変形例を図１２に示す。図１２に示される安定化エリアでは、処理室５０２の側壁５０３の１つに、上方開口部５０２ａを開閉するための蓋板５０７が回動可能に取り付けられている。蓋板５０７の内面にはスプリンクラ５０６が装着されているとともに、給水管とスプリンクラ５０６とを接続するための継ぎ手（不図示）が設けられている。処理室５０２の上方開口部５０２ａは、必要に応じて開閉される。例えば、フレキシブルコンテナバック６００が処理室５０２に出し入れされる際には上方開口部５０２ａが開かれる。一方、蓋板５０７によって上方開口部５０２ａが閉じられると、処理室５０２内は密閉状態になる。
【００７９】
また、処理室５０２の他の側壁５０３の上部には給気管が接続される継ぎ手５０８が設けられており、継ぎ手５０８に接続された給気管を介して処理室５０２内に空気が供給される。なお、図１２に示される処理室５０２内には、図１０に示される送気管５０４は設けられておらず、架台５０１の開口部５０１ａにはパンチングメタル５０９が嵌め込まれている。
【００８０】
図１３に示されるように、処理室５０２内にフレキシブルコンテナバック６００が入れられた後、蓋板５０７によって処理室５０２の上方開口部５０２ａ（図１２）が閉じられる。すなわち、処理室５０２内が密閉状態にされる。また、蓋板５０７に設けられている不図示の継ぎ手に給水管が接続される。次いで、散水処理および通気処理が開始される。具体的には、給水管および継ぎ手を介して供給される水がスプリンクラ５０６から放出される。同時に、給気管および継ぎ手５０８を介して処理室５０２内に空気が供給される。すなわち、フレキシブルコンテナバック６００の上方から散水が行われるとともに、フレキシブルコンテナバック６００の上方から給気が行われる。散水された水はフレキシブルコンテナバック６００を透過して焼却灰に浸透し、焼却灰中を上方から下方へ向けて移動する。また、処理室５０２内に供給された空気もフレキシブルコンテナバック６００を透過し、焼却灰中を上方から下方へ向けて移動する。散水条件や通気条件、特に、気液比の決定方法については既述のとおりである。
【００８１】
焼却灰を通過した水は、主にフレキシブルコンテナバック６００の底面を透過し、フレキシブルコンテナバック６００の外に流出する。フレキシブルコンテナバック６００から流出した水はパンチングメタル５０９（図１２）の貫通孔を通して受水槽５０５に落下し、浸出水として貯留される。もっとも、架台５０１の開口部５０１ａを塞ぐ部材は、排水および排気を妨げない部材であればよく、パンチングメタル５０９に限定されない。例えば、メッシュ部材によって開口部５０１ａを塞いでもよい。また、開口部５０１ａを塞がなくてもフレキシブルコンテナバック６００の底面を十分に支持可能である場合には、開口部５０１ａを塞ぐ必要はない。
【００８２】
本変形例では、密閉状態の処理室５０２に空気が供給されるので処理室５０２内の圧力が上昇し、焼却灰中における水の移動が促進される。また、焼却灰中における水の移動方向と空気の移動方向とが同一なので、水および空気が互いの移動を妨げる虞がなく、両者の移動がスムーズに行われる。さらに、空気は焼却灰中を主に上方から下方へ向かって移動するので、上部が開口した容器内に焼却灰を収容した状態で前処理を実施しても気流によって焼却灰が舞い上げられたり、浮き上げられたりすることがなく、焼却主灰に比べて粒径が小さい焼却飛灰に対する前処理に好適である。
【００８３】
これまで説明した実施形態およびその変形例では、焼却灰に空気を供給した。しかし、空気に換えて二酸化炭素を供給してもよく、その場合であっても放射性物質の溶出率向上効果が得られる。また、焼却灰への空気の供給方法としては、送風ファンなどによる送気だけでなく、真空ポンプなどにより吸気を行うことによって焼却灰に空気を供給しても構わない。
【００８４】
以上、本発明のいくつかの実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、前処理の対象物である焼却灰のサンプルを入手して事前試験としてのトリータビリティ試験（トリータビリティテストに同じ）を行い、その結果に基づいて散水条件や通気条件を決定してもよい。
【００８５】
因みに、トリータビリティテストについては、業界で確定した適切な日本語訳が未だ定義されていない。そこで、本明細書では、事前試験と広く定義する。かかる定義は、例えば技術の適用性についての事前検討などを意味する。より狭くは、サンプルを用いて事前に行う分析および実験を意味する。かかる定義の範囲内にある試験、テストならば、当然に本明細書で使用するトリータビリティテストと看做すことができる。
【００８６】
散水条件や通気条件を決定するためのトリータビリティテストは、図１に示される試験装置１０と同一または実質的に同一の試験装置を用いて行うことができる。トリータビリティテストは、一連の工程を経て行われる。一連の工程としては、例えば、含水率調整工程、充填工程、散水量・通気量の設定工程が含まれる。
【００８７】
含水率調整工程では、試料としての焼却灰の含水率を、散水と同時に浸出水が得られるように調整する。かかる含水率は、｛（廃棄物重量−乾燥廃棄物重量）／廃棄物重量｝×１００として定義し、試料としての焼却灰に水を含ませて調整する。調整する含水率の目安は２５％以上〜４５％以下に設定しておけばよい。正確には対象とする焼却灰により、その含水率は異なるが、実験した範囲内の焼却灰では、１０％以上〜５０％以下の範囲の含水率であった。すなわち、かかる含水率で焼却灰に水を含ませた場合には、焼却灰が水分を飽和させる程度に含んでいる状態と見做せる。従って、その状態では浸出水が殆ど出ない状態と言える。かかる状態の焼却灰に、散水処理を始めると、散水した量に略見合った浸出水が得られる状態とも言える。かかる含水率の調整は、トリータビリティテストの期間短縮のためには行った方が好ましい。
【００８８】
ここでいう乾燥廃棄物重量とは全蒸発残留物に相当する。その測定は、環境庁告示１３号第一検液の作成の「備考」にて固形分を測定するために明示されている方法と同様の方法で行い、乾燥させた試料の測定値を乾燥廃棄物重量として用いる。
【００８９】
因みに、環境庁告示１３号第一検液の作成の「備考」には、「当該産業廃棄物二十グラム以上百グラム以下(aグラム)を平形はかりびん(容量五十ミリリットル以上のもので、あらかじめ乾燥したもの)又は蒸発ざら(容量百ミリリットル以上のもので、あらかじめ乾燥したもの)に正確に計り取り、沸騰しないように注意して蒸発乾固し、摂氏百五度以上百十度以下で二時間乾燥した後、デシケーター中で三十分間放冷する。この結果平形はかりびん又は蒸発ざらに残留した物質の重量(bグラム)を正確に求めこれを固型分の重量とする。」の旨、記載されている。
【００９０】
充填工程では、上記要領で含水率を調整した焼却灰を、所定密度になるように試験装置のカラム内に充填する。充填に際しては、カラム内の所定容積に対して所定重量の焼却灰を入れることで、所定密度に調整する。基本的には、充填に際しては締め固めは行わない。そのため、前記含水率調整が行われた状態の焼却灰は、その状態が維持されてカラム内に入れられた状態となっている。すなわち、かかる状態は、試験装置に焼却灰を通気・通水を妨げない密度で充填されている状態とも言える。
【００９１】
このように試料としての焼却灰をカラム内に充填した後は、散水量・通気量設定工程で、散水条件、通気条件をそれぞれ複数設定する。散水条件、通気条件は、別個独立に条件設定を行う。基本的には、散水条件、通気条件は、散水量、通気量をそれぞれ複数設定して、それぞれの溶出特性を確認しながら行う。複数の散水量、通気量で取得された溶出特性を解析して、最終的に実際の焼却灰に適用する適切な散水量および通気量、すなわち気液比を設定すればよい。
【符号の説明】
【００９２】
１０    試験装置
１１    カラム
１２    散水装置
１３    浸出水受器
１４    通気装置
２０    焼却主灰
１００，４００    コンテナ
１３０    集水管
１４０，５０４    送気管
２１０    排水管
２３０    放射線センサ
２４０    ｐＨ・ＥＣセンサ
３００    前処理専用区画
３１０    小区画
３３０，４２０，５０６    スプリンクラ
４１０    焼却灰
５００    脚
５０１    架台
５０１ａ    開口部
５０２    処理室
５０２ａ  上方開口部
５０３    側壁
５０５    受水槽
５０７    蓋板
５０８    継ぎ手
５０９    パンチングメタル
６００    フレキシブルコンテナバック
【図１】
2014081357.tif 000003
【図２】
2014081357.tif 000004
【図３】
2014081357.tif 000005
【図４】
2014081357.tif 000006
【図５】
2014081357.tif 000007
【図６】
2014081357.tif 000008
【図７】
2014081357.tif 000009
【図８】
2014081357.tif 000010
【図９】
2014081357.tif 000011
【図１０】
2014081357.tif 000012
【図１１】
2014081357.tif 000013
【図１２】
2014081357.tif 000014
【図１３】
2014081357.tif 000015
【手続補正書】
【提出日】平成25年7月18日(2013.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む焼却灰の最終処分前に該焼却灰に対して散水と通気の双方を行う前処理の方法であって、
前記焼却灰の上方から該焼却灰に対して水を撒き、
前記焼却灰の嵩高方向途中から該焼却灰に対して空気を供給し、
前記空気の供給位置よりも上層の焼却灰を通過した水を前記空気の供給位置よりも下層の焼却灰に吸収させることを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の焼却灰の前処理方法において、
可搬式コンテナに前記焼却灰を収容した状態で該焼却灰に対する散水と通気を行うことを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項３】
放射性物質を含む焼却灰の最終処分前に該焼却灰に対して散水と通気の双方を行う前処理の方法であって、
通水性および通気性を備えた袋状容器に前記焼却灰を収容した状態で該焼却灰に対する散水と通気を行うことを特徴する焼却灰の前処理方法。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の焼却灰の前処理方法において、
前記焼却灰に対して連続的に通気を行いつつ、断続的に散水を行うことを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の焼却灰の前処理方法において、
前記焼却灰に対する通気量と散水量の比である気液比が１０００以上であることを特徴とする焼却灰の前処理方法。
【請求項６】
請求項５に記載の焼却灰の前処理方法において、
前記焼却灰の一部を採取して行う事前試験において通気量と散水量を複数変化させて得られる放射性物質の溶出特性に基づいて前記気液比を決定することを特徴とする焼却灰の前処理方法。