(57)【要約】  放射性物質および／または重金属含有水にフミン質を混合した後、固液分離処理する放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法。  放射性物質および／または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水などから放射性物質および／または重金属を効率的に除去し、放流もしくは再利用可能な、安全な水を製造する。また、放射性物質および／または重金属を濃縮等した放射性物質および／または重金属を高濃度で含有する排泥成分の処理を容易に行う。
2013031689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質および／または重金属含有水にフミン質を混合した後、固液分離処理する放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法。
【請求項２】
放射性物質および／または重金属含有水にフミン質を混合した後、固液分離処理する前に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加する請求項１に記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法。
【請求項３】
固液分離処理した後に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加し、次いで、第２の固液分離処理を行う請求項１または２に記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法。
【請求項４】
固液分離処理を行う工程から生じる洗浄排水および／または第２の固液分離処理を行う工程から生じる洗浄排水に対して、第３の固液分離処理を行う請求項１〜３のいずれかに記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法。
【請求項５】
固液分離処理で得られた処理水および／または第２の固液分離処理で得られた処理水の少なくとも一部を放射性物質および／または重金属含有水に還流する請求項１〜４のいずれかに記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法。
【請求項６】
固液分離処理で得られた処理水および／または第２の固液分離処理で得られた処理水を半透膜ユニットで処理する請求項１〜５のいずれかに記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法。
【請求項７】
半透膜ユニット処理後の透過水を吸着ユニット処理する請求項６に記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法。
【請求項８】
放射性物質および／または重金属含有水にフミン質を供給するフミン質供給ユニットと、放射性物質および／または重金属とフミン質を含有する混合水を固液分離処理する固液分離ユニットを備えた放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置。
【請求項９】
放射性物質および／または重金属とフミン質を含有する混合水に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加する添加剤供給ユニットを備えた請求項８に記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置。
【請求項１０】
固液分離ユニットで固液分離処理した後に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加する第２の添加剤供給ユニットと、固液分離処理で得られた処理水に第２の添加剤供給ユニットにより添加された添加剤を含有する混合水を固液分離処理する第２の固液分離ユニットを備えた請求項８また９に記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置。
【請求項１１】
固液分離ユニットから生じる洗浄排水および／または第２の固液分離ユニットから生じる洗浄排水を固液分離処理する第３の固液分離ユニットを備えた請求項８〜１０のいずれかに記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置。
【請求項１２】
固液分離ユニットで得られた処理水および／または第２の固液分離ユニットで得られた処理水の少なくとも一部を固液分離ユニットの上流に還流する固液分離処理水還流ラインを備えた請求項８〜１１のいずれかに記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置。
【請求項１３】
固液分離ユニットで得られた処理水および／または第２の固液分離ユニットで得られた処理水を半透膜処理する半透膜ユニットを備えた請求項８〜１２のいずれかに記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置。
【請求項１４】
固液分離処理で得られた水および／または固液分離で得られた処理水を半透膜ユニット処理後の透過水を処理する吸着ユニットを備えた請求項８〜１３のいずれかに記載の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質および／または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水を浄化する方法および浄化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力エネルギー製造システムの中核を担っている原子力発電において、使用済み核燃料の処理は非常に重要な課題となっている。使用済みの核燃料からウランやプルトニウムを回収再利用する場合、大量の水を利用し、放射性物質、特に放射性ヨウ素を含有するプロセス廃水が生成する。このプロセス廃水から放射性物質を分離除去し、安全に水を回収することが求められている。また、発電所タービンの定期修理や突然の停止などの場合にも、設備内に滞留するプロセス水には放射性ヨウ素が含有している場合が多く、更に、万一の放射能漏れ事故の場合には、自然環境中の水が放射能を帯びることになるため、その濃度が許容範囲を超える場合、分離除去することが非常に重要となる。【０００３】
また、高度経済成長期には水銀による水俣病、カドミウムによるイタイイタイ病といった重金属汚染による深刻な重病が問題となった。現在でも重金属を扱う各種産業の工場からは、重金属を含有するプロセス廃水が大量に生成することから、放射性物質除去と同様に、プロセス廃水から重金属を分離除去し、安全な水を回収することが重要である。【０００４】
水中の放射性物質や重金属を分離除去する方法として、アルミ系や鉄系の凝集剤を添加し、放射性物質や重金属からなる凝集フロックを固液分離して除去する方法があり、例えば、非特許文献１において例示されている。また、活性炭、イオン交換樹脂、ゼオライトといった吸着剤に吸着させて除去する方法があり、例えば、非特許文献１、２や特許文献１、２において例示されている。更に、特許文献３、非特許文献３に示されるように、様々な膜分離の適用も試みられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開昭５８−１５６８９８号公報
【特許文献２】特開２０００−９８９２号公報
【特許文献３】特開昭６１−１１６６９５号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】水道協会雑誌  第８０巻第４号、「浄水プロセスにおける放射性物質の除去性能に関するレビュー」、平成２３年４月
【非特許文献２】独立行政法人 物質・材料研究機構、革新的実用原子力技術開発費補助事業平成１５年度成果報告書概要版、「放射性ヨウ素の処理処分に関する技術」、平成１６年３月
【非特許文献３】ＩＡＥＡ、”Application of Membrane Technologies for Liquid Radioactive Waste Processing”、２００４年１１月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１、２や特許文献１、２において例示されている凝集剤や活性炭、イオン交換樹脂、ゼオライトなどの吸着剤を用いた方法では、放射性物質や重金属を含む廃棄物量が増加したり、凝集剤や吸着剤のコストが増大となるという問題があった。また、活性炭、イオン交換樹脂、ゼオライトといった吸着剤は、吸着装置内に充填して使用ことが一般的であることから、放射性物質や重金属が濃縮した吸着剤をオンラインで系外へと取り出すことが困難であり、安全に放射性物質や重金属が濃縮した吸着剤を除去する点で問題があった。【０００８】
また、特許文献３、非特許文献３に示される膜分離を適用した場合でも、精密ろ過膜（ＭＦ膜）や限外ろ過膜（ＵＦ膜）（以下、これらを併せてＭＦ／ＵＦ膜という。）を用いた膜分離では、放射性物質や重金属が膜を透過してしまうことがあり、逆浸透膜（ＲＯ膜）やナノろ過膜（ＮＦ膜）（以下、これらを併せて半透膜という。）を用いた膜分離では、特に原廃水の塩分濃度が高い場合は、回収率を高めることができず、効率が悪いなどの問題があった。【０００９】
本発明の目的は、放射性物質および／または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水などから効率的に、放射性物質および／または重金属を除去することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法は、次の構成を有する。すなわち、
放射性物質および／または重金属含有水にフミン質を混合した後、固液分離処理する放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法、である。【００１１】
また、本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置は、次の構成を有する。すなわち、
放射性物質および／または重金属含有水にフミン質を供給するフミン質供給ユニットと、放射性物質および／または重金属とフミン質を含有する混合水を固液分離処理する固液分離ユニットを備えた放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置、である。【００１２】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法は、放射性物質および／または重金属含有水にフミン質を混合した後、固液分離処理する前に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加することが好ましい。【００１３】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法は、固液分離処理した後に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加し、次いで、第２の固液分離処理を行うことが好ましい。【００１４】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法は、固液分離処理を行う工程から生じる洗浄排水および／または第２の固液分離処理を行う工程から生じる洗浄排水に対して、第３の固液分離処理を行うことが好ましい。【００１５】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法は、固液分離処理で得られた処理水および／または第２の固液分離処理で得られた処理水の少なくとも一部を放射性物質および／または重金属含有水に還流することが好ましい。【００１６】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法は、固液分離処理で得られた処理水および／または第２の固液分離処理で得られた処理水を半透膜ユニットで処理することが好ましい。【００１７】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化方法は、半透膜ユニット処理後の透過水を吸着ユニット処理することが好ましい。【００１８】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置は、放射性物質および／または重金属とフミン質を含有する混合水に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加する添加剤供給ユニットを備えたことが好ましい。【００１９】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置は、固液分離ユニットで固液分離処理した後に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加する第２の添加剤供給ユニットと、固液分離処理で得られた処理水に第２の添加剤供給ユニットにより添加された添加剤を含有する混合水を固液分離処理する第２の固液分離ユニットを備えたことが好ましい。【００２０】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置は、固液分離ユニットから生じる洗浄排水および／または第２の固液分離ユニットから生じる洗浄排水を固液分離処理する第３の固液分離ユニットを備えたことが好ましい。【００２１】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置は、固液分離ユニットで得られた処理水および／または第２の固液分離ユニットで得られた処理水の少なくとも一部を固液分離ユニットの上流に還流する固液分離処理水還流ラインを備えたことが好ましい。【００２２】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置は、固液分離ユニットで得られた処理水および／または第２の固液分離ユニットで得られた処理水を半透膜処理する半透膜ユニットを備えたことが好ましい。【００２３】
本発明の放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置は、固液分離処理で得られた水および／または固液分離で得られた処理水を半透膜ユニット処理後の透過水を処理する吸着ユニットを備えたことが好ましい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によって、放射性物質および／または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水などから放射性物質および／または重金属を効率的に除去でき、放流もしくは再利用可能な、安全な水を製造することが可能となる。また、放射性物質および／または重金属を濃縮等した放射性物質および／または重金属を高濃度で含有する排泥成分の処理を容易に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の放射性物質および／または重金属含有廃水の浄化装置の一態様を示す概略フロー図である。
【図２】本発明の放射性物質および／または重金属含有廃水の浄化装置の別の一態様を示す概略フロー図である。
【図３】本発明の放射性物質および／または重金属含有廃水の浄化装置のさらに別の一態様を示す概略フロー図である。
【図４】本発明の放射性物質および／または重金属含有廃水の浄化装置のさらに別の一態様を示す概略フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の望ましい実施の形態を、図面を用いて説明する。ただし、本発明の範囲がこれらに限られるものではない。
【００２７】
本発明に係る放射性物質および／または重金属含有水の浄化装置は、放射性物質および／または重金属含有廃水を貯留する原廃水貯留槽１と、原廃水をろ過する第１の固液分離ユニット２と、原廃水を第１の固液分離ユニット２に供給する第１の固液分離ユニット供給ポンプ３と、原廃水を第１の固液分離ユニット２に供給する原廃水供給ライン４と、フミン質含有液を貯留するフミン質含有液貯留槽５と、原廃水にフミン質含有液を供給するフミン質含有液供給ポンプ６と、凝集剤、吸着剤等の添加剤を貯留する第１の添加剤貯留槽７と、原廃水とフミン質が含有される混合水に凝集剤、吸着剤等の添加剤を供給する第１の添加剤供給ポンプ８と、第１の固液分離ユニット２のろ過水を原廃水貯留槽１に戻す固液分離ユニットろ過水還流ライン９ａと、固液分離処理で得られた処理水をろ過して透過水と濃縮水とを得る第１の半透膜ユニット１０と、第１の半透膜ユニット１０に固液分離処理で得られた処理水を供給する第１の昇圧ポンプ１１と、第１の半透膜ユニット１０の透過水を吸着処理する吸着ユニット１２と、第１の半透膜ユニット１０の濃縮水を貯留する第１の半透膜ユニット濃縮水貯留槽１３と、第１の半透膜ユニット１０の濃縮水の圧力エネルギーを回収するエネルギー回収ユニット１４が設けられている。
【００２８】
図１に示す放射性物質および／または重金属含有廃水の浄化装置において、原廃水は原廃水貯留槽１に一旦貯留された後、第１の固液分離ユニット供給ポンプ３によって原廃水供給ライン４に供給される。フミン質含有液貯留槽５に貯留されたフミン質含有液をフミン質含有液供給ポンプ６より原廃水供給ライン４に供給された後、原廃水とフミン質含有液とが原廃水供給ライン４中で混合され、混合水が第１の固液分離ユニット２に供給され、固液分離される（請求項１の発明）。ここで、第１の固液分離ユニット２は、放射性物質および／または重金属とフミン質からなる混合物の除去を目的とし、沈降分離、浮上分離、砂ろ過、遠心分離、吸着、精密膜ろ過および限外膜ろ過が挙げられ、放射性物質および／または重金属とフミン質からなる混合物を確実に分離除去する観点から、膜ろ過を適用することが好ましい。図１では原廃水供給ライン４中で放射性物質および／または重金属含有水とフミン質含有液を混合しているが、攪拌機を備えた混合槽にて混合したり、放射性物質および／または重金属含有水とフミン質含有液を混合した直後にインラインミキサーを設ることも好ましい。
【００２９】
放射性物質とは、放射能を持つ物質の総称で、ヨウ素、セシウム、コバルト、ルテニウム、ウラン、プルトニウム、ラジウム、ストロンチウム、バリウム、セレン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、テルル、ランタン、セリウム、イッテルビウム、イリジウム、アメリシウム等の核燃料物質や放射性元素が挙げられる。また、重金属とは、一般には比重が４〜５以上の金属の総称であるが、本発明では金、銀、白金等の貴金属や、ウラン、プルトニウム等の放射性物質以外の鉛、亜鉛、銅、カドミウム、水銀、ヒ素等のことをいう。
【００３０】
フミン質とは、植物体の分解と腐食に伴う各種の生物的、非生物的なプロセスによって合成された高分子有機物であって、複雑な化学構造を持ち、難分解性で暗色を呈する等の特徴を有する物質であり、フミン酸とフルボ酸に大別される。フルボ酸は、土壌や堆積物からアルカリによって抽出される有機物または水中に溶存する有機物のうち、強酸性下においても沈殿しないものであり、具体的には、カルボキシル基に富んだ腐食物質や、多糖類、配糖体、フェノール性物質等の多様な分子量数百以下の比較的小さな有機物である。一方、フミン酸は、土壌、湖底および海底堆積物、堆積岩等からアルカリによって抽出され、酸によって沈殿する赤褐色または暗褐色の有機物であり、分子量1,000以上の比較的大きな有機物である。
【００３１】
本発明においては、フミン質含有液として、化学構造が比較的判っている市販のフミン酸やフルボ酸を調製した溶液を用いても構わないが、腐葉土または枯れ葉を水あるいはアルカリ溶液中に浸漬させて得られたフミン質抽出液、フミン質が多く含有される表流水や海水、下水や農業廃水等やそれらを濃縮した濃縮水を用いても構わない。フミン酸とフルボ酸が共存したフミン質の場合は、フミン酸は酸で沈殿し、フルボ酸は酸で沈殿しない性質を利用し、フミン酸とフルボ酸を分画しても構わない。
【００３２】
本発明の浄化方法では、フミン質含有液のフミン質濃度は５mg-C/L以上が好ましく、１０mg-C/L以上がより好ましい。フミン質含有液のフミン質濃度がこの好ましい範囲であると、放射性物質や重金属を十分に補足することができ、除去率を十分に上げることができる。
【００３３】
本発明の浄化方法では、放射性物質および重金属と親和性のあるフミン質を放射性物質および／または重金属含有水に添加し、放射性物質および／または重金属とフミン質からなる混合体を固液分離して水を浄化することを特徴としているが、フミン酸が酸によって不溶化する性質を用いて、固液分離ユニット２の前で強酸性に調整し、放射性物質および／または重金属とフミン酸からなる混合物を不溶化してから固液分離することも好ましい。
【００３４】
本発明の浄化方法では、第１の固液分離ユニット２の前処理として、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加した後、固液分離処理することが好ましい（請求項２の発明）。このようにすると、放射性物質および／または重金属とフミン質からなる混合物のサイズが小さい場合においても、第１の固液分離ユニット２での除去率を上げることができる。
【００３５】
凝集剤とは、水中のフミン酸、放射性物質および重金属をフロック化させるための添加剤であり、大きくは無機系凝集剤と有機系高分子凝集剤に分類される。無機系凝集剤には硫酸アルミニウム（硫酸バンド）、ポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）等のアルミ系凝集剤や、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄系凝集剤がある。また、高分子有機系凝集剤にはアミノアルキル（メタ）アクリレート４級塩（共）重合体等のカチオン系高分子凝集剤、アクリルアミド／アクリル酸ソーダ共重合体等のアニオン系高分子凝集剤、ポリアクリルアミド等の非イオン系高分子凝集剤があり、単独で用いられる場合と、無機系凝集剤と併用して用いられる場合とがあるが、無機系凝集剤よりも有機系高分子凝集剤を用いた方がスラッジの発生を抑制できることから、単独で無機系凝集剤を用いるよりも、有機系高分子凝集剤を併用することが好ましい。また、凝集はｐＨによって作用効果が大きくことなることから、苛性ソーダ、石灰、重炭酸ソーダ等のアルカリや塩酸、硫酸等の酸を用いて、ｐＨを適正な範囲に調整することが好ましい。
【００３６】
吸着剤とは、水中の分子量数百以下のフルボ酸等の比較的小さな有機物、放射性物質および重金属を固体表面に吸着させる添加剤であり、活性炭、イオン交換樹脂、ゼオライト、ベントナイト等が挙げられ、比較的取り扱いが容易であるという観点から、粉末活性炭を用いることが好ましい。
【００３７】
第１の添加剤貯留槽７内の添加剤は、フミン質含有液貯留槽５内のフミン質含有液の特性によって適宜選択することが好ましい。例えば、フミン質含有液がフミン酸単体あるいはフミン酸が高い割合で存在する場合、添加剤として凝集剤を用いることが好ましく、フミン質含有液がフルボ酸単体あるいはフルボ酸が高い割合で存在する場合、添加剤として吸着剤を用いることが好ましい。また、フミン質含有液中にフミン酸とフルボ酸が共存する場合は、凝集剤と吸着剤を併用しても構わない。
【００３８】
本発明の浄化方法では、第１の固液分離ユニット２で固液分離処理した後に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加し、次いで、第２の固液分離ユニット１６で固液分離することが好ましい（請求項３の発明）。このようにすると、放射性物質および／または重金属を含有する原廃水には、懸濁物質、糖やタンパク質などの有機物や鉄やアルミなどの無機物が混在していても、原廃水中のこれら不純物により、放射性物質および／または重金属とフミン質からなる混合体と凝集剤、吸着剤などの添加剤との結合が阻害されにくくなる。図２に示す第２の添加剤貯留槽１７内の添加剤は、第１の添加剤貯留槽７内の添加剤と同じ添加剤でも構わないが、フミン質含有液中にフミン酸とフルボ酸が共存する場合は、第１の添加剤貯留槽７内の添加剤と異なる添加剤でも構わない。
【００３９】
本発明の浄化方法では、第１の固液分離ユニット２のろ過水の一部を固液分離ユニットろ過水還流ライン９ａにて原廃水貯留槽１に戻して放射性物質および／または重金属の除去率を上げることが好ましい（請求項５の発明）。このようにすると、第１の固液分離ユニット２での放射性物質および／または重金属の除去率を上げることができる。
【００４０】
また、本発明の浄化方法では、第２の固液分離ユニット１６のろ過水の一部を固液分離ユニットろ過水還流ライン９ｂにて原廃水貯留槽１に還流して戻すことも好ましい（請求項５の発明）。このようにすると、放射性物質および／または重金属の除去率を上げることができる。さらに、図２に示すように、第１の固液分離ユニット２のろ過水の一部を固液分離ユニットろ過水還流ライン９ａにて原廃水貯留槽１に還流することと、第２の固液分離ユニット１６のろ過水の一部を固液分離ユニットろ過水還流ライン９ｂにて原廃水貯留槽１に還流することを同時に行うことも好ましい。
【００４１】
本発明の浄化方法では、固液分離処理で得られた処理水および／または第２の固液分離処理で得られた処理水を半透膜ユニットで分離処理することが好ましい（請求項６の発明）。このようにすると、第１の固液分離ユニット２で除去できなかった放射性物質および／または重金属を有効に除去することができる。図１に示すように、第１の固液分離ユニット２のろ過水を第１の半透膜ユニット１０で分離処理して透過水と濃縮水とに分離し、水質が満足する場合は、そのまま、透過水を浄化水として放流もしくは再利用に供することができる。
【００４２】
本発明の浄化方法では、引き続いて、半透膜ユニット１０の透過水を吸着ユニット１２で処理することが好ましい。（請求項７の発明）。このようにすると、半透膜ユニットで分離処理してもなお水質が満足しない場合であっても、放射性物質および／または重金属濃度を低減することができる。図面には記載していないが、第１の固液分離ユニット２のろ過水を吸着ユニットで吸着処理し、水質が満足する場合は、そのまま、浄化水として放流もしくは再利用に供することができるが、引き続いて、半透膜ユニットで処理し、放射性物質および／または重金属濃度を低減しても構わない。また、第１の固液分離ユニット２のろ過水を第１の半透膜ユニット１０と吸着ユニット１２それぞれで処理した後、混合して放流もしくは再利用しても構わない。ここで、適用可能な吸着ユニット１２としては、活性炭やイオン交換樹脂など、放射性物質および／または重金属を吸着できるものであれば特に制限されるものではないが、吸着効率が高く脱着・再生が可能である観点からアニオン交換樹脂が最適である。ところで、第１の半透膜ユニット１０の濃縮水は、必要に応じてエネルギー回収ユニット１４で圧力エネルギーを回収した後、第１の半透膜ユニット濃縮水貯留槽１３に貯留される。
【００４３】
図１では、半透膜ユニットが第１の半透膜ユニット１０のみの１段の場合を例示しているが、図３に示すように、半透膜ユニットを第１の半透膜ユニット１０と第２の半透膜ユニット２０の２段とするなど複数段にすることも可能である。この場合、中間水槽１９や第２の半透膜ユニット２０の第２の昇圧ポンプ２１を備えることも可能であるし、第１の半透膜ユニット１０の透過側と第２の半透膜ユニットの供給側を直結して、中間水槽１９を省略したり、第２の昇圧ポンプ２１を省略したりすることも可能である。
【００４４】
第１の半透膜ユニット１０と第２の半透膜ユニット２０の回収率を調整し、第２の半透膜ユニット濃縮水を第２の半透膜ユニット濃縮水還流ライン２２にて第１の半透膜ユニット１０の上流に還流し、ある程度のレベルで浄化水水質が満足できるように制御することも可能である。
【００４５】
ところで、図４に示すように、第１の固液分離ユニット２からは、沈降汚泥や洗浄排水が生じる。とくに、第１の固液分離ユニット２が砂ろ過や膜分離の場合は、定期的な逆洗が必要となるため、第１の固液分離ユニット２から得られる処理水の２〜１０％程度の量の洗浄排水を生じる。そこで、この洗浄排水を第３の固液分離ユニット２６でさらに分離処理して、洗浄排水を減容することが好ましい（請求項４の発明）。これによって、第１の固液分離ユニット２から生じる放射性物質を含んだ洗浄排水を減容することができる。ここで、第３の固液分離ユニット２６としては、膜分離装置が適しているが、とくに、図４に示すような逆洗排水貯留槽２５に第３の固液分離ユニット２６を浸漬するタイプのものが好適である。
【００４６】
また、図４には図示していないが、第２の固液分離ユニット１６の沈降汚泥や洗浄排水も、第３の固液分離ユニット２６でさらに分離処理して、洗浄排水を減容することがより好ましい。すなわち、第１の固液分離ユニット２から生じる洗浄排水および／または第２の固液分離ユニット１６から生じる洗浄排水を第３の固液分離ユニット２６で固液分離処理することがより好ましい。
【００４７】
第１の固液分離ユニット２や第２の固液分離ユニット１６に供給される逆洗水としては、固液分離ユニット処理水槽２３から逆洗水貯留槽２４に移液された固液分離ユニット処理水を使用しても構わないし、第１の半透膜ユニット１０や第２の半透膜ユニット２０の濃縮水を逆洗水貯留槽２４に貯留して使用しても構わない。第３の固液分離ユニット２６内に蓄積した汚泥２７は、そのまま処分することもできれば、図４に示すように汚泥脱水ユニット２８を通して、脱水汚泥２９と汚泥回収水３０に分離することも好ましい実施態様である。
【００４８】
更に、第１の半透膜ユニット１０の濃縮水を減容化することが好ましい。減容化の方法については特に制約はないが、再度半透膜を用いる方法、蒸発法、晶析が特に好ましく採用できる。
【００４９】
本発明に適用可能な半透膜ユニットとしては、特に制約はないが、取扱いを容易にするため中空糸膜状や平膜状の半透膜を筐体に納めて流体分離素子（エレメント）としたものを耐圧容器に装填したものを用いることが好ましい。流体分離素子は、平膜で形成する場合、例えば、多数の孔を穿設した筒状の中心パイプの周りに、半透膜を流路材（ネット）とともに円筒状に巻回したものが一般的であり、市販製品としては、東レ（株）製逆浸透膜エレメントＴＭ７００シリーズやＴＭ８００シリーズを挙げることができる。これら、流体分離素子は１本でも、また、複数本を直列あるいは並列に接続して半透膜ユニットを構成することも好ましい。
【００５０】
半透膜素材には酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材を使用することができる。またその膜構造は、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜や、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い機能層を有する複合膜のどちらでもよい。
【００５１】
半透膜ユニットにおいては、供給水が濃縮されるため、濃縮によるスケール析出を防止したりｐＨ調整のためにそれぞれの半透膜ユニットの供給水に対してスケール防止剤や酸・アルカリを添加したりすることが可能である。なお、スケール防止剤添加は、その添加効果を発揮できるように、ｐＨ調整よりも上流側で実施することが好ましい。また、薬品添加の直後にはインラインミキサーを設けたり、添加口を供給水の流れに直接接触するようにするなどして添加口近傍での急激な濃度やｐＨ変化を防止したりすることも好ましい。
【００５２】
スケール防止剤とは、溶液中の金属、金属イオンなどと錯体を形成し、金属あるいは金属塩を可溶化させるもので、有機や無機のイオン性ポリマーあるいはモノマーが使用できる。有機系のポリマーとしてはポリアクリル酸、スルホン化ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリアリルアミンなどの合成ポリマーやカルボキシメチルセルロース、キトサン、アルギン酸などの天然高分子が、モノマーとしてはエチレンジアミン四酢酸などが使用できる。また、無機系のスケール防止剤としてはポリリン酸塩などが使用できる。これらのスケール防止剤の中では入手のしやすさ、溶解性など操作のしやすさ、価格の点から特にポリリン酸塩、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）が好適に用いられる。ポリリン酸塩とはヘキサメタリン酸ナトリウムを代表とする分子内に２個以上のリン原子を有し、アルカリ金属、アルカリ土類金属とリン酸原子などにより結合した重合無機リン酸系物質をいう。代表的なポリリン酸塩としては、ピロリン酸四ナトリウム、ピロリン酸二ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ヘプタポリリン酸ナトリウム、デカポリリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、およびこれらのカリウム塩などがあげられる。
【００５３】
一方、酸やアルカリとしては、硫酸や水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムが一般的に用いられるが、塩酸、シュウ酸、水酸化カリウム、重炭酸ナトリウム、水酸化アンモニウムなどを使用することもできる。但し、海水へのスケール成分の増加を防止するためには、カルシウムやマグネシウムは使用しない方がよい。
【００５４】
ここで、第１の固液分離ユニット２に砂ろ過を用いる場合は、自然に流下する方式の重力式ろ過を適用することもできれば、加圧タンクの中に砂を充填した加圧式ろ過を適用することも可能である。充填する砂も、単一成分の砂を適用することが可能であるが、例えば、アンスラサイト、珪砂、ガーネット、軽石など、を組み合わせて、ろ過効率を高めることが可能である。精密ろ過膜や限外ろ過膜についても、特に制約はなく、平膜、中空糸膜、管状型膜、プリーツ型、その他いかなる形状のものも適宜用いることができる。膜の素材についても、特に限定されるもの、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンスルフィドスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロースや、セラミック等の無機素材を用いることができるが、原水性状によっては、劣化しやすいものがあるので注意が必要である。また、ろ過方式にしても供給水を加圧してろ過する加圧ろ過方式や透過側を吸引してろ過する吸引ろ過方式のいずれも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明によって、放射性物質および／または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水などから放射性物質および／または重金属を効率的に除去でき、放流もしくは再利用可能な、安全な水を製造することが可能となる。また、放射性物質および／または重金属を濃縮等した放射性物質および／または重金属を高濃度で含有する排泥成分の処理を容易に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００５６】
１：原廃水貯留槽
２：第１の固液分離ユニット
３：第１の固液分離ユニット供給ポンプ
４：原廃水供給ライン
５：フミン質含有液貯留槽
６：フミン質含有液供給ポンプ
７：第１の添加剤貯留槽
８：第１の添加剤供給ポンプ
９ａ、９ｂ：固液分離ユニット処理水還流ライン
１０：第１の半透膜ユニット
１１：第１の昇圧ポンプ
１２：吸着ユニット
１３：第１の半透膜ユニット濃縮水貯留槽
１４：エネルギー回収ユニット
１５：第２の固液分離ユニット供給ポンプ
１６：第２の固液分離ユニット
１７：第２の添加剤貯留槽
１８：第２の添加剤供給ポンプ
１９：中間水槽
２０：第２の半透膜ユニット
２１：第２の昇圧ポンプ
２２：第２の半透膜ユニット濃縮水還流ライン
２３：固液分離ユニット処理水貯留槽
２４：逆洗水貯留槽
２５：逆洗排水貯留槽
２６；第３の固液分離ユニット
２７：汚泥
２８：汚泥脱水ユニット
２９：脱水汚泥
３０：汚泥回収水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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