(57)【要約】【課題】汚染底泥から放射性物質を効率よく除去することで、放射性物質に汚染された物を減容化する。【解決手段】堰き止められた水域である堰止水域における水底の底泥に付着した放射性物質を除去する放射性物質除去装置１００は、外部から内部へ光を透過させる透過部（開口１１０ａ）を有する収容槽１１０と、収容槽１１０に収容され、開口１１０ａが透過した光で光合成を行うとともに放射性物質を取り込む水生植物１２０と、放射性物質が付着した底泥である汚染底泥ＣＭを堰止水域から取り出して収容槽１１０に導入する底泥導入部１３０と、水生植物１２０が放射性物質を取り込むことで、放射性物質が除去された底泥である浄化底泥ＰＭを収容槽１１０から取り出して水底に返送する底泥返送部１８０と、備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
堰き止められた水域である堰止水域における水底の底泥に付着した放射性物質を除去する放射性物質除去装置であって、
外部から内部へ光を透過させる透過部を有する収容槽と、
前記収容槽に収容され、前記透過部が透過した光で光合成を行うとともに放射性物質を取り込む水生植物と、
前記放射性物質が付着した底泥である汚染底泥を前記堰止水域から取り出して前記収容槽に導入する底泥導入部と、
前記水生植物が放射性物質を取り込むことで、放射性物質が除去された底泥である浄化底泥を前記収容槽から取り出して前記堰止水域に返送する底泥返送部と、
を備えたことを特徴とする放射性物質除去装置。
【請求項２】
前記放射性物質は、放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムのいずれか一方または双方であることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質除去装置。
【請求項３】
前記水生植物の栄養源を前記収容槽に導入する栄養源導入部をさらに備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の放射性物質除去装置。
【請求項４】
前記栄養源は、アンモニウム塩、リン酸塩、窒素含有化合物の群から選択される１または複数の化合物であることを特徴とする請求項３に記載の放射性物質除去装置。
【請求項５】
堰き止められた水域である堰止水域における水底の底泥に付着した放射性物質を除去する放射性物質除去方法であって、
外部から内部へ光を透過させる透過部を有する収容槽に、当該透過部が透過した光で光合成を行うとともに放射性物質を取り込む水生植物を収容する工程と、
前記放射性物質が付着した底泥である汚染底泥を前記堰止水域から取り出して前記収容槽に導入する工程と、
前記汚染底泥に付着した放射性物質を前記水生植物に取り込ませる工程と、
前記取り込ませる工程を開始してから予め定められた時間が経過した後、前記水生植物によって放射性物質が除去された底泥である浄化底泥を前記収容槽から取り出して前記水底に返送する工程と、
を含むことを特徴とする放射性物質除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水底の底泥に付着した放射性物質を除去する放射性物質除去装置および放射性物質除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水底に沈降した底泥に含まれる有機性の汚泥は、内湾、内海、湖沼といった閉鎖性水域の水質汚染の原因となっている。そこで、汚泥を含有する底泥を水底から吸引して陸に上げることで、汚泥を水底から除去する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−６６１２８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、近年、放射性物質に汚染された底泥（以下、「汚染底泥」と称する）が河川から海へ流出し、海が放射性物質で汚染されることが問題となっている。そこで、上述した特許文献１の技術を利用して、河川等を堰き止めて汚染底泥を滞留させ、滞留させた汚染底泥を水底から吸引することで、汚染底泥を水底から除去する方法が考えられる。しかし、底泥の汚染が広範囲に亘る場合、莫大な量の汚染底泥の貯蔵が必要となり、莫大な敷地を確保して貯蔵施設を建設しなければならず、現実的ではなかった。
【０００５】
そこで、本発明は、汚染底泥から放射性物質を効率よく除去することで、放射性物質に汚染された物を減容化することが可能な放射性物質除去装置および放射性物質除去方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の放射性物質除去装置は、堰き止められた水域である堰止水域における水底の底泥に付着した放射性物質を除去する放射性物質除去装置であって、外部から内部へ光を透過させる透過部を有する収容槽と、収容槽に収容され、透過部が透過した光で光合成を行うとともに放射性物質を取り込む水生植物と、放射性物質が付着した底泥である汚染底泥を堰止水域から取り出して収容槽に導入する底泥導入部と、水生植物が放射性物質を取り込むことで、放射性物質が除去された底泥である浄化底泥を収容槽から取り出して堰止水域に返送する底泥返送部と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、放射性物質は、放射性セシウムおよび放射性ストロンチウムのいずれか一方または双方であるとしてもよい。
【０００８】
また、水生植物の栄養源を収容槽に導入する栄養源導入部をさらに備えるとしてもよい。
【０００９】
また、栄養源は、アンモニウム塩、リン酸塩、窒素含有化合物の群から選択される１または複数の化合物であるとしてもよい。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の放射性物質除去方法は、堰き止められた水域である堰止水域における水底の底泥に付着した放射性物質を除去する放射性物質除去方法であって、外部から内部へ光を透過させる透過部を有する収容槽に、当該透過部が透過した光で光合成を行うとともに放射性物質を取り込む水生植物を収容する工程と、放射性物質が付着した底泥である汚染底泥を堰止水域から取り出して収容槽に導入する工程と、汚染底泥に付着した放射性物質を水生植物に取り込ませる工程と、取り込ませる工程を開始してから予め定められた時間が経過した後、水生植物によって放射性物質が除去された底泥である浄化底泥を収容槽から取り出して水底に返送する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、汚染底泥から放射性物質を効率よく除去することで、放射性物質に汚染された物を減容化することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】放射性物質除去装置の使用形態を説明するための図である。
【図２】放射性物質除去装置の概略的な構成を説明するための図である。
【図３】放射性物質除去方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【図４】１．５ヶ月放置した後の底泥の表面を撮像した写真を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
上述したように、近年、放射性物質に汚染された汚染底泥が河川やダム湖から海へ流出し、海が放射性物質で汚染されることが問題となっている。放射性物質が海へ流出すると、海洋生物に悪影響を及ぼすおそれがあり、汚染底泥からの放射性物質の除去が希求されている。そこで、本実施形態では、汚染底泥を河川やダム湖から隔離して、海への流出を防止した形で放射性物質を除去することが可能な放射性物質除去装置について説明する。
【００１５】
図１は、放射性物質除去装置１００の使用形態を説明するための図であり、図１（ａ）は上面図を、図１（ｂ）は側面図を示す。図１中、河川および海をハッチングで示し、土砂の流れを白抜きの矢印で示す。図１に示すように、放射性物質除去装置１００を河川の近傍に配備し、河川の汚染底泥から放射性物質を除去する。
【００１６】
具体的に説明すると、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、河川（ここでは、河口部）を横断するようにシルトフェンス２０２ａ、２０２ｂを設置し、堰き止められた水域（堰止水域）を形成する。そうすると、河川により運ばれてくる土砂は、シルトフェンス２０２ａ、２０２ｂの上流側の水底に沈殿する。そして、シルトフェンス２０２ａ、２０２ｂの上流側に沈殿した汚染底泥（図１（ｂ）中、黒い塗りつぶしで示す）を浚渫して放射性物質除去装置１００に導入する。
【００１７】
そして、放射性物質除去装置１００において、汚染底泥から放射性物質を除去し、放射性物質が除去された底泥（以下、「浄化底泥」と称する）を堰止水域や河川に返送する。一方、汚染底泥から除去した放射性物質は、放射性物質除去装置１００において濃縮され、適切な処理（例えば、さらなる濃縮）を施し、適切な場所に保管する。
【００１８】
このように、シルトフェンス２０２ａ、２０２ｂを河川に設置して堰止水域を形成し、シルトフェンス２０２ａ、２０２ｂの上流側（堰止水域の水底）に沈殿した汚染底泥を放射性物質除去装置１００で処理することにより、河川から海への放射性物質の流出を抑制することが可能となる。したがって、海洋生物への放射性物質の蓄積を軽減することができる。以下、放射性物質除去装置１００の具体的な構成について詳述する。
【００１９】
（放射性物質除去装置１００）
図２は、放射性物質除去装置１００の概略的な構成を説明するための図である。図２に示すように、放射性物質除去装置１００は、収容槽１１０と、水生植物１２０と、底泥導入部１３０と、栄養源導入部１４０と、ポンプ１５０と、固液分離部１６０と、吸着部１７０と、底泥返送部１８０とを含んで構成される。
【００２０】
収容槽１１０は、上面に開口１１０ａ（透過部）が形成された槽であり、開口１１０ａを通じて、外部の光（例えば、太陽光）が収容槽１１０の内部に到達する。収容槽１１０には後述する水生植物１２０を含む水ＡＳが収容され、当該水生植物１２０は、開口１１０ａを通じて収容槽１１０内に到達した光で光合成を行う。つまり、収容槽１１０に開口１１０ａ（透過部）を設ける構成により、収容槽１１０内で水生植物１２０を効率よく繁殖させることができる。収容槽１１０は、例えば、コンクリート、プラスチック等で構成された槽であるが、土壌を掘削して遮水シートを張ったもの、あるいは、内湾、湖、沼などを仕切って作った槽（いわゆる湖中湖）であってもよい。
【００２１】
水生植物１２０は、光合成を行うとともに放射性物質を取り込む植物であり、例えば、藻類や、水生の被子植物である。藻類は、例えば藍藻（シアノバクテリア）や微細藻類（マイクロアルジェ）であり、藍藻は、例えばPennisetum purpureum、Synechococcus sp.であり、微細藻類は、例えば、Chlorella Pyrenoidosa、Euglena intermedia、Chlamydomonas moewusii、Chlorella salinaである。水生の被子植物は、例えばウキクサ（Spirodela polyrhiza）である。藻類は増殖が相対的に速いため、水生植物１２０として、藻類を採用することにより、放射性物質の取り込み速度を向上させることができる。また、ウキクサは、一部が水面に浮上しているため、水生植物１２０としてウキクサを採用することにより、放射性物質を取り込んだ後の回収が容易となる。なお、図２中、理解を容易にするために、収容槽１１０に対して水生植物１２０を実際より大きく示している。
【００２２】
底泥導入部１３０は、河川等を堰き止めた堰止水域の水底から汚染底泥ＣＭを取り出して収容槽１１０に導入する。詳細に説明すると、底泥導入部１３０は、堰止水域の水底から収容槽１１０まで引き回された導入管１３０ａと、導入管１３０ａに設けられたポンプ１３０ｂとを含んで構成され、ポンプ１３０ｂを駆動することによって、堰止水域の水底から汚染底泥ＣＭを汲み出し、収容槽１１０へ導入する。
【００２３】
上述した水生植物１２０は、放射性物質を取り込む機能を有する。したがって、水生植物１２０を含む水ＡＳが収容された収容槽１１０に汚染底泥ＣＭを導入する構成により、汚染底泥ＣＭに付着した放射性物質を水生植物１２０に取り込ませて、汚染底泥ＣＭから放射性物質を除去することができる。
【００２４】
詳細に説明すると、汚染底泥ＣＭに付着した放射性物質は、溶解度に達するまで水に溶解する、つまり、汚染底泥ＣＭに付着した放射性物質と水に溶解した放射性物質とで平衡状態が保たれる。ここで、収容槽１１０内において、水に溶解した放射性物質が水生植物１２０に取り込まれることにより、収容槽１１０内の水中の放射性物質の濃度が低下する。したがって、上記平衡状態を維持するために、汚染底泥ＣＭからの放射性物質の溶解が促進される。そして、溶解した放射性物質が水生植物１２０にさらに取り込まれることとなる。
【００２５】
このように、収容槽１１０内に水生植物１２０と、汚染底泥ＣＭとを共存させることにより、汚染底泥ＣＭに付着した放射性物質を水生植物１２０へ移行させる（放射性物質を水生植物１２０で濃縮する）ことができる。すなわち、汚染底泥ＣＭから放射性物質を除去することが可能となる。
【００２６】
また、汚染底泥ＣＭに付着した放射性物質のうち、放射性セシウムや放射性ストロンチウムは、半減期が３０年程度と長い。上記水生植物１２０は、放射性セシウムや放射性ストロンチウムといった半減期が長い放射性物質を汚染底泥ＣＭから除去することができるので、効率よく汚染底泥ＣＭの除染を行うことが可能となる。
【００２７】
栄養源導入部１４０は、水生植物１２０の栄養源を収容槽１１０に導入する。詳細に説明すると、栄養源導入部１４０は、栄養源供給元から収容槽１１０まで引き回された導入管１４０ａと、導入管１４０ａに設けられたポンプ１４０ｂとを含んで構成され、ポンプ１４０ｂを駆動することによって、栄養源供給元から栄養源を収容槽１１０へ導入する。ここで、栄養源は、例えば、アンモニウム塩、リン酸塩、窒素含有化合物（例えば、尿素）の群から選択される１または複数の化合物の溶液である。
【００２８】
水生植物１２０の栄養源を収容槽１１０に導入することにより、収容槽１１０内における水生植物１２０の繁殖を促進することができ、水生植物１２０による放射性物質の取り込み効率を向上させることが可能となる。
【００２９】
ポンプ１５０は、収容槽１１０から水生植物１２０を含む水ＡＳを汲み出して後述する固液分離部１６０に導入する。
【００３０】
固液分離部１６０は、例えば、目開き５μｍ〜５０μｍ程度のフィルタを含んで構成され、水生植物１２０を含む水ＡＳを、水生植物１２０と、水Ｗ１とに固液分離する。固液分離部１６０によって分離された水Ｗ１は、後述する吸着部１７０に送出される。
【００３１】
吸着部１７０は、例えば、ゼオライト等の吸着材で構成され、水Ｗ１中に含まれる放射性物質を吸着して除去する。そして、放射性物質が除去された水Ｗ２は、河川等の原位置に返送されたり、後述する底泥返送部１８０が浄化底泥ＰＭを原位置（堰止水域）に返送する前に、浄化底泥ＰＭを洗浄するために用いられたりする。なお、水Ｗ２を浄化底泥ＰＭの洗浄に用いる場合、洗浄後の水は、収容槽１１０に返送されるとよい。
【００３２】
固液分離部１６０によって分離された水生植物１２０や吸着部１７０で放射性物質を吸着した吸着材ＣＺは、高濃度に放射性物質を濃縮しているため、適切な処理を施し、適切な場所に保管される。
【００３３】
底泥返送部１８０は、グラブ式揚砂機、バケットコンベヤ等で構成され、水生植物１２０によって放射性物質が除去された底泥である浄化底泥ＰＭを収容槽１１０から取り出して堰止水域に返送する。底泥返送部１８０を備える構成により、浄化底泥ＰＭを河川等の原位置に戻すことができ、河川を元の状態に戻すことが可能となる。
【００３４】
以上説明したように、本実施形態にかかる放射性物質除去装置１００によれば、汚染底泥ＣＭに付着した放射性物質を水生植物１２０に取り込ませて濃縮することにより、汚染底泥ＣＭを効率よく除染するとともに、放射性物質に汚染された物（放射性物質を取り込んだ水生植物１２０および放射性物質が吸着した吸着材ＣＺ）を減容化することが可能となる。
【００３５】
（放射性物質除去方法）
続いて、上述した放射性物質除去装置１００を用いた放射性物質除去方法について説明する。図３は、放射性物質除去方法の処理の流れを説明するためのフローチャートである。
【００３６】
まず、収容槽１１０に水生植物１２０を含む水ＡＳを収容する工程を遂行し（Ｓ１１０）、底泥導入部１３０のポンプ１３０ｂを駆動して、汚染底泥ＣＭを水底から取り出して収容槽１１０に導入する（Ｓ１１２）。そして、栄養源導入部１４０のポンプ１４０ｂを駆動して、栄養源を収容槽１１０に導入して（Ｓ１１４）、取り込み工程を遂行する。
【００３７】
汚染底泥ＣＭに付着した放射性物質の濃度が許容値以下になるまで、水生植物１２０が放射性物質を取り込むためには、予め定められた時間Ｔ（例えば、３ヶ月）を要する。このため、汚染底泥ＣＭを収容槽１１０に導入してから、予め定められた時間Ｔが経過するまで、汚染底泥ＣＭを収容槽１１０内に保持する（取り込み工程）。なお、取り込み工程において、水生植物１２０の繁殖によって、栄養源が消費されるため、上記栄養源導入工程Ｓ１１４の処理を適宜遂行する。
【００３８】
そして、取り込み工程を開始してから時間Ｔが経過すると（Ｓ１１６におけるＹＥＳ）、まず、ポンプ１５０を駆動して水生植物１２０を含む水ＡＳを収容槽１１０から固液分離部１６０に送出する（Ｓ１１８）。固液分離部１６０は、水生植物１２０を含む水ＡＳを、水生植物１２０と、水Ｗ１とに固液分離し（Ｓ１２０）、分離した水生植物１２０は、高濃度に放射性物質を濃縮しているため、適切な処理を施し、適切な場所に保管される。一方、分離した水Ｗ１は、吸着部１７０に送出される。
【００３９】
吸着部１７０は、固液分離工程Ｓ１２０で分離された水Ｗ１中に含まれる放射性物質を吸着して除去し（Ｓ１２２）、放射性物質が除去された水Ｗ２は、河川等の原位置に返送されたり、後述する返送工程Ｓ１２４で浄化底泥ＰＭを原位置に返送する前に、浄化底泥ＰＭを洗浄するために用いられたりする。一方、吸着工程Ｓ１２２で放射性物質を吸着した吸着材ＣＺは、高濃度に放射性物質を濃縮しているため、適切な処理を施し、適切な場所に保管される。
【００４０】
そして、底泥返送部１８０は、浄化底泥ＰＭを収容槽１１０から取り出して水底に返送する（Ｓ１２４）。
【００４１】
以上説明したように、本実施形態にかかる放射性物質除去方法によれば、汚染底泥ＣＭから放射性物質を効率よく除去することで、放射性物質に汚染された物（水生植物１２０、吸着材ＣＺ）を減容化することが可能となる。
【００４２】
（実施例）
河川の底泥をガラス容器に入れ、窒素濃度が４ｍｇ／Ｌ程度となるよう硫酸アンモニウムを、リン濃度が１ｍｇ／Ｌ程度となるようにリン酸水素二カリウムを加え、日の当たる場所に１．５ヶ月間放置した。
【００４３】
図４は、１．５ヶ月放置した後の底泥の表面を撮像した写真を示す図である。図４に示すように、底泥の表面には水生植物１２０の繁殖が認められた。また、開始時の底泥および１．５ヶ月経過後の底泥のセシウム１３４と、セシウム１３７の濃度を測定した。下記表１に結果を示す。
【表１】
2014153245.tif 000003
【００４４】
表１に示すように、底泥中のセシウム１３４（Ｃｓ１３４）濃度は、開始時に５３００Ｂｑ／ｋｇ乾燥重量であったが、１．５ヶ月経過後には、２５００Ｂｑ／ｋｇ乾燥重量まで低下したことが分かった。また、底泥中のセシウム１３７（Ｃｓ１３７）濃度は、開始時に８４００Ｂｑ／ｋｇ乾燥重量であったが、１．５ヶ月経過後には、４２００Ｂｑ／ｋｇ乾燥重量まで低下したことが確認できた。つまり、底泥と水生植物１２０とを共存させて１．５ヶ月程度放置するだけで、底泥から放射性セシウムを５０％以上除去できることが分かった。
【００４５】
以上の結果から、水生植物１２０によって底泥から放射性セシウムを効率よく除去できることが確認された。
【００４６】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４７】
例えば、上述した実施形態において、収容槽１１０の上面に開口１１０ａが形成される構成について説明したが、開口１１０ａに限らず、収容槽１１０は、外部から内部へ光を透過させる透過部（例えば、透明な部分）を有していればよい。
【００４８】
また、上述した放射性物質除去装置１００の使用形態では、堰止水域を形成するために、河川を横断するようにシルトフェンス２０２ａ、２０２ｂを設置する場合を例に挙げて説明したが、堰止水域を形成できれば（汚染底泥ＣＭを沈殿させることができれば）、ダムや水門であってもよい。また、放射性物質除去装置１００に導入される底泥は、河川等の水が流動している箇所を堰き止めて形成した堰止水域の底泥に限らず、淵、ため池等水が滞留している箇所の底泥であってもよい。
【００４９】
また、上述した実施形態において、固液分離部１６０は、目開き５μｍ〜５０μｍ程度のフィルタを含んで構成される場合を例に挙げて説明したが、凝集沈殿装置、凝集加圧浮上装置、遠心分離機等で構成されてもよい。
【００５０】
また、上述した実施形態では、収容槽１１０が予め水生植物１２０を含む水ＡＳを収容し、続いて底泥導入部１３０が汚染底泥ＣＭを収容槽１１０に導入する場合を例に挙げて説明した。しかし、水生植物１２０は河川等の水にも含まれるため、底泥導入部１３０が汚染底泥ＣＭごと水を収容槽１１０に導入して、収容槽１１０内で汚染底泥ＣＭと水生植物１２０とを共存させてもよい。
【００５１】
なお、本明細書の放射性物質除去方法の各工程は、必ずしもフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はなく、並列的に処理してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５２】
本発明は、水底の底泥に付着した放射性物質を除去する放射性物質除去装置および放射性物質除去方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１００  …放射性物質除去装置
１１０  …収容槽
１１０ａ  …開口（透過部）
１３０  …底泥導入部
１４０  …栄養源導入部
１８０  …底泥返送部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2014153245.tif 000006
【図４】
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