(57)【要約】【課題】  焼却飛灰等の廃棄物から放射性セシウムを選択的に分離し、濃縮・回収するとともに、再利用可能な分離手段を用いることによって、放射性セシウムを含む２次的に発生する排出物を低減すること。【解決手段】  粉状または細砕された廃棄物１と洗浄水３が撹拌・洗浄される洗浄槽２と、固液分離されるろ過器２と、液体成分中のセシウムが選択的に吸着・溶離処理される吸着部５と、溶離液が貯留される貯留槽６と、溶離液中の水分が蒸散または分離される濃縮部と、を備え、吸着剤として、アルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態でセシウムに対する選択的吸着特性を有し、酸処理された状態で吸着物に対する選択的脱離特性を有し、再生可能な包接化合物を用いるとともに、処理液として吸着剤の前処理としてアルカリ処理液と、溶離処理として酸処理液が用いられる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉状または細砕された廃棄物と洗浄水が導入され、撹拌・洗浄される洗浄槽と、
該洗浄槽から供出された廃棄物が固液分離され、分離された固体成分が回収される固体回収部と、分離された液体成分が供出される液体供出部と、を有するろ過器と、
接液部に充填された吸着剤と、導入された前記液体成分中のセシウムが該吸着剤によって選択的に吸着され、吸着処理された液体成分が処理済液として回収される処理済液回収部と、処理液が導入される処理液導入部と、前記吸着剤から溶離処理されたセシウムを含む溶離液が供出される溶離液供出部と、を有する吸着部と、
前記溶離液が導入され、貯留される貯留槽と、
前記貯留された溶離液中の水分が蒸散または分離される濃縮部と、
を備え、
前記吸着剤として、アルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態でセシウムに対する選択的吸着特性を有し、酸処理された状態で該吸着物に対する選択的脱離特性を有し、該アルカリ処理および酸処理によって再生可能な包接化合物を用いるとともに、
前記処理液として、該吸着剤の前処理として前記接液部に導入されるアルカリ処理液と、該吸着剤からのセシウムの溶離処理として前記接液部に導入される酸処理液が用いられることを特徴とする廃棄物に含まれるセシウムの除去システム。
【請求項２】
回収された前記処理済液またはその一部を、セシウムに対する選択性のないまたは小さい第２吸着剤が充填された第２吸着部に導入し、精製処理を行うことを特徴とする請求項１記載の廃棄物に含まれるセシウムの除去システム。
【請求項３】
少なくとも、前記液体供出部から吸着部への液体成分の導入流路、前記吸着部からの処理済液流路、前記吸着部からの溶離液流路、のいずれかまたはいくつかに空間線量計や放射能測定器を配設し、各流路の空間線量や放射能に応じて、廃棄物，洗浄水および処理液の供給および供給量を制御・調整することを特徴とする請求項１または２記載の廃棄物に含まれるセシウムの除去システム。
【請求項４】
前記ろ過器において固液分離された液体成分の一部が分岐され、洗浄水として前記洗浄槽に導入される第１帰還流路、または／および前記吸着部から回収された処理済液の一部が分岐され、洗浄水として前記洗浄槽に導入される第２帰還流路、または／および前記吸着部から供出された溶離液の一部が、再度前記吸着部に導入される第３帰還流路、を有することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の廃棄物に含まれるセシウムの除去システム。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のセシウムの除去システムを用いた廃棄物に含まれるセシウムの除去方法であって、
粉状または細砕された廃棄物が、洗浄水と混合・撹拌され、洗浄される洗浄工程と、
洗浄された廃棄物が固液分離され、分離された固体成分および液体成分が回収されるろ過工程と、
包接化合物からなる吸着剤がセシウムに対する選択的吸着特性を有するように、予めアルカリ処理液によって該吸着剤をアルカリ処理し、中性またはアルカリ性の状態にするアルカリ処理工程と、
分離された前記液体成分が前記アルカリ処理された吸着剤に導入され、該液体成分中のセシウムが選択的に吸着され、吸着処理された液体成分が処理済液として回収される吸着処理工程と、
吸着されたセシウムに対して選択的に脱離するように、酸処理液によって吸着剤が酸処理され、該吸着剤から溶離処理されたセシウムを含む溶離液が供出される溶離処理工程と、
該溶離液が貯留される貯留工程と、
貯留された溶離液中の水分が蒸散または分離される濃縮工程と、
を有することを特徴とする廃棄物に含まれるセシウムの除去方法。
【請求項６】
回収された前記処理済液またはその一部が、セシウムに対する選択性のないまたは選択性の小さい第２吸着処理される精製処理工程と、を有することを特徴とする請求項５記載の廃棄物に含まれるセシウムの除去方法。
【請求項７】
少なくとも、前記ろ過工程を経た液体成分、前記吸着処理工程を経た処理済液、前記溶離処理工程を経た溶離液、のいずれかまたはいくつかの空間線量や放射能を測定する放射能測定工程と、および該測定結果に基づき廃棄物，洗浄水および処理液の供給および供給量を制御・調整する制御工程を有することを特徴とする請求項５または６記載の廃棄物に含まれるセシウムの除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、廃棄物に含まれるセシウムの除去システムおよび除去方法に関するものであり、特に、廃棄物に含まれるセシウムの除去システムおよびこれを用いた除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
各種燃料、廃棄物、汚泥などの焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰などには、有害な重金属が含まれている場合があり、こうした有害物質を含む飛灰をそのまま埋め立て処理することは、環境上好ましいものではなく、埋め立てる場合でも、無害化処理して行うことが要求される。具体的には、放射性セシウムの場合、その濃度が８，０００Ｂｑ／ｋｇ以下であれば通常の管理型埋立処分場にて埋立処分することができる。しかしながら、放射性セシウム等に汚染された廃棄物を焼却すると、放射性セシウムが焼却主灰や焼却飛灰に濃縮されることから、焼却灰、特に焼却飛灰中の放射性セシウム濃度は８，０００Ｂｑ／ｋｇを超えることが多い。また、社会的要求から８，０００Ｂｑ／ｋｇを下回る焼却灰でも埋立処分することが難しい場合も多い。こうした廃棄物の無害化は、大きな社会的な要求となっている。
【０００３】
焼却飛灰中の放射性セシウムの多くは、塩化セシウムなどの水に可溶な形態で存在している。したがって、焼却飛灰を水洗し、固液分離することによって液層に放射性セシウムを移行させることで焼却飛灰中のセシウムを取り出すことができることは知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、その抽出された液層の処分が課題となり、特に抽出に必要とされる水の容量は焼却飛灰に比べて非常に大きいことから、セシウムの選択的な除去方法や濃縮技術が課題となり、多くの研究・実用化が図られてきた。
【０００４】
例えば、特許文献２には、放射性セシウムの分離法として、以下の方法が挙げられているが、いずれも個別に課題を有している（段落０００５〜００１０）。
（ｉ）リン酸モリブデン酸アンモニウムを担持した無機イオン交換体を用いてセシウムを分離する方法。無機イオン交換体が廃棄物として発生し、この廃棄物を処理する必要があるという問題点を有する。
（ii）硝酸含有水溶液中のセシウムを不溶性のフェロシアン化物系吸着剤を用いて分離する方法。セシウムの分離の際に酸化防止剤としてヒドラジン誘導体などの添加物を共存させる必要がある点、また、吸着剤が放射性廃棄物として発生し、廃棄物を処理する必要があるという問題点を有する。
（iii）ポリ（ヒドロキシアリーレン）ポリマー樹脂を用いた他のアルカリ金属を含む産業流出液からセシウムを分離する方法。イオン交換と同様の技術であり、最終的に放射性固体廃棄物が発生する点、高放射線場に置かれたときに、ポリマー樹脂の分解および配位子の分解による吸着効率の低下、配位子自体や樹脂の脱離などが欠点として挙げられる。
（iｖ）クラウンカリックス［４］アレン化合物によるセシウムの分離を溶媒抽出法を用いて選択的抽出を行う方法。クラウンカリックス［４］アレンを溶解する、有機溶媒にオルト−ニトロフェニルヘキシルエーテルを用いる必要があり、このオルト−ニトロフェニルヘキシルエーテルは、放射線分解などによるニトロ化など潜在的な危険を有しており、産業利用という点では難点がある。また、クラウンカリックス［４］アレンは、無極性溶媒などには難溶であり、溶媒選定が問題となっている。
（ｖ）モルデナイトと含水チタン酸の混合無機イオン交換体、またはゼオライトやアンチモン酸などの無機イオン交換体などを用いてセシウムを吸着分離する吸着分離法。セシウムを分離回収後にイオン交換体が廃棄物として発生し、廃棄物を処理する必要があるという問題点を有する。また、溶離液中に共存するナトリウムやカリウムなども同時に吸着するため、吸着効率が悪く、繰返し使用することができない。
（ｖi）コバルトジカルボリド（ＣＣＤ）を極性の高いニトロベンゼンに溶解した有機溶媒を用いる溶媒抽出方法。コバルトジカルボリド系では、ニトロベンゼンのような有害な溶媒（希釈剤）を用いることになり、抽出試薬の入手先が限定されることから入手が困難であり、また、使用後に焼却すると金属塩（固体廃棄物）が残るという問題点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−２１３６９７号公報
【特許文献２】特開２００９−１３３７０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで、本発明の目的は、これら焼却飛灰等の廃棄物から放射性セシウムを選択的に分離し、濃縮・回収するとともに、再利用可能な分離手段を用いることによって、放射性セシウムを含む２次的に発生する排出物を低減することができる廃棄物に含まれるセシウムの除去システムおよび除去方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意研究を重ねた結果、以下に示すセシウムの除去システムおよびこれを用いたセシウムの除去方法によって、上記目的を達成できることを見出し、本発明を完成するに到った。
【０００８】
本発明に係る廃棄物に含まれるセシウムの除去システムは、
粉状または細砕された廃棄物と洗浄水が導入され、撹拌・洗浄される洗浄槽と、
該洗浄槽から供出された廃棄物が固液分離され、分離された固体成分が回収される固体回収部と、分離された液体成分が供出される液体供出部と、を有するろ過器と、
接液部に充填された吸着剤と、導入された前記液体成分中のセシウムが該吸着剤によって選択的に吸着され、吸着処理された液体成分が処理済液として回収される処理済液回収部と、処理液が導入される処理液導入部と、前記吸着剤から溶離処理されたセシウムを含む溶離液が供出される溶離液供出部と、を有する吸着部と、
前記溶離液が導入され、貯留される貯留槽と、
前記貯留された溶離液中の水分が蒸散または分離される濃縮部と、を備え、
前記吸着剤として、アルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態でセシウムに対する選択的吸着特性を有し、酸処理された状態で該吸着物に対する選択的脱離特性を有し、該アルカリ処理および酸処理によって再生可能な包接化合物を用いるとともに、
前記処理液として、該吸着剤の前処理として前記接液部に導入されるアルカリ処理液と、該吸着剤からのセシウムの溶離処理として前記接液部に導入される酸処理液が用いられることを特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のセシウムの除去システムを用いた廃棄物に含まれるセシウムの除去方法であって、
粉状または細砕された廃棄物が、洗浄水と混合・撹拌され、洗浄される洗浄工程と、
洗浄された廃棄物が固液分離され、分離された固体成分および液体成分が回収されるろ過工程と、
包接化合物からなる吸着剤がセシウムに対する選択的吸着特性を有するように、予めアルカリ処理液によって該吸着剤をアルカリ処理し、中性またはアルカリ性の状態にするアルカリ処理工程と、
分離された前記液体成分が前記アルカリ処理された吸着剤に導入され、該液体成分中のセシウムが選択的に吸着され、吸着処理された液体成分が処理済液として回収される吸着処理工程と、
吸着されたセシウムに対して選択的に脱離するように、酸処理液によって吸着剤が酸処理され、該吸着剤から溶離処理されたセシウムを含む溶離液が供出される溶離処理工程と、
該溶離液が貯留される貯留工程と、
貯留された溶離液中の水分が蒸散または分離される濃縮工程と、
を有することを特徴とする。
【００１０】
廃棄物に含まれるセシウムの除去システムにおいては、上記のように選択的にセシウムを除去する手段と、除去処理に伴い発生する２次的な除害処理を必要とする排出物を如何に少なくするかが重要な課題である。本発明者は、種々の吸着剤を検証した結果、前処理として、後述するように、クラウンエーテル化合物等の包接化合物をアルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態とすることによって、非常に高いセシウムに対する選択的吸着特性を有する吸着剤として使用できることを見出した。と同時に、該吸着剤は、酸処理された状態とすることによって、非常に高いセシウムに対する選択的脱離特性を有するとともに、アルカリ処理−酸処理を複数回繰り返しても吸着−溶離特性に変化がないことを見出した。本発明は、こうした知見を基に、吸着剤として包接化合物が充填された吸着部を用い、バッチ的に前処理−吸着処理−溶離処理を行うことができる構成によって、セシウムを選択的に分離し、濃縮・回収するとともに、再利用可能な分離手段を用いることによって、セシウムを含む２次的に発生する排出物を低減するセシウムの除去システムおよび除去方法を提供することを可能とした。ここでいう「包接化合物」とは、クラウンエーテル化合物や結晶状シリコチタネート系化合物等、後述するようなセシウムに対して包接することができるいくつかの化合物であり、アルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態でセシウムに対する選択的吸着特性を有し、酸処理された状態で該吸着物に対する選択的脱離特性を有し、該アルカリ処理および酸処理によって再生可能な化合物に規定される。なお、ここでいう「中性」とは、狭義のｐＨ７の状態をいうものではなく、広くｐＨ７±１程度の「中性領域」をいう。また、ここでいう「洗浄水」や「処理液」とは、新たに本システムに供給される溶液のみならず、各処理において供出された溶液であって再利用可能な、洗浄機能あるいはアルカリ処理や酸処理の機能を有する溶液を含む。
【００１１】
本発明は、上記廃棄物に含まれるセシウムの除去システムであって、回収された前記処理済液またはその一部を、セシウムに対する選択性のないまたは小さい第２吸着剤が充填された第２吸着部に導入し、精製処理を行うことを特徴とする。
また、本発明は、上記廃棄物に含まれるセシウムの除去方法であって、回収された前記処理済液またはその一部が、セシウムに対する選択性のないまたは選択性の小さい第２吸着処理される精製処理工程と、を有することを特徴とする。
廃棄物には、セシウム以外にも鉛や亜鉛等の金属元素が含まれており、上記吸着処理によって得られた処理済液中には、極微量のセシウム化合物以外に微量のこうした金属元素の化合物や水溶性のカリウムやナトリウム等の化合物が含まれる。本発明は、セシウムに対する吸着選択性のないゼオライト等の２次吸着剤による２次吸着処理により、こうした成分を除去することによって、処理済液の精製処理を行い、廃棄可能な清浄水を作製することができる。また後述するように、こうした清浄水をセシウムの除去システムにおける洗浄水として使用することによって、エネルギーや物質収支に関してシステム全体の高効率化を図ることが可能となる。
【００１２】
本発明は、上記廃棄物に含まれるセシウムの除去システムであって、少なくとも、前記液体供出部から吸着部への液体成分の導入流路、前記吸着部からの処理済液流路、前記吸着部からの溶離液流路、のいずれかまたはいくつかに空間線量計や放射能測定器を配設し、各流路の空間線量や放射能に応じて、廃棄物，洗浄水および処理液の供給および供給量を制御・調整することを特徴とする。
また、本発明は、上記廃棄物に含まれるセシウムの除去方法であって、少なくとも、前記ろ過工程を経た液体成分、前記吸着処理工程を経た処理済液、前記溶離処理工程を経た溶離液、のいずれかまたはいくつかの空間線量や放射能を測定する放射能測定工程と、および該測定結果に基づき廃棄物，洗浄水および処理液の供給および供給量を制御・調整する制御工程を有することを特徴とする。
セシウム、特に放射性セシウムは、その金属の有害性のみならず、処理済の物質に対する空間線量や放射能にも十分管理・監視を行う必要がある。本発明は、少なくとも吸着部に導入される液体成分，吸着処理された処理済液，溶離処理された溶離液のいずれかまたはいくつかの空間線量や放射能を測定することによって、システムから供出される各物質の安全性を確保することを可能とした。と同時に、その変化に応じて、廃棄物，洗浄水および処理液の供給および供給量を制御・調整することによって、未然に放射性物質の流出を防止することができる。
【００１３】
本発明は、上記廃棄物に含まれるセシウムの除去システムであって、前記ろ過器において固液分離された液体成分の一部が分岐され、洗浄水として前記洗浄槽に導入される第１帰還流路、または／および前記吸着部から回収された処理済液の一部が分岐され、洗浄水として前記洗浄槽に導入される第２帰還流路、または／および前記吸着部から供出された溶離液の一部が、再度前記吸着部に導入される第３帰還流路、を有することを特徴とする。
上記のように、セシウムの除去システムにおいては、セシウム化合物の水溶性を利用することが効果的であり、洗浄水や処理液が利用される。こうした溶液は、各処理によって、非常に清浄あるいは各処理における妨害成分が除去された溶液を構成する。本発明は、こうした処理済の溶液を再利用することによって、新たにシステムに供給すべき洗浄水や処理液の低減を図り、エネルギーや物質収支に関してシステム全体の高効率化を図ることが可能となる。特に、放射性物質の取り扱いおいては、極力処理系を閉ループとすることによって、より安全な処理機能を確保し、システムの安全操業を維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係るセシウムの除去システムの基本構成を例示する全体構成図。
【図２】本発明に係るセシウムの除去システムの第２構成例を示す全体構成図。
【図３】本発明に係るセシウムの除去システムの第３構成例を示す全体構成図。
【図４】本発明に係るセシウムの除去システムにおける吸着／溶離部の他の構成例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。本発明に係る廃棄物に含まれるセシウムの除去システム（以下「本システム」という）は、粉状または細砕された廃棄物と洗浄水が導入される洗浄槽と、これらが固液分離されるろ過器と、セシウムが選択的に吸着され、吸着処理されたセシウムを含む溶離液が供出される吸着部と、溶離液が貯留される貯留槽と、溶離液中の水分が蒸散または分離される濃縮部と、を備え、吸着剤として、アルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態でセシウムに対する選択的吸着特性を有し、酸処理された状態で該吸着物に対する選択的脱離特性を有し、該アルカリ処理および酸処理によって再生可能な包接化合物を用いるとともに、処理液として、該吸着剤の前処理としてアルカリ処理液と、セシウムの溶離処理として酸処理液が用いられることを特徴とする。こうした構成によって、廃棄物から放射性セシウムを選択的に分離し、濃縮・回収するとともに、再利用可能な分離手段を用いることによって、放射性セシウムを含む２次的に発生する排出物を低減することができるセシウムの除去システムが可能となった。
【００１６】
＜本システムの構成例＞
本システムの実施態様として、基本的な概略全体構成を、図１に示す（第１構成例）。本システムにおいて、廃棄物１に含まれる（放射性）セシウムは、前処理部１０において、粉状または細砕された廃棄物１とともに供出される。次に、抽出部２０において、セシウム化合物の大半が廃棄物１から洗浄水３に溶解し（洗浄槽２）、固液分離された液体成分中に抽出される（ろ過器４）。次に、吸着／溶離部５０において、吸着剤に選択的に吸着されるとともに（吸着部５）、吸着剤から溶離される（溶離液を形成）。次に、貯留／濃縮部６０において、貯留され（貯留槽６）、濃縮工程において、濃縮されて、本システムから回収される。
【００１７】
〔廃棄物について〕
処理対象となる廃棄物１としては、建築廃材等を含む各種産業廃棄物、汚泥などの焼却灰、焼却飛灰、溶融飛灰など、セシウムが含まれる可能性のある種々の廃棄物を挙げることができる。燃焼処理のような熱処理された廃棄物のみならず、セシウム等を固定化するために、キレート処理やセメント固化処理等化学的処理された廃棄物も含まれる。
【００１８】
〔前処理部について〕
前処理部１０において、廃棄物１が、焼却飛灰や溶融飛灰のように、水洗可能な状態の粉状物（例えば、平均粒径２００μｍ以下）の場合には、そのまま、例えばベルト搬送等によって抽出部２０に供出される。キレート処理された飛灰やセメント固化された焼却灰等の場合のように、水洗による抽出効率が悪い場合には、前処理手段１１において。水洗可能な状態となるように、細砕処理によって粉状または細砕化され、あるいは酸やアルカリによる薬剤処理（中和処理を含む）される。詳細の処理内容は、後述する。
【００１９】
〔抽出部について〕
抽出部２０は、洗浄槽２，洗浄水供給部３１，ろ過器４から構成される。粉状または細砕された廃棄物１が、洗浄槽２に供給される。洗浄槽２には、さらに洗浄水３が洗浄水供給部３１から供給され、廃棄物１と撹拌され、廃棄物１の洗浄処理が行われる。これによって、廃棄物１に含まれるセシウム化合物の大半が洗浄水中に溶解する。洗浄水３は、市水あるいは清浄な工場用水あるいは井戸水等を用いることが好ましい。洗浄槽２は、廃棄物１と洗浄水３との混合物を所定時間撹拌できる機能を有する所定容量の装置をいい、撹拌機能は、図示するような撹拌手段２１を有する構成のみならず、例えば回転ドラム式の洗浄槽２や洗浄水３を噴流として導入して撹拌流を形成させる構成（図示せず）等他の手段によって確保することも可能である。洗浄槽２の内部は、廃棄物あるいはこれから分離された細粒子や微粒子の付着を防止するような表面処理を行うことによって、効率よく撹拌・洗浄を行うことができる。
【００２０】
撹拌・洗浄された廃棄物１と洗浄水３との混合物は、ろ過器４に導入され、固液分離される。ろ過器４としては、フィルタ式や沈降式あるいは遠心分離式等を用いることができるが、図示するように、多段式のろ過機能を有することが好ましい。洗浄処理による凝集物の発生に伴い、混合物には種々の粒径の固体が共存することから、順次ろ過処理することによって、高い固液分離機能を確保することができる。固液の分離機能は、例えば、粒径１．０μｍ以下の固体成分を含む液体成分とすることが好ましい。吸着部５に設けられた吸着剤表面への付着による吸着処理能力の低下を防止することができる。また、後述するように、洗浄水３をろ過器４の下流側（液体成分供出側）から供給し、ろ過器４から供出される液体成分あるいはその一部を洗浄槽２に導入する構成の場合には、特に下流段における固体成分の存在を低減し、高い固液分離機能を有することが可能となる。分離された固体成分は、固体回収部４１に集積・回収され、分離された液体成分は、液体供出部４２に貯留される。貯留された液体成分は、給送ポンプ４３によって吸着／溶離部５０に給送される。
【００２１】
〔吸着／溶離部について〕
吸着／溶離部５０は、吸着部５，処理液導入部（アルカリ導入部５１，酸導入部５２および処理液給送ポンプ５３から構成される）から構成される。セシウム化合物が溶解した液体成分が、吸着部５に供給される。吸着部５の内部の接液部には、吸着剤（図示せず）が充填され、導入された液体成分中のセシウムが該吸着剤によって選択的に吸着される。吸着部５は、図示するように、複数の吸着層から構成されることが好ましい。第１構成例では、４つの吸着層５ａ〜５ｄを直列的に配設された吸着部５を例示するが、これに限定されるものでなく、任意の数量の吸着層５ｎの配設や並列に配設された構成等を適用することが可能である。また、全ての吸着層５ａ〜５ｄに対して吸着処理と溶離処理を切換えて行うバッチ処理、あるいは例えば、処理上流側の吸着層５ａ，５ｂで吸着処理を行い、他の吸着層５ｃ，５ｄで溶離処理を同時に行い所定時間後に切換えを行なう連続的処理等、要求仕様にあった構成を適用することが可能である。
【００２２】
吸着剤は、セシウムに対する選択的吸着特性を有するとともに、吸着物に対する選択的脱離特性を有し、かつ再生可能であることが好ましい。本システムは、こうした条件を満たす吸着剤として包接化合物を用いた。具体的には、例えば商品名ＳｕｐｅｒＬｉｇ（登録商標：米国ＩＢＣ社製）や「Calix[4]arene-bis(4-tert-octylbenzo-crown-6)」あるいは「1-(2,2,3,3-tetrafloropropoxy)-3-(4-sec-butylphenoxy)-2-proppanol」等のクラウンエーテル化合物や例えばＮａ２Ｔｉ２Ｏ３（Ｓｉ２Ｏ４）のような結晶状シリコチタネート系化合物を挙げることができる。これらは、アルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態でセシウムに対する選択的吸着特性を有し、酸処理された状態で該吸着物に対する選択的脱離特性を有し、該アルカリ処理および酸処理によって再生可能な特性を有する。実証過程において、焼却飛灰からのセシウムに対し、約５００回以上の繰り返しの吸着処理が可能であることが確認されている。吸着剤の種類や充填量あるいは充填方法は、処理対象となる廃棄物の条件あるいは吸着剤の形状によって、選定・設定される。
【００２３】
このとき、吸着剤は、吸着処理に使用される前に、予めアルカリ処理されることが好ましい。吸着処理において、中性またはアルカリ条件下での高い選択的吸着特性を確保することができる。アルカリ処理に用いるアルカリは、アルカリ導入部５１を介して処理液給送ポンプ５３によって吸着部５に導入される。該アルカリ処理液は、循環的に複数回使用することが好ましく、最終的に本システムから供出される液の中和処理に用いて処分することができる。また、再生した吸着剤を使用する場合にも、アルカリ処理され、中性またはアルカリ性の状態にすることによって、溶離処理に使用し残留した酸成分を除去することができ、吸着能力の低下を防ぎ、吸着処理時の溶離を防止することができる。使用されるアルカリは、水に対する溶解性が高く、上記吸着剤に対する親和性のある物質が好ましく、特に、吸着剤となる包接化合物によって包接された元素とセシウムとの置換が容易な、リチウム，カリウムあるいはナトリウムというアルカリ金属系の水酸化物や炭酸物あるいは炭酸水素物等の水溶液が好適である。具体的には、例えば０．０１〜１．０Ｍ−ＮａＯＨ（ＫＯＨ等），０．０１〜１．０Ｍ−ＮａＨＣＯ３（ＫＨＣＯ３等）などを挙げることができる。また、アルカリ処理され、「中性またはアルカリ性の状態」は、ｐＨ６〜１３が好ましく、ｐＨ８〜１２がより好ましい。ｐＨ６未満の状態では、吸着能力が大きく低下し、ｐＨ８〜１２において吸着能力の最適条件を得ることができる。一方、ｐＨ１３を超えると、吸着剤の劣化が進む可能性がある。
【００２４】
吸着処理は、予めアルカリ処理された吸着部５（吸着層５ａ〜５ｄ）に、液体成分が導入されて行われる。上流側の吸着層５ａの吸着剤の表面に高濃度のセシウムが吸着し、順次吸着層５ｂ，５ｃ・・に従い濃度が低下し、吸着層５ｄでは約９９．９％以上のセシウムが除去されることが実証された。セシウムが除去された液体成分は、処理済液として処理済液供出部５４に貯留され、そのまま、あるいは後述するように、再度除害処理されて（精製処理液として）供出される。
【００２５】
吸着剤に吸着されたセシウムは、吸着層５ａ〜５ｄに酸処理液が導入されることによって、酸処理液中に溶離する。酸処理液を用いて溶離処理することによって、酸性条件下での高い選択的溶離特性を確保することができる。具体的には、酸処理液が、酸導入部５２を介して処理液給送ポンプ５３によって吸着部５（吸着層５ａ〜５ｄのうちのいずれかまたは複数）に導入される。該酸処理液は、後述するように循環的に複数回使用することが好ましい。溶離したセシウムを含む溶離液は、溶離液供出部５５を介して溶離液給送ポンプ５６によって貯留槽６に導入される。使用される酸は、水に対する溶解性が高く、かつセシウムとの反応性が高く、上記吸着剤に対する親和性のある物質が好ましく、特に、吸着剤となる包接化合物によって包接されたセシウムの溶離機能の高い強酸好適である。具体的には、例えば０．１〜２．０Ｍ−ＨＣｌ，０．０１〜１．０Ｍ−ＨＮＯ３，０．０１〜１．０Ｍ−Ｈ２ＳＯ４などを挙げることができる。
【００２６】
〔貯留／濃縮部について〕
貯留／濃縮部６０は、溶離液の貯留機能およびセシウムの濃縮機能（水分除去，乾燥機能）を有する。第１構成例においては、貯留槽６が、外周に加熱部６２が配設され、内部に貯留部６１を有する構成を例示する。所定量の溶離液を貯留し、所定時間の加熱・水分の蒸発処理を行うことによってセシウムを濃縮して回収することができる。ただし、セシウムの蒸散防止が可能で、これらの機能を有すれば、こうした構成に限定されるものではない。例えば水透過膜を貯留槽６に設け（図示せず）、溶離液中の水分を膜分離処理することによって、セシウムの濃縮処理を行うことができる。
【００２７】
＜本システムを用いたセシウムの除去方法＞
次に、本システムを用いたセシウムの除去方法（以下「本方法」という）を詳述する。本方法は、その役割から、
（１）前処理工程を含め、
（２）粉状または細砕された廃棄物が、洗浄水と混合・撹拌され、洗浄される洗浄工程と、
（３）洗浄された廃棄物が固液分離され、分離された固体成分および液体成分が回収されるろ過工程と、
（４）包接化合物からなる吸着剤がセシウムに対する選択的吸着特性を有するように、予めアルカリ処理液によって該吸着剤をアルカリ処理し、中性またはアルカリ性の状態にするアルカリ処理工程と、
（５）分離された液体成分がアルカリ処理された吸着剤に導入され、該液体成分中のセシウムが選択的に吸着され、吸着処理された液体成分が処理済液として回収される吸着処理工程と、
（６）吸着されたセシウムに対して選択的に脱離するように、酸処理液によって吸着剤が酸処理され、該吸着剤から溶離処理されたセシウムを含む溶離液が供出される溶離処理工程と、
（７）該溶離液が貯留される貯留工程と、
（８）貯留された溶離液中の水分が蒸散または分離される濃縮工程と、
を有する。以下、構成例１に基づき、各工程について詳述する。
【００２８】
（１）前処理工程
上記のように、廃棄物１が、焼却飛灰や溶融飛灰のように水洗可能な状態の場合には、そのまま、抽出部２０に供出される。廃棄物が、キレート処理された飛灰やセメント固化された焼却灰等の場合には、前処理手段１１として粉砕機を用いて細砕し、所定の粒径以下（例えば、平均粒径２００μｍ以下）の粉状物として抽出部２０に供出されることが好ましい。こうした廃棄物は、粒径が数ｃｍ〜数１０ｃｍ以上の固形物となっているため、水洗による抽出効率が悪く、細砕による表面積の増大および細孔部までの水の浸透による抽出機能の増大によって、高い抽出効率を確保することができる。また、そのままでは水洗による抽出が難しい汚泥焼却灰や土壌等については、前処理手段１１において酸処理（例えば塩酸や硝酸等による）を行うことが好ましい。さらに、主灰のように粒径のバラツキが大きく、また水洗による抽出が難しい汚泥状を形成している場合には、前処理手段１１において粉砕処理とともに酸処理を行うことが好ましい。また、廃棄物１中に浸出水が多く含まれて酸性度が高い場合や上記のように酸処理を行った場合には、前処理手段１１において中和処理（例えば水酸化ナトリウムや水酸化カリウム等による）を行うことが好ましい。
【００２９】
（２）洗浄工程
水洗可能な状態となった廃棄物は、抽出部２０において、洗浄槽２に供給され、洗浄水３と混合・撹拌され、洗浄処理される。セシウム化合物の溶解に必要となる廃棄物１の洗浄処理は、廃棄物１の数倍〜数１０倍量の洗浄水３によることが好ましい。セシウム化合物の溶解に必要な所定時間、十分撹拌されることによって、廃棄物１に含まれるセシウム化合物の大半が洗浄水中に溶解する。十分に撹拌・洗浄された廃棄物１と洗浄水３との混合物は、固液混合状態でろ過器４に導入される。
【００３０】
（３）ろ過工程
洗浄された廃棄物を含む混合物は、ろ過器４において、固液分離される。本方法においては、例えば粒径１．０μｍ以下の固体成分を含む液体成分に分離することが好ましい。また、多段式のろ過機能を有するろ過器４を用いた場合には、上流において粒径の大きな固体成分をろ過し、下流に従い順次粒径の小さな固体成分をろ過することによって、長期間効率よく固液分離を行うことができる。分離された固体成分は、固体回収部４１に集積・回収され、安全性が確認された後、埋立て等処分される。分離された液体成分は、液体供出部４２に貯留された後、給送ポンプ４３によって吸着／溶離部５０に給送される。このとき、給送される液体成分は、中和処理を行うことが好ましい。吸着処理の最適条件の１つである中性またはアルカリ性の状態を維持し安定的な吸着処理を確保することができる。
【００３１】
（４）アルカリ処理工程
吸着処理に使用される吸着剤がセシウムに対する選択的吸着特性を有するように、予めアルカリ処理液によって該吸着剤をアルカリ処理し、中性またはアルカリ性の状態にする。具体的には、（５）吸着処理工程の前段あるいは（６）溶離処理工程の後に、水酸化ナトリウム等のアルカリ処理液がアルカリ導入部５１を介して処理液給送ポンプ５３によって吸着部５に導入される。吸着剤の表面が、アルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態となることによって、セシウムを含む溶液と吸着剤との接液によるセシウムの吸着・包接が促進される。アルカリ処理に用いた処理液は、なおアルカリ性を有することから、本システムにおいて、上記（１）前処理工程あるいは（７）貯留工程における中和処理剤として利用することができ、新たに本システムに供給すべき処理液の低減を図ることができる。
【００３２】
（５）吸着処理工程
上記（３）ろ過工程によって分離された液体成分が、アルカリ処理された吸着剤に導入され、該液体成分中のセシウムが選択的に吸着される。具体的には、液体供出部４２に貯留された液体成分が、給送ポンプ４３によって吸着部５に導入され、吸着剤によって液中のセシウムが、吸着処理される。本方法においては、吸着層５ｄでは約９９．９％以上のセシウムが除去されることが実証された。セシウムが除去された液体成分は、処理済液として処理済液供出部５４に貯留され、処理済液として回収される。吸着処理は、液体成分を吸着部５に連続的に流通させて行う連続処理のみならず、供給−停止を繰り返すバッチ処理あるいは同一液体成分を繰り返し循環的に吸着部５に供給する循環処理を適用することができる。
【００３３】
（６）溶離処理工程
吸着部５において吸着処理されたセシウムは、酸処理液によって吸着剤から溶離し、溶離液として取り出される。具体的には、吸着処理後、吸着部５への新たな液体成分やアルカリ処理液の導入が停止され、塩酸等の酸処理液が、酸導入部５２を介して処理液給送ポンプ５３によって吸着部５に導入される。酸処理液によって吸着剤が酸処理され、該吸着剤からセシウムが溶離される。溶離処理されたセシウムは、溶離液供出部５５を介して溶離液給送ポンプ５６によって、溶離液として回収される。
【００３４】
（７）貯留工程
上記（６）溶離処理工程によって回収された溶離液は、貯留槽６において一時的に貯留される。このとき、必要に応じて中和処理を行うことが好ましい。また、複数の吸着層（例えば５ａ〜５ｄ）を有する吸着部５においては、上流側の吸着層５ａほど溶離されるセシウム濃度が高く、下流側の吸着層５ｂ，５ｃ，５ｄほど低濃度となることから、各吸着層５ａ〜５ｄからの溶離液を別々に回収し、貯留槽６において均一化することによって、後述する（８）濃縮工程における均一的な濃縮処理を確保することができる。
【００３５】
（８）濃縮工程
貯留槽６において貯留された溶離液中の水分を蒸散または分離させ、セシウムが濃縮された溶離液が作製される。セシウムの濃縮処理は、溶離液を加熱し、水分を蒸発させることによって行うことができる。また、水透過膜を用いた水分の膜分離処理を行うことによって、セシウムの濃縮処理を行うことができる。
【００３６】
こうした各処理工程によって、セシウムが除去された固体成分，液体成分（処理済液）およびセシウムが濃縮された溶離液を効率よく回収することができるとともに、本処理によってさらに２次処理が必要となる被処理物の発生を極力低減することができる。
【００３７】
＜本システムの他の構成例＞
図２は、本システムの他の構成例（第２構成例）を示す。基本的な構成は、第１構成例と同じであるが、付加機能として、回収された処理済液またはその一部を、セシウムに対する選択性のないまたは小さい第２吸着剤が充填された第２吸着部７に導入し、精製処理を行うことを特徴とする。また、少なくとも、液体供出部４２から吸着部５への液体成分の導入流路Ｌ１、吸着部５からの処理済液流路Ｌ２、吸着部５からの溶離液流路Ｌ３、のいずれかまたはいくつかに空間線量計または放射能測定器Ｓ１（〜Ｓ３）を配設し、各流路Ｌ１〜Ｌ３の空間線量または放射能に応じて、廃棄物，洗浄水および処理液の供給および供給量を制御・調整することを特徴とする。このとき、第２構成例として、第２吸着部７と空間線量計または放射能測定器Ｓ１（〜Ｓ３）が配設された構成を例示したが、いずれか一方のみを設けた構成を含むことはいうまでもない。
【００３８】
第２吸着部７には、第２吸着剤としてセシウムに対する吸着選択性のないまたは小さいゼオライト、活性アルミナ等を充填することが好ましい。廃棄物中に含まれる鉛や亜鉛等の金属元素や処理済液中に含まれる微量のこうした金属元素の化合物や水溶性のカリウムやナトリウム等の化合物等を、２次吸着処理によって除去することによって、処理済液の精製処理を行い（精製処理工程）、廃棄可能な清浄水を作製することができる。
【００３９】
また、少なくとも吸着部に導入される液体成分（流路Ｌ１），吸着処理された処理済液（流路Ｌ２），溶離処理された溶離液（流路Ｌ３）のいずれかまたはいくつかの空間線量や放射能を測定することによって、回収される各セシウム、特に放射性セシウムの有害性のみならず、処理済の物質に対する空間線量や放射能の十分な管理・監視を行い（放射能測定工程）、本システムから供出される各物質の安全性を確保することを可能とした。と同時に、その変化に応じて、廃棄物，洗浄水および処理液の供給および供給量を制御・調整する（制御工程）ことによって、未然に放射性物質の流出を防止することができる。放射能測定工程に用いられる測定器としては、放射線量（μＳｖ／ｈｒ）を測定する空間線量計や放射能（Ｂｑ／ｋｇ）を測定する放射能測定器等を挙げることができるが、これに限定されるものではない。例えば、ヨウ化ナトリウムシンチレーション検出器（ＮａＩシンチレーター）を用い、測定対象液が流通する配管をその周囲に巻回する構成によって、短時間かつ連続的に測定を行うことができる。
【００４０】
図３は、本システムの他の構成例（第３構成例）を示す。ろ過器４において固液分離された液体成分の一部が分岐され、帰還ポンプ３２を介して洗浄水として洗浄槽２に導入される第１帰還流路（流路Ｒ１）、または／および吸着部５から回収された処理済液の一部が分岐され、帰還ポンプ３２を介して洗浄水として洗浄槽２に導入される第２帰還流路（流路Ｒ２）、または／および吸着部５から供出された溶離液の一部が、溶離液供出部５５を介して溶離液給送ポンプ５６によって再度吸着部５に導入される第３帰還流路（流路Ｒ３）、を有することを特徴とする。本システムにおいては、各処理のために導入された洗浄水や処理液が、各処理によって非常に清浄な溶液あるいは各処理における妨害成分が除去された溶液として供出される。こうした処理済の溶液を、各処理のための洗浄水や処理液として再利用することによって、新たに供給すべき洗浄水や処理液の低減を図ることができる。従って、本システムは、エネルギーや物質収支に関してシステム全体の高効率化を図ることができる。特に、放射性物質の取り扱いおいては、極力処理系を閉ループとすることによって、より安全な処理機能を確保し、システムの安全操業を維持することができる。このとき、第３構成例として、第１構成例を基にした構成を例示したが、こうした構成は、第２構成例にも適用することができる。
【００４１】
具体的には、ろ過器４において固液分離された液体成分は、廃棄物１と洗浄水３を含む混合物から固体成分が取り除かれ、セシウム化合物等が溶解しているものの、廃棄物１中の固体成分および廃棄物１の水洗処理によって発生した固体成分（凝集物等）が除去された清浄水に近い溶液である。従って、セシウム化合物等を溶解する機能が十分残っている範囲においては、洗浄機能を有する溶液（洗浄水）として使用することができる。また、新たな廃棄物１の組成がほぼ一定であれば、その水洗処理に必要な洗浄水３が新たに追加されていれば、ろ過器４において固液分離された液体成分は、常にほぼ同じ組成の溶液となる。従って、こうした条件を確保すれば、第１帰還流路（流路Ｒ１）を介して洗浄槽２に導入される液体成分は、セシウム化合物等を溶解する機能も十分残っており、洗浄機能を有する溶液（洗浄水）として使用することができる。
【００４２】
このとき、新たな洗浄水３を、ろ過器４の上流側に設けられた洗浄水供給部３１から供給するのではなく、図４に例示するように、ろ過器４の下流側（液体成分供出側）に設けられた洗浄水供給部３３から供給し、ろ過器４から供出される液体成分の全量あるいはその一部を、流路Ｒ１を介して帰還ポンプ３２によって洗浄水として洗浄槽２に導入される構成が好ましい。ろ過器４の下流段における固体成分の存在を低減し、高い固液分離機能を有することが可能となる。
【００４３】
また、吸着部５から回収された処理済液は、上記のように清浄水に近い溶液である液体成分が、さらに吸着処理されて清浄化された溶液である。従って、廃棄物１に対して、さらに高い水洗機能を有することから、洗浄水として使用することができる。また、処理済液は、液体成分がほぼ中性であることおよび予めアルカリ処理された中性またはアルカリ性の状態の吸着剤によって吸着処理された溶液であることから、ほぼ中性あるいは弱アルカリ性を有する。従って、処理済液は、そのまま第２帰還流路（流路Ｒ２）を介して洗浄水として洗浄槽２に導入することができ、新たに本システムに供給すべき洗浄水の低減を図ることができる。
【００４４】
さらに、吸着部５から供出された溶離液は、酸処理液をベースとしセシウム化合物を含有する酸性の溶液である。従って、吸着剤に包接したセシウム化合物等を溶離する機能が十分残っている範囲においては、酸処理機能を有する溶液（酸処理液）として使用することができる。溶離液は、そのまま第３帰還流路（流路Ｒ３）を介して酸処理液として再度吸着部５に導入することができ、新たに本システムに供給すべき処理液の低減を図ることができる。
【００４５】
＜本システムの検証＞
本システムにおけるセシウムの除去機能を、下記の条件において、各処理後のセシウムの含有量および回収された物質の放射能について検証した。
【００４６】
〔検証条件〕
（ｉ）セシウム１３４とセシウム１３７の合計１９８７Ｂｑ／ｋｇ，平均粒径５０μｍの焼却飛灰を用い、その５倍量（重量比）の洗浄水（市水）によって洗浄処理を行った。
（ii）フィルタ式のろ過器を用い、ろ過処理を行い、液体成分と固体成分に分離した。
（iii）吸着剤として商品名ＳｕｐｅｒＬｉｇ（登録商標：米国ＩＢＣ社製）を用い、所定容量の容器に充填した状態で、０．１Ｍ−ＮａＯＨによってアルカリ処理を行った後、上記（ii）の液体成分を吸着処理した。
（iｖ）上記（iii）処理後の吸着剤に対し、１．０Ｍ−ＨＣｌによって酸処理を行い、溶離液を得た。
（ｖ）吸着剤について、アルカリによる再生処理を含む上記（ｉ）〜（iｖ）を繰り返し、吸着剤の吸着能力の低下を検証した。
【００４７】
〔検証結果〕
表１のような検証結果を得た。本システムにおいて、セシウムを効率よく回収できることが実証された。また、同一吸着剤について、再生処理により５００回まで、略同効率の吸着処理を行うことができることが実証された。
【表１】
2015021856.tif 000003
【符号の説明】
【００４８】
１    廃棄物
１０  前処理部
１１  前処理手段
２    洗浄槽
２０  抽出部
２１  撹拌手段
３    洗浄水
３１  洗浄水供給部
４    ろ過器
４１  固体回収部
４２  液体供出部
４３  給送ポンプ
５    吸着部
５ａ〜５ｄ  吸着層
５０  吸着／溶離部
５１  アルカリ導入部
５２  酸導入部
５３  処理液給送ポンプ
５４  処理済液供出部
５５  溶離液供出部
５６  溶離液給送ポンプ
６    貯留槽
６０  貯留／濃縮部
【図１】
2015021856.tif 000004
【図２】
2015021856.tif 000005
【図３】
2015021856.tif 000006
【図４】
2015021856.tif 000007