(57)【要約】      （修正有）【課題】浄水場で発生した放射能汚染汚泥を、低コストで効率良く、かつ環境負荷を抑制しつつ処理可能とする放射能汚染汚泥の処理方法を提供する。【解決手段】浄水場の汚泥乾燥床における放射能汚染汚泥に対し、当該放射能汚染汚泥の含水状況に応じて所定の増容材を重機により投入、撹拌する含水率調整工程ｓ１００と、含水率調整工程を経た放射能汚染汚泥と、非セメント系土壌固化材とを、撹拌及び搬送の各機能を併せ持つミキサーに投入し、ミキサーにより、放射能汚染汚泥および非セメント系土壌固化材の混合を、混合対象物の単位重量あたり所定時間だけ行う混合工程ｓ１０１と、混合工程における放射能汚染汚泥の固化に伴い、放射能汚染汚泥から分離した水を河川等の適宜な水系に放出する分離水放出工程ｓ１０２と、固化後の放射能汚染汚泥を、ミキサーの排出機構から土嚢に充填する土嚢充填工程ｓ１０３と、土嚢を搬出する搬出工程ｓ１０４とからなる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄水場の汚泥乾燥床における放射能汚染汚泥に対し、当該放射能汚染汚泥の含水状況に応じて所定の増容材を重機により投入、撹拌する含水率調整工程と、
前記含水率調整工程を経た放射能汚染汚泥と、非セメント系土壌固化材とを、撹拌及び搬送の各機能を併せ持つミキサーに投入し、当該ミキサーにより、当該放射能汚染汚泥および非セメント系土壌固化材の混合を、混合対象物の単位重量あたり所定時間だけ行う混合工程と、
前記混合工程における放射能汚染汚泥の固化に伴い、放射能汚染汚泥から分離した水を河川等の適宜な水系に放出し、固化後の放射能汚染汚泥を、前記ミキサーの排出機構から土嚢に充填し、当該土嚢を搬出する搬出工程と、
を実行することを特徴とする放射能汚染汚泥の処理方法。
【請求項２】
前記含水率調整工程において、
放射能汚染汚泥の重量比で２５％〜３５％の増容材を投入、撹拌し、
前記混合工程において、
放射能汚染汚泥の重量比で２０％〜３０％の非セメント系土壌固化材を前記ミキサーに投入し、当該ミキサーにより、当該放射能汚染汚泥および非セメント系土壌固化材の混合を、当該混合対象物の単位重量あたり１分間だけ行う、
ことを特徴とする請求項１に記載の放射能汚染汚泥の処理方法。
【請求項３】
前記含水率調整工程において、
前記浄水場の汚泥乾燥床における放射能汚染汚泥に対し、放射能汚染水を投入し、当該放射能汚染水の投入後における放射能汚染汚泥の含水状況に応じて所定の増容材を重機により投入、撹拌する、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の放射能汚染汚泥の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射能汚染汚泥の処理方法に関するものであり、具体的には、浄水場で発生した放射能汚染汚泥を、低コストで効率良く、かつ環境負荷を抑制しつつ処理可能とする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
先般の東日本大震災による原発損傷に伴い、放射性物質が河川等の水源に降下し、その結果、当該水源から取水する浄水施設にて放射能汚染汚泥が大量に発生した。
【０００３】
そこで、そうした放射能汚染汚泥を処理するための手法や装置等が提案されている。すなわち、放射性物質を含有した汚泥にセメントを添加し、脱水固化することにより減容化するための装置であって、密閉空間内に複数の濾板を並列して密着させ、汚泥を加圧投入すると共に真空排水を行うことにより脱水ケーキを生成する真空加圧脱水装置と、前記真空加圧脱水装置から取り出した前記濾板を離隔した後に、前記濾板から脱水ケーキを離脱落下させる脱水ケーキ離脱落下装置と、前記真空加圧脱水装置から取り出した前記濾板の下方に位置して、前記濾板から離脱落下した脱水ケーキを細分化する細分化装置と、前記細分化装置で細分化した脱水ケーキを搬送する搬送装置と、前記真空加圧脱水装置から取り出した前記濾板を離隔した後に、前記濾板から脱水ケーキを吸引離脱させる脱水ケーキ吸引離脱装置と、前記濾板から吸引離脱した脱水ケーキを略鉛直方向に積み上げる積上装置と、前記積み上げた脱水ケーキを収納容器内に収納する収納装置と、を備え、前記脱水ケーキの放射性物質濃度が所定の基準値未満の場合には、前記脱水ケーキ離脱落下装置、前記細分化装置、前記搬送装置を用いて、前記脱水ケーキを搬出し、前記脱水ケーキの放射性物質濃度が所定の基準値以上の場合には、前記脱水ケーキ吸引離脱装置、前記積上装置、前記収納装置を用いて、前記脱水ケーキを収納容器に収納して搬出する脱水固化装置（特許文献１）などが提案されている。
【０００４】
また、放射性物質の除去処理乃至洗浄処理の廃液に含まれる放射性物質を除去する放射性物質除去機能を具備した粉末系凝集剤であって、一次フロック形成用のカチオン系高分子凝集剤と、微細粒子のフロック形成促進用の硫酸アルミニウムと、二次フロック形成用のノニオン系及び／又はアニオン系高分子凝集剤と、該二次フロックの沈降ウエイト用の無機系微粉末と、極細の微粒子乃至イオン状の放射性物質吸着用の多孔質物質を混合含有して、回収廃液を現場排水自在の清浄水と所定場所保管用の放射性物質を含む凝集沈殿物含有懸濁水の二次フロックに分離自在としてなることを特徴とする放射性物質除去用無機系凝集剤（特許文献２）なども提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−６５７２９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２２１７６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来技術においては、放射能汚染汚泥の処理施設として、高価で大型の専用装置を複数種類組み合わせた大規模システムの構築が必要となる。当然ながら、導入と運用に関するコストおよび手間は大きなものとなり、予算、人員とも限られた小規模自治体等では採用し難いものであった。また、処理施設の規模の割りには、処理効率が良好とは言えず、大量かつ継続的に発生する放射能汚染汚泥の処理に適用するのは現実的でない。
【０００７】
また、放射能汚染汚泥やそれが含む汚染水の処理に、環境負荷物質が含まれた固化材や凝集剤を採用するケースがある。その場合、何より安全性を重視する浄水施設において、そうした固化材等を十分使用出来ず、処理が停滞することにつながる。
そこで本発明は、浄水場で発生した放射能汚染汚泥を、低コストで効率良く、かつ環境負荷を抑制しつつ処理可能とする技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する放射能汚染汚泥の処理方法は、浄水場の汚泥乾燥床における放射能汚染汚泥に対し、当該放射能汚染汚泥の含水状況に応じて所定の増容材を重機により投入、撹拌する含水率調整工程と、前記含水率調整工程を経た放射能汚染汚泥と、非セメント系土壌固化材とを、撹拌及び搬送の各機能を併せ持つミキサーに投入し、当該ミキサーにより、当該放射能汚染汚泥および非セメント系土壌固化材の混合を、混合対象物の単位重量あたり所定時間だけ行う混合工程と、前記混合工程における放射能汚染汚泥の固化に伴い、放射能汚染汚泥から分離した水を河川等の適宜な水系に放出し、固化後の放射能汚染汚泥を、前記ミキサーの排出機構から土嚢に充填し、当該土嚢を搬出する搬出工程と、を実行することを特徴とする。
【０００９】
なお、本発明の放射能汚染汚泥の処理方法は、前記含水率調整工程において、放射能汚染汚泥の重量比で２５％〜３５％の増容材を投入、撹拌し、前記混合工程において、放射能汚染汚泥の重量比で２０％〜３０％の非セメント系土壌固化材を前記ミキサーに投入し、当該ミキサーにより、当該放射能汚染汚泥および非セメント系土壌固化材の混合を、当該混合対象物の単位重量あたり１分間だけ行う、としてもよい。
【００１０】
これによれば、放射能汚染汚泥の含水率を、ミキサー投入に向けてより好適なものとし、また、そうした含水率となった放射能汚染汚泥の固化を更に効率的かつ迅速なものと出来る。ひいては、浄水場で発生した放射能汚染汚泥を、より低コストで効率良く、かつ環境負荷を抑制しつつ処理可能となる。
【００１１】
また、本発明の放射能汚染汚泥の処理方法は、前記含水率調整工程において、前記浄水場の汚泥乾燥床における放射能汚染汚泥に対し、放射能汚染水を投入し、当該放射能汚染水の投入後における放射能汚染汚泥の含水状況に応じて所定の増容材を重機により投入、撹拌する、としてもよい。
【００１２】
これによれば、浄水場で発生する放射能汚染汚泥を、原発等から生じた放射能汚染水の放射性物質の吸着材として有効活用し、放射能汚染汚泥および放射能汚染水の両方についての処理を併せて実行することが出来る。ひいては、浄水場で発生した放射能汚染汚泥のみならず他所で生じた放射能汚染水についても、より低コストで効率良く、かつ環境負荷を抑制しつつ処理可能となる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、浄水場で発生した放射能汚染汚泥を、低コストで効率良く、かつ環境負荷を抑制しつつ処理可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本実施形態における放射能汚染汚泥の処理システムの構成例を示す図である。
【図２】本実施形態における放射能汚染汚泥の処理方法の手順例を示す図である。
【図３】本実施形態における放射能汚染汚泥の処理方法を実施した際の実測データ例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
＜放射能汚染汚泥の処理システム＞
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態における放射能汚染汚泥の処理システム１００の構成例を示す図である。
【００１６】
本実施形態の放射能汚染汚泥の処理システム１００は、浄水場１で発生した放射能汚染汚泥３を、低コストで効率良く、かつ環境負荷を抑制しつつ処理可能とするシステムである。
【００１７】
本実施形態における放射能汚染汚泥３は、浄水場１の沈殿池等の所定施設から抽出され、汚泥乾燥床２に一旦載置されたものである。従来通りの取り扱いを採用した場合、当該放射能汚染汚泥３は、この汚泥乾燥床２に長期間載置され、天日乾燥を図られることになる。  但し、こうした天日乾燥を相当期間施されたとしても、汚泥特有の性状故に、実際に乾燥するのは放射能汚染汚泥３の表面のみで、その内部状態は載置当初から殆ど変化しないケースが多い。つまり、高含水率で粘度が高く、搬出、搬送に際して非常に手間の掛かる状態のままとなっている。しかも、河川等に降下した放射能物質を含んでおり、更にハンドリングが難しい。
【００１８】
そこで、本実施形態の放射能汚染汚泥３の処理方法を採用した場合、放射能汚染汚泥３の処理システム１００は、放射能汚染汚泥３の含水率を相対的に低減させる増容材の供給機構を含むことになる。そこで本実施形態の放射能汚染汚泥の処理システム１００では、増容材たる砂６および非セメント系土壌固化材１１を貯留するホッパー４と、当該ホッパー４から砂６および非セメント系土壌固化材１１の供給を受け、これを汚泥乾燥床２やミキサー８の周囲まで搬入するダンプトラック５を含んでいる。
【００１９】
なお、本実施形態では増容材として砂６を例示したが、これに限定せず、含水の多少に関わらず、粘性やコーン指数等が大きく変動せず、ハンドリング性状が良好な部材であれば、いずれのものを採用してもよい。
【００２０】
また放射能汚染汚泥３の処理システム１００は、上述のダンプトラック５から砂６を取得し、これを汚泥乾燥床２に投入・撹拌出来る重機７も含んでいる。当該重機７としては、バックホーなどの自走式重機であって、アーム先端に備わるバケットを自在に駆動出来る重機を想定する。
【００２１】
勿論、本実施形態における重機７としてバックホーを挙げたが、これに限定されず、ダンプトラック５等の増容材の供給機構から増容材たる砂６を受領し、汚泥乾燥床２上に投入し、放射能汚染汚泥３と砂６との撹拌動作が可能な機構を備える重機であればいずれのものを採用してもよい。
【００２２】
また放射能汚染汚泥３の処理システム１００は、ミキサー８を備えている。このミキサー８は、投入口９から受け入れた混合対象物を、撹拌しつつ排出口１０に向けて搬送することが可能なミキサーである。本実施形態のミキサー８の具体例としては、パドルミキサーを想定出来るが、勿論これに限定しない。当該ミキサー８に供給される混合対象物は、上述の重機７により撹拌された放射能汚染汚泥３および砂６の混合物と、これに添加される非セメント系土壌固化材１１とになる。
【００２３】
上述の非セメント系土壌固化材１１は、いわゆるＰＳ灰（ペーパースラッジ灰）と生石灰、高炉スラグといった無機系リサイクル材を含む土壌固化材を想定する。こうした非セメント系の土壌固化材を採用することで、固化の即効性および持続性と、低環境負荷、再掘削性に伴う良好なハンドリング性といった、放射能汚染汚泥４の処理に適した機能を得られる。
【００２４】
上述のミキサー８における、放射能汚染汚泥４と砂６の混合物と、非セメント系土壌固化材１１との撹拌動作により、放射能汚染汚泥３は固化が進む。この放射能汚染汚泥３の固化に伴い、放射能汚染汚泥３から水が分離する。ここで分離した水、すなわち分離水１３は、放射性物質を含んでいないか、基準以下しか含んでいないため、河川等の適宜な水系１４に放出可能である。
【００２５】
そこで放射能汚染汚泥３の処理システム１００は、ミキサー８で生じた上述の分離水１３を、水系１４まで導いて放出する排水系統１５を備えている。この排水系統１５は、排水ポンプと排水用配管とからなる構成を想定するが、これに限定しない。例えば、ミキサー８の周囲に設けた、分離水１３の一時的な貯水槽と、この貯水槽から一定時間毎に分離水１３を汲み上げて搬出する水タンク車とからなる構成等も採用出来る。
【００２６】
また、本実施形態の放射能汚染汚泥３の処理システム１００は、上述のミキサー８の動作によって固化後の放射能汚染汚泥１２を、ミキサー８の排出口１０から土嚢１６に充填し、当該土嚢１６を搬出する搬出機構を備えている。但し、本実施形態では、上述の重機７が、ミキサー８の排出口１０から固化後の放射能汚染汚泥１２を受取り、これを土嚢１６に投下・充填する。そのため、本実施形態における搬出機構は重機７としている。
＜放射能汚染汚泥の処理方法＞
次に、本実施形態における放射能汚染汚泥の処理方法の手順について説明する。図２は本実施形態における放射能汚染汚泥の処理方法の手順例を示す図である。
【００２７】
この場合まず、ホッパー４にて砂６を受領したダンプトラック５を、汚泥乾燥床２の周囲まで移動させる。続いて、汚泥乾燥床２の周囲に待機している重機７により、ダンプトラック５の荷台に積載された砂６を、汚泥乾燥床２における放射能汚染汚泥３に対して投入、撹拌する（ｓ１００）。当該ステップｓ１００を含水率調整工程とする。
【００２８】
なお、当該含水率調整工程ｓ１００において、放射能汚染汚泥３に対して投入、撹拌する砂６の分量は、放射能汚染汚泥３の重量比で２５％〜３５％であるとする。この場合、当該放射能汚染汚泥３の含水率が例えば約７７％（含水比で３５０％）を越える場合、その重量比で３０％〜３５％の分量の砂６を投入、撹拌するものとする。一方、当該放射能汚染汚泥３の含水率が例えば約７７％（含水比で３５０％）を下回る場合、その重量比で２５％〜３０％の分量の砂６を投入、撹拌するものとする。
【００２９】
続いて、上述の含水率調整工程ｓ１００を経た放射能汚染汚泥３（砂６を含む）と、非セメント系土壌固化材１１とを、重機７により上述のミキサー８の投入口９に投入し、当該ミキサー８により、当該放射能汚染汚泥３および非セメント系土壌固化材１１の混合を実行する（ｓ１０１）。当該ステップｓ１０１を混合工程とする。
【００３０】
なお、上述の含水率調整工程ｓ１００を経た放射能汚染汚泥３（砂６を含む）については、例えば、重機７により土嚢１６に一時充填してミキサー８まで搬送する。そして、この土嚢１６を上述のミキサー８の投入口９上空で垂下した状態で、下部を開口するなどし、土嚢１６内の放射能汚染汚泥３を、投入口９に投入する形態を想定出来る。また、非セメント系土壌固化材１１をミキサー８の投入口９に投入する手法としても同様である。
【００３１】
なお、当該混合工程ｓ１０１において、放射能汚染汚泥３の重量比で２０％〜３０％の非セメント系土壌固化材１１をミキサー８に投入するものとする。また、当該ミキサー８により、当該放射能汚染汚泥３および非セメント系土壌固化材１１の混合を行う時間は、当該混合対象物の単位重量（例：１００ｋｇ）あたり１分間だけ行うものとする。
【００３２】
こうした混合工程ｓ１０１において、非セメント系土壌固化材１１に含まれるＰＳ灰が、放射能汚染汚泥３中の水分を吸着し、当該放射能汚染汚泥３の含水率を低減すると共に、非セメント系土壌固化材１１に含まれる生石灰が、放射能汚染汚泥３中の水分と水和反応を生じて消石灰に変化し、水和反応時の反応熱による水の蒸発作用も相まって、更に放射能汚染汚泥３の含水率を低減することになる。また更に、こうして生じた消石灰も放射能汚染汚泥３の水分を吸着してその含水率を低減する。
【００３３】
また、非セメント系土壌固化材１１の高炉スラグと上述の消石灰が、ＰＳ灰と放射能汚染汚泥３中のシリカ、アルミナ成分とポラゾン反応を生じて、ケイ酸カルシウム水和物等を生成し、放射能汚染汚泥３中の土粒子を結びつける作用も生じる。この時、非セメント系土壌固化材１１の石膏成分による、エトリンガイト生成反応も加わり、土粒子間の結合は更に強まる。こうして放射能汚染汚泥３の固化が適宜に進むこととなる。
【００３４】
こうした放射能汚染汚泥３への砂６や非セメント系土壌固化材１１の混合割合と、混合、撹拌の結果、固化した放射能汚染汚泥３の性状に関して、実測したデータを図３で示す。なお、汚泥乾燥床２の原土として、Ｎｏ．１とＮｏ．２の２つのサンプルを採用して、これに対して本実施形態の放射能汚染汚泥の処理方法を適用し実測（一般社団法人新潟県環境分析センターによる）を行った。
【００３５】
この原土のうちＮｏ．１のサンプルは、その含水率６４．１％（すなわち水分重量が６４．１ｋｇ）、Ｎｏ．２のサンプルは、その含水率が５２．３％（すなわち水分重量が５２．３ｋｇ）であった。ここで、本実施形態における含水率とは、対象土の水分重量と総重量（土の水分重量と土の乾燥重量との合計）との割合として算定したものである。
【００３６】
図３のデータにて示すように、上述のＮｏ．１およびＮｏ．２の各サンプルたる原土（放射能汚染汚泥３）１００ｋｇに対して、それぞれ３０ｋｇの砂６を混合した。また、その混合物に対して、Ｎｏ．１のサンプルでは２０ｋｇの非セメント系土壌固化材１１を、Ｎｏ．２のサンプルでは２５ｋｇの非セメント系土壌固化材１１を、ミキサー８でそれぞれ混合、撹拌した。
【００３７】
その結果、Ｎｏ．１のサンプルでは、固化前の総重量１５０ｋｇに対し、固化後の放射能汚染汚泥１２は１４８．９ｋｇ、となり、含水率は３７．４％となった。原土（放射能汚染汚泥３）１００ｋｇの含水率が６４．１％であったことを踏まえると、本実施形態の放射能汚染汚泥３の処理方法を適用したことで、含水率を原土のものより２７％ほど抑制出来たことになる。また非セメント系土壌固化材１１の作用により、適宜に固化したことで、ハンドリング性も良好なものとなった。
【００３８】
また、Ｎｏ．２のサンプルでは、固化前の総重量１５５ｋｇに対し、固化後の放射能汚染汚泥１２は１５４．４ｋｇ、となり、含水率は３２．１％となった。原土（放射能汚染汚泥３）１００ｋｇの含水率が５２．３％であったことを踏まえると、本実施形態の放射能汚染汚泥３の処理方法を適用したことで、含水率を原土のものより２０％ほど抑制出来たことになる。また非セメント系土壌固化材１１の作用により、適宜に固化したことで、ハンドリング性も良好なものとなった。
【００３９】
続いて、上述の混合工程ｓ１０１における放射能汚染汚泥３の固化に伴い、放射能汚染汚泥３から分離した水、すなわち分離水１３を、排水系統１５によって水系１４まで導いて放出する（ｓ１０２）。
【００４０】
また、上述の混合工程ｓ１０１で生じた固化後の放射能汚染汚泥１２を、ミキサー８の排出口１０から重機７で受取り、これを当該重機７によって土嚢１６に充填する（ｓ１０３）。また固化後の放射能汚染汚泥１２が充填された土嚢１６は、重機７によってダンプトラック５の荷台に積載され、ダンプトラック５によって適宜な施設に向け搬出するものとする（ｓ１０４）。当該ステップｓ１０２〜ｓ１０４を搬出工程とする。
＜その他の例＞
【００４１】
なお、原発で生じた放射能汚染水２０、或いはその周辺地域の除染作業などで生じた放射能汚染水２０を、放射能汚染汚泥３に混合する構成も想定出来る。この場合、上述の含水率調整工程において、浄水場１の汚泥乾燥床２における放射能汚染汚泥３に対し、当該放射能汚染水２０を投入する。放射能汚染水２０を浄水場１まで輸送する場合と、汚泥乾燥床２の放射能汚染汚泥３を放射能汚染水２０の貯留場所まで輸送する場合のいずれも想定出来る。
【００４２】
この場合の含水率調整工程においては、当該放射能汚染水２０の投入後における放射能汚染汚泥３の含水状況に応じて砂６を重機７により投入、撹拌することとなる。この含水率調整工程以降の各工程については、上述で述べた形態と同様である。
以上、本実施形態によれば、浄水場で発生した放射能汚染汚泥を、低コストで効率良く、かつ環境負荷を抑制しつつ処理可能となる。
【００４３】
以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これ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。
【符号の説明】
【００４４】
１  浄水場
２  汚泥乾燥床
３  放射能汚染汚泥
４  ホッパー
５  ダンプトラック
６  砂（増容材）
７  重機
８  ミキサー
９  投入口
１０  排出口
１１  非セメント系土壌固化材
１２  固化後の放射能汚染汚泥
１３  分離水
１４  水系
１５  排水系統
１６  土嚢
２０  放射能汚染水
１００  放射能汚染汚泥処理システム
【図１】
2018021904.tif 000003
【図２】
2018021904.tif 000004
【図３】
2018021904.tif 000005