(57)【要約】【課題】設備費や運転費を低く抑えつつ、飛灰から放射性物質を効率良く除去できる飛灰洗浄装置および飛灰洗浄方法を提供する。【解決手段】飛灰に含まれる放射性物質を洗浄水に溶解させるとともに、飛灰を凝結剤により凝結し、凝結した該飛灰を凝集剤により凝集して沈降灰として沈降させる洗浄装置１と、該洗浄装置１からの上澄液を受け該上澄液に含まれる飛灰を捕捉して除去する濾過装置２と、該濾過装置２からの濾過処理水に含まれる放射性物質を除去する除去装置３と、上記洗浄装置１からの沈降灰を脱水処理する脱水処理装置４と、該脱水処理装置４からの脱水処理水に含まれる放射性物質を固化処理する固化処理装置５とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質により汚染された廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を洗浄する飛灰洗浄装置において、
放射性物質を含む上記飛灰を収容し洗浄水、凝結剤そして凝集剤を受ける洗浄槽を有し、該洗浄槽内で上記飛灰を洗浄水により洗浄して上記飛灰中の放射性物質を洗浄水に溶解させるとともに、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰を凝結剤により凝結し、凝結した該飛灰を凝集剤により凝集して沈降灰として槽下部に沈降させ、上記放射性物質が溶解している上澄液を排水するとともに上記沈降灰を排出する洗浄装置と、
該洗浄装置からの上澄液を受け該上澄液に含まれる飛灰を濾過材で捕捉して除去し、該飛灰が除去された上澄液を濾過処理水として排水するとともに、捕捉した飛灰を濾過残渣として排出する濾過装置と、
該濾過装置からの濾過処理水に含まれる放射性物質を、放射性物質を吸着する吸着剤充填層により吸着除去し、又は分離除去剤と凝集剤を供給し放射性物質を吸着した分離除去剤粒子を凝集沈殿分離して除去し、放射性物質が除去された上記濾過処理水を除去処理水として排水する除去装置と、
上記洗浄装置からの上記沈降灰を受け該沈降灰を脱水処理する脱水処理装置と、
該脱水処理装置からの脱水処理水を受け該脱水処理水に含まれる放射性物質を固化処理する固化処理装置とを備えることを特徴とする飛灰洗浄装置。
【請求項２】
洗浄装置は、洗浄槽内を撹拌する撹拌機を有しており、
飛灰洗浄装置は、除去装置からの除去処理水の放射能濃度又は放射性物質の濃度を計測する計測手段と、該計測手段で計測された放射能濃度又は放射性物質の濃度の経時変化率が所定の経時変化率より小さいときに、上記撹拌機が洗浄槽内を撹拌するように該撹拌機を制御する撹拌制御装置とを有していることとする請求項１に記載の飛灰洗浄装置。
【請求項３】
固化処理装置は、脱水処理装置からの脱水処理水に含まれる放射性物質を逆浸透膜で分離除去し該放射性物質が除去された脱水処理水を膜処理水として排水する逆浸透膜処理装置と、該逆浸透膜処理装置で分離除去された放射性物質を含む濃縮水の水分を蒸発させ放射性物質を固化させる蒸発固化処理装置とを有し、
洗浄装置は、除去装置からの除去処理水と上記逆浸透膜処理装置からの膜処理水とを、外部から供給される補給水とともに洗浄水として洗浄槽に受けることとする請求項１又は請求項２に記載の飛灰洗浄装置。
【請求項４】
放射性物質により汚染された廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を洗浄する飛灰洗浄方法において、
放射性物質を含む上記飛灰を洗浄槽に収容し、該飛灰を洗浄水により上記洗浄槽内で洗浄して上記飛灰中の放射性物質を洗浄水に溶解させるとともに、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰を凝結剤により凝結し、凝結した飛灰を凝集剤により凝集して沈降灰として槽下部に沈降させ、上記放射性物質が溶解している上澄液を排水するとともに上記沈降灰を排出する洗浄工程と、
該洗浄工程で排水された上記上澄液に含まれる飛灰を濾過材で捕捉して除去し、捕捉した飛灰が除去された上澄液を濾過処理水として排水するとともに、該飛灰を濾過残渣として排出する濾過工程と、
該濾過工程で排水された濾過処理水に含まれる放射性物質を、放射性物質を吸着する吸着剤充填層により吸着除去し、又は分離除去剤と凝集剤を供給し放射性物質を吸着した分離除去剤粒子を凝集沈殿分離して除去し、放射性物質が除去された上記濾過処理水を除去処理水として排水する除去工程と、
上記洗浄工程で排出された上記沈降灰を脱水処理する脱水処理工程と、
該脱水処理工程で排水された脱水処理水に含まれる放射性物質を固化処理する固化処理工程とを備えることを特徴とする飛灰洗浄方法。
【請求項５】
撹拌機によって洗浄槽内を撹拌する撹拌工程と、
除去工程で排水された除去処理水の放射能濃度又は放射性物質の濃度を計測する計測工程と、
上記計測工程で計測された放射能濃度又は放射性物質の濃度の経時変化率が所定の経時変化率より小さいときに、上記撹拌機が洗浄槽内を撹拌するように該撹拌機を制御する撹拌制御工程とを有していることとする請求項４に記載の飛灰洗浄方法。
【請求項６】
固化処理工程は、脱水処理工程で排水された脱水処理水に含まれる放射性物質を逆浸透膜で分離除去し該放射性物質が除去された脱水処理水を膜処理水として排水する逆浸透膜処理工程と、該逆浸透膜処理工程で分離除去された放射性物質を含む濃縮水の水分を蒸発させ放射性物質を固化させる蒸発固化処理工程とを有し、
洗浄工程にて、除去工程で排水された除去処理水と上記逆浸透膜処理工程で排水された膜処理水とを、外部から供給される補給水とともに洗浄水として、洗浄槽に受けることとする請求項４又は請求項５に記載の飛灰洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質により汚染された廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を洗浄する飛灰洗浄装置および飛灰洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性物質（放射性セシウム等）により汚染された廃棄物を焼却した際に発生する飛灰には、上記放射性物質が含まれる。該放射性物質を含む飛灰が規定値以下の低汚染状態のものであれば、既存の最終処分場に埋立処分することが可能であるが、高汚染状態のものである場合には、既存の最終処分場に直接埋立処分することができず、飛灰をセメント固化したり容器に収容したりして放射性物質の溶出防止対策を施してから、管理型埋立処分場に埋立処分することになっている。
【０００３】
しかし、実際には、溶出防止対策を施す処分は進んでおらず、放射性物質を含む飛灰は処分されずに保管されたままになっており、膨大な量（体積）となってしまっている。そこで、放射性物質を含む飛灰を既存の最終処分場に埋立処分可能とするために、例えば非特許文献１のように、飛灰を、該最終処分場での埋立処分が可能なレベルにまで放射性物質の濃度を低減するように洗浄して除染する技術が検討されている。
【０００４】
非特許文献１に記載の飛灰洗浄を行うための飛灰洗浄装置の構成の概要を図３に示す。図３に見られるように、この飛灰洗浄装置は、放射性物質（セシウム等）を含む飛灰を洗浄水で洗浄して飛灰のスラリを生成する洗浄装置１１と、該洗浄装置１１に接続され上記スラリを脱水するとともに飛灰粒子間の間隙水に含まれている放射性物質をリンス用水に溶解して移行させる脱水リンス装置１２と、洗浄装置１１および脱水リンス装置１２に接続され、洗浄装置１１からの洗浄排水および脱水リンス装置１２からのリンス排水に含まれる放射性物質を吸着剤により吸着除去する吸着装置１３と、該吸着装置１３に接続され該吸着装置１３からの吸着処理水に含まれる放射性物質を固化する固化処理装置１４とを有している。
【０００５】
固化処理装置１４は、後述する逆浸透膜処理装置１５を有しており、該逆浸透膜処理装置１５で放射性物質を分離された固化処理水は、洗浄水およびリンス用水として用いるために戻される。具体的には、上記固化処理水は、外部からの補給水とともに、洗浄水として洗浄装置１１に供給され、また、リンス用水として脱水リンス装置１２に供給される。
【０００６】
洗浄装置１１は、飛灰を受け入れて収容するとともに該飛灰を洗浄するための洗浄水の注入を受ける洗浄槽（図示せず）を有しており、該洗浄槽内にて、飛灰に含まれる放射性物質を洗浄水に溶解させるとともに上記飛灰のスラリを生成するようになっている。
【０００７】
脱水リンス装置１２は、スラリを脱水するためのベルトフィルタ、フィルタプレス等の脱水機（図示せず）を有している。該脱水リンス装置１２は、洗浄装置１１からのスラリを受けて上記脱水機でスラリを脱水する際、リンス用水をスラリに散水して、該スラリの飛灰粒子の間の間隙水に含まれる放射性物質をリンス用水に溶解して移行させるようになっている。
【０００８】
吸着装置１３は、放射性物質を吸着するための吸着剤が充填されており、洗浄装置１１からの洗浄排水および脱水リンス装置１２からのリンス排水を受けて、該洗浄排水および該リンス排水に含まれる放射性物質を上記吸着剤によって吸着除去するようになっている。
【０００９】
固化処理装置１４は、吸着装置１３からの吸着処理水、すなわち該吸着装置１３で放射性物質が吸着され放射性物質の含有濃度が低減された洗浄排水およびリンス排水に含まれる放射性物質を逆浸透膜（ＲＯ膜。図示せず）で放射性物質を分離除去するための逆浸透膜処理装置１５と、該逆浸透膜処理装置１５で分離除去された放射性物質を含む濃縮水を加熱器（図示せず）で加熱して水分を蒸発させて放射性物質を固化させる蒸発固化処理装置１６とを有している。
【００１０】
また、図３に見られるように、逆浸透膜処理装置１５の逆浸透膜処理を施され固化処理装置１４外へ排出された排水（固化処理水）を移送するための移送管は、補給水の供給管に接続されている。これによって、戻された固化処理水に補給水が補給され、洗浄水またはリンス用水として、それぞれ洗浄装置１１または脱水リンス装置１２に供給される。
【００１１】
このような構成の飛灰洗浄装置によって、飛灰は以下の要領で処理される。まず、洗浄装置１１の洗浄槽に、放射性物質を含む飛灰が供給されるとともに洗浄水が注入される。上記洗浄槽内にて、洗浄水と飛灰との液固比を３〜５程度とした状態で該飛灰を洗浄水中に撹拌しながら浸漬して、該飛灰のスラリを生成するとともに、該飛灰から放射性物質を洗浄水に溶解させる。このようにして生成されたスラリの飛灰粒子同士間の間隙水には放射性物質が含まれている。
【００１２】
洗浄装置１１で生成されたスラリは、脱水リンス装置１２へ送られて、脱水機で脱水処理される。この脱水処理の際、リンス用水がスラリに散水され、該スラリの飛灰粒子同士間の間隙水に含まれる放射性物質がリンス用水に溶解して移行する。スラリが脱水処理された後の飛灰（脱水灰）は、放射性物質の含有濃度が十分に低減されており、既存の埋立処分場で埋立処分される。
【００１３】
洗浄装置１１からの洗浄排水および脱水リンス装置１２からのリンス排水は吸着装置１３に送られて、該洗浄排水および該リンス排水に含まれる放射性物質が吸着剤によって吸着除去される。吸着装置１３からの排水、すなわち放射性物質の含有濃度が低減された吸着処理水は、固化処理装置１４に送られて、該固化処理装置１４の逆浸透膜処理装置１５で該吸着処理水に含まれる放射性物質が分離される。この分離された放射性物質を含む濃縮水は蒸発固化処理装置１６で加熱され、その結果、水分が蒸発して放射性物質が固化される。その固化物は、当初の飛灰に比べて放射性物質が大幅に濃縮され減容されており、容器に収容されて保管される。
【００１４】
一方、逆浸透膜処理装置１５で逆浸透膜処理を施され放射性物質が分離除去された排水は、固化処理水として固化処理装置１４から排出される。この固化処理水は、洗浄水やリンス用水として利用可能な程度まで、放射性物質が十分に除去されており、図３に見られるように帰還され、補給水とともに、洗浄水またはリンス用水として洗浄装置１１または脱水リンス装置１２へ供給される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１５】
【非特許文献１】「飛灰中セシウムの洗浄分離に関する研究」、第23回廃棄物資源循環学会研究発表会講演論文集  廃棄物資源循環学会  2012年10月22日、E2-2、p.573
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
非特許文献１では、既述したように、脱水リンス装置１２は、飛灰のスラリを脱水する際、飛灰粒子同士間の間隙水に含まれる放射性物質を除去するために、リンス用水を散水しながら脱水する。しかし、脱水灰（脱水処理された飛灰）中の放射性物質の残留濃度をリンスで十分に低くするには多量のリンス用水が必要であり、その分、脱水リンス装置１２からのリンス排水の量も多量となる。また、非特許文献１では、洗浄装置１１からの洗浄排水や脱水リンス装置１２からのリンス排水を洗浄水やリンス用水として再利用するために、洗浄排水およびリンス排水の放射性物質濃度を低減すべく、該洗浄排水およびリンス排水に含まれる放射性物質を、吸着処理や逆浸透膜処理により除去している。しかし、上述したように、リンス排水量が多量となる結果、吸着装置１３および逆浸透膜処理装置１５の規模を大きくする必要が生じ、設備費や運転費が嵩むという問題点がある。
【００１７】
本発明では、このような事情に鑑みて、設備費や運転費を低く抑えつつ、飛灰から放射性物質を効率良く除去できる飛灰洗浄装置および飛灰洗浄方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
＜第一発明＞
第一発明に係る飛灰洗浄装置は、放射性物質により汚染された廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を洗浄する。
【００１９】
かかる飛灰洗浄装置において、第一発明では、放射性物質を含む上記飛灰を収容し洗浄水、凝結剤そして凝集剤を受ける洗浄槽を有し、該洗浄槽内で上記飛灰を洗浄水により洗浄して上記飛灰中の放射性物質を洗浄水に溶解させるとともに、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰を凝結剤により凝結し、凝結した該飛灰を凝集剤により凝集して沈降灰として槽下部に沈降させ、上記放射性物質が溶解している上澄液を排水するとともに上記沈降灰を排出する洗浄装置と、該洗浄装置からの上澄液を受け該上澄液に含まれる飛灰を濾過材で捕捉して除去し、該飛灰が除去された上澄液を濾過処理水として排水するとともに、捕捉した飛灰を濾過残渣として排出する濾過装置と、該濾過装置からの濾過処理水に含まれる放射性物質を、放射性物質を吸着する吸着剤充填層により吸着除去し、又は分離除去剤と凝集剤を供給し放射性物質を吸着した分離除去剤粒子を凝集沈殿分離して除去し、放射性物質が除去された上記濾過処理水を除去処理水として排水する除去装置と、上記洗浄装置からの上記沈降灰を受け該沈降灰を脱水処理する脱水処理装置と、該脱水処理装置からの脱水処理水を受け該脱水処理水に含まれる放射性物質を固化処理する固化処理装置とを備えることを特徴としている。
【００２０】
第一発明に係る飛灰洗浄装置では、洗浄装置で生成された上澄液は、放射性物質の含有濃度が高くなっており、また、沈降しなかった飛灰を含んでおり、濾過装置へ送られる。そして、該上澄液は、該上澄液中に含まれる飛灰が濾過装置で捕捉されて除去され、濾過処理水として除去装置に送られ、該除去装置で放射性物質が効率良く除去される。
【００２１】
洗浄装置では、従来の脱水リンス装置のように多量のリンス用水を散水するのではなく、洗浄槽内で飛灰が浮遊又は懸濁できる程度の量の洗浄水を供給するだけでよい。つまり、第一発明では、飛灰の洗浄に使用される洗浄水の量は、従来必要とされた上記リンス用水の量と比較して少量で済む。したがって、除去装置で除去処理される濾過処理水の量もその分少なくなるので、上記除去装置の規模を小さくすることができ、除去装置の設備費や運転費を抑制することができる。
【００２２】
また、第一発明では、脱水処理装置は、沈降灰を脱水処理する際に、従来のようにリンス用水の供給を受けない。したがって、上記脱水処理装置から排出される脱水処理水は、沈降灰に含まれる水分だけであり、脱水リンス装置でリンス用水を散水していた従来と比較して少量である。この結果、固化処理装置で固化処理される脱水処理水の量もその分少なくなるので、上記固化処理装置の規模を小さくすることができ、固化処理装置の設備費や運転費を抑制することができる。
【００２３】
さらに、洗浄装置で、凝結剤及び凝集剤を用いて、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰を凝結そして凝集して沈降灰として沈降させることにより、飛灰を自然沈降させる場合には長時間静置させることが必要であるのに対して、短時間で沈降灰を沈降させることができ、飛灰洗浄に要する作業時間を大幅に短縮できる。
【００２４】
また、洗浄装置で、凝結剤及び凝集剤により飛灰を凝結そして凝集して沈降させるので、飛灰を沈降灰として上澄液と十分に分離できる。したがって、その分、上澄液中に浮遊又は懸濁している飛灰が少なくなるので、該飛灰を濾過装置で濾過する際に、濾過装置の濾過材の目詰まりが生じにくくなる。また、濾過材に目詰まりした飛灰を除去する作業を行う頻度を少なくできるので、飛灰洗浄装置全体の運転効率を向上させることができる。
【００２５】
第一発明において、洗浄装置は、洗浄槽内を撹拌する撹拌機を有しており、飛灰洗浄装置は、除去装置からの除去処理水の放射能濃度又は放射性物質の濃度を計測する計測手段と、該計測手段で計測された放射能濃度又は放射性物質の濃度の経時変化率が所定の経時変化率より小さいときに、上記撹拌機が洗浄槽内を撹拌するように該撹拌機を制御する撹拌制御装置とを有していてもよい。
【００２６】
このような構成とした場合、除去装置からの除去処理水の放射能濃度又は放射性物質の濃度の経時変化率が所定の経時変化率より小さくなったとき、換言すると、上澄液に含まれていた放射性物質がある程度除去されたと判断できるとき、撹拌機により洗浄槽内を撹拌して沈降灰を上澄液中で分散させることにより浮遊又は懸濁させる。この結果、沈降灰の間隙の水分中に残存している放射性物質の上澄液への移行（溶解）が促進されるので、沈降灰の間隙の水分中に含まれる放射性物質の量が減少する。したがって、沈降灰を脱水処理する脱水処理装置から排出される脱水処理水に含まれる放射性物質の量を低減できるので、固化処理装置の規模を小さくすることができ、固化処理装置の設備費や運転費を抑制することができる。
【００２７】
第一発明において、固化処理装置は、脱水処理装置からの脱水処理水に含まれる放射性物質を逆浸透膜で分離除去し該放射性物質が除去された脱水処理水を膜処理水として排水する逆浸透膜処理装置と、該逆浸透膜処理装置で分離除去された放射性物質を含む濃縮水の水分を蒸発させ放射性物質を固化させる蒸発固化処理装置とを有し、洗浄装置は、除去装置からの除去処理水と上記逆浸透膜処理装置からの膜処理水とを、外部から供給される補給水とともに洗浄水として洗浄槽に受けることとしてもよい。
【００２８】
このような構成とした場合、除去装置からの除去処理水および逆浸透膜処理装置からの膜処理水は、洗浄装置の洗浄槽へ帰還して洗浄水として再利用される。この除去処理水および膜処理水によって洗浄水を賄うことができるので、外部から新たに洗浄槽へ補給する補給水はわずかな量で済み、洗浄水による飛灰の洗浄を効率よく行うことができる。
【００２９】
＜第二発明＞
第二発明に係る飛灰洗浄方法は、放射性物質により汚染された廃棄物を焼却した際に発生する飛灰を洗浄する。
【００３０】
かかる飛灰洗浄方法において、第二発明では、放射性物質を含む上記飛灰を洗浄槽に収容し、該飛灰を洗浄水により上記洗浄槽内で洗浄して上記飛灰中の放射性物質を洗浄水に溶解させるとともに、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰を凝結剤により凝結し、凝結した飛灰を凝集剤により凝集して沈降灰として槽下部に沈降させ、上記放射性物質が溶解している上澄液を排水するとともに上記沈降灰を排出する洗浄工程と、該洗浄工程で排水された上記上澄液に含まれる飛灰を濾過材で捕捉して除去し、捕捉した飛灰が除去された上澄液を濾過処理水として排水するとともに、該飛灰を濾過残渣として排出する濾過工程と、該濾過工程で排水された濾過処理水に含まれる放射性物質を、放射性物質を吸着する吸着剤充填層により吸着除去し、又は分離除去剤と凝集剤を供給し放射性物質を吸着した分離除去剤粒子を凝集沈殿分離して除去し、放射性物質が除去された上記濾過処理水を除去処理水として排水する除去工程と、上記洗浄工程で排出された上記沈降灰を脱水処理する脱水処理工程と、該脱水処理工程で排水された脱水処理水に含まれる放射性物質を固化処理する固化処理工程とを備えることを特徴としている。
【００３１】
第二発明において、撹拌機によって洗浄槽内を撹拌する撹拌工程と、除去工程で排水された除去処理水の放射能濃度又は放射性物質の濃度を計測する計測工程と、上記計測工程で計測された放射能濃度又は放射性物質の濃度の経時変化率が所定の経時変化率より小さいときに、上記撹拌機が洗浄槽内を撹拌するように該撹拌機を制御する撹拌制御工程とを有していてもよい。
【００３２】
第二発明において、固化処理工程は、脱水処理工程で排水された脱水処理水に含まれる放射性物質を逆浸透膜で分離除去し該放射性物質が除去された脱水処理水を膜処理水として排水する逆浸透膜処理工程と、該逆浸透膜処理工程で分離除去された放射性物質を含む濃縮水の水分を蒸発させ放射性物質を固化させる蒸発固化処理工程とを有し、洗浄工程にて、除去工程で排水された除去処理水と上記逆浸透膜処理工程で排水された膜処理水とを、外部から供給される補給水とともに洗浄水として、洗浄槽に受けることとしてもよい。
【発明の効果】
【００３３】
以上のように、本発明では、洗浄装置で生成された上澄液は、放射性物質の含有濃度が高くなっており、また、沈降しなかった飛灰を含んでいる。該上澄液は、該上澄液に含まれる飛灰が濾過材で捕捉されて除去され、濾過処理水として除去装置に送られる。該除去装置では、吸着剤による吸着処理あるいは分離除去剤および凝集剤による凝集沈殿分離により濾過処理水から放射性物質を除去することにより、該濾過処理水に含まれる放射性物質が効率よく除去される。また、放射性物質が除去された濾過処理水を除去処理水として排水し洗浄装置の洗浄槽に洗浄水として戻すことにより、外部からの補給水の補給をできる限り少なくして飛灰の洗浄を行うことができる。また、飛灰の洗浄に使用される洗浄水の量は、従来必要とされたリンス用水の量と比較して少量で済み、除去装置で除去処理される濾過処理水の量が少なくなるので、除去装置の規模を小さくすることができ、除去装置の設備費や運転費を抑制することができる。
【００３４】
また、脱水処理装置では、沈降灰を脱水処理する際にリンス用水の供給を受けない。したがって、上記脱水処理装置から排出される脱水処理水は、沈降灰に含まれる水分だけであり、リンス用水を散水していた従来と比較して少量である。この結果、固化処理装置で固化処理される脱水処理水の量もその分だけ少なくなるので、上記固化処理装置の規模を小さくすることができる。したがって、固化処理装置の設備費や運転費を抑制することができる。
【００３５】
さらに、洗浄装置で、凝結剤及び凝集剤を用いて、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰を凝結そして凝集して沈降灰として沈降させるので、短時間で沈降灰を沈降させることができ、飛灰洗浄に要する作業時間を大幅に短縮できる。また、洗浄装置で、凝結剤及び凝集剤をもちいることにより沈降灰と上澄液とを十分に分離して、上澄液中に浮遊又は懸濁している飛灰を少なくできるので、該飛灰を濾過装置で濾過する際に、濾過装置の濾過材の目詰まりが生じにくくなる。また、濾過材に目詰まりした飛灰を除去する作業を行う頻度を少なくできるので、飛灰洗浄装置全体の運転効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の実施形態に係る飛灰洗浄装置を示す概略構成図である。
【図２】吸着装置からの吸着処理水の放射能濃度の経時的変化を示すグラフである。
【図３】従来の飛灰洗浄装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、添付図面にもとづき、本発明の実施形態を説明する。
【００３８】
図１は、本発明の実施形態に係る飛灰洗浄装置を示す概略構成図である。本実施形態に係る飛灰洗浄装置は、放射性物質（セシウム等）を含む飛灰の該放射性物質の含有濃度を、既存の埋立処分場で埋立処分可能な程度にまで低減させるように、該飛灰を洗浄する。洗浄後の放射性物質を高濃度で含有する排水から放射性物質を吸着剤により吸着除去し、洗浄後の飛灰を脱水処理した排水中の放射性物質を逆浸透膜処理により濃縮し、該濃縮水の水分蒸発固化後の放射性物質を含む固化物を保管する。
【００３９】
図１に見られるように、飛灰洗浄装置は、放射性物質を含む飛灰を洗浄水で洗浄して上澄液と沈降灰とに分離する洗浄装置１と、該洗浄装置１に接続され、該洗浄装置１からの上澄液を受けて該上澄液に含まれる飛灰を濾過材により捕捉して除去する濾過装置２と、濾過装置２からの濾過処理水に含まれる放射性物質を吸着剤により吸着除去する除去装置としての吸着装置３と、洗浄装置１からの沈降灰を脱水処理する脱水処理装置４と、脱水処理装置４からの脱水処理水に含まれる放射性物質を固化処理する固化処理装置５とを有している。また、上記飛灰洗浄装置は、吸着装置３からの吸着処理水の放射能濃度を計測する放射能濃度計９と、該放射能濃度計９で計測された放射能濃度の経時変化率に応じて上記洗浄装置１に設けられた後述の撹拌機１Ｂの作動を制御する撹拌制御装置１０とをさらに有している。
【００４０】
洗浄装置１は、放射性物質を含む飛灰を受け入れて収容し洗浄水、凝結剤そして凝集剤を受ける洗浄槽１Ａと、洗浄槽１Ａ内を撹拌するための撹拌機１Ｂとを有している。該洗浄装置１は、洗浄槽１Ａ内で飛灰を洗浄水により洗浄して該飛灰中の放射性物質の殆どを洗浄水に溶解させるとともに、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰を凝結剤により凝結し、凝結した該飛灰の小集合体を凝集剤により凝集してフロック灰を形成し沈降灰として槽下部に沈降させる。この結果、洗浄槽１Ａ内で、沈降灰がスラリ状で下層を形成し、上記放射性物質が溶解している洗浄水は上澄液として上層を形成する。該上澄液は洗浄槽１Ａから排水されて濾過装置２へ送られ、上記沈降灰は槽下部から排出されて脱水処理装置４へ送られる。
【００４１】
本実施形態では、凝結剤として、例えばポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）、塩化鉄や硫酸バンド等の無機凝結剤が使用され、凝集剤として、例えばアニオン系高分子凝集剤（アクリルアマイド・アクリル酸）、ノニオン系高分子凝集剤等の高分子凝集剤が使用される。
【００４２】
また、本実施形態では、凝結剤及び凝集剤を用いて、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰を凝結そして凝集して沈降灰として沈降させることにより、飛灰を自然沈降させる場合には長時間静置させることが必要であるのに対して、短時間で飛灰を沈降させることができ、飛灰洗浄に要する作業時間を大幅に短縮できる。
【００４３】
撹拌機１Ｂは、洗浄槽内に垂下しており下端部に設けられた撹拌翼で洗浄槽１Ａ内を撹拌するようになっている。該撹拌機１Ｂが洗浄槽１Ａ内を撹拌すると、飛灰に含まれる放射性物質の洗浄水への移行（溶解）が促進される。また、後述するように、洗浄槽１Ａ内に上澄液の層（上層）と沈降灰の層（下層）が形成された後に撹拌機１Ｂが洗浄槽１Ａ内を撹拌すると、沈降灰が上澄液中に分散して浮遊又は懸濁し、沈降灰の間隙の水分中に残存する放射性物質の上澄液への移行（溶解）が促進される。後述するように、該撹拌機１Ｂの作動は撹拌制御装置１０によって制御される。
【００４４】
洗浄装置１の洗浄槽１Ａには、洗浄水供給管８が接続されており、該洗浄水供給管８から洗浄水が供給されるようになっている。本実施形態では、洗浄水として、吸着装置３からの除去処理水としての吸着処理水と、固化処理装置５からの後述の膜処理水と、さらには、吸着処理水および膜処理水により供給される水量に対する不足分（例えば、後述の蒸発固化処理装置７で蒸発する分）を補う量だけ外部から補給される補給水とが、洗浄水供給管８を経て上記洗浄槽１Ａに供給される。
【００４５】
濾過装置２は、洗浄装置１の洗浄槽１Ａの上部に配管を介して接続されており、洗浄槽１Ａから排水された上澄液を受ける。該濾過装置２は、上澄液に混ざっている飛灰（飛灰粒子や該飛灰粒子の小集合体）を捕捉するための濾過材（図示せず）を有している。該濾過材は、例えば、ろ布フィルタ等により構成される。ろ布フィルタは目開きが０．１〜１００μｍで、ポリプロピレン等プラスチック製のものが好ましい。濾過装置２は、濾過材に付着した飛灰による閉塞を防止する閉塞防止機構（図示せず）を有していている。該閉塞防止機構は、例えば、濾過材を透過した濾過処理水を逆流させ濾過材に付着した飛灰を除去する逆洗機構や、濾過材に機械的振動を与えて飛灰を除去する機構や、圧縮空気を吹き込んで濾過材に振動を与えて飛灰を除去する機構によって構成することができる。濾過材により飛灰が除去された上澄液は、濾過処理水として排水される。
【００４６】
また、本実施形態では、濾過装置２で捕捉除去された濾過残渣である飛灰は、逆洗機構により逆流させた上澄液とともに、洗浄槽１Ａ内の上澄液へ戻されるようになっている。戻された飛灰は洗浄槽１Ａ内で再度洗浄され、凝結そして凝集して沈降灰として槽下部に沈降する。このように濾過残渣を上澄液に戻す構成とすることにより、濾過残渣中に残存する放射性物質をさらに除去することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、凝結剤及び凝集剤により飛灰を凝結そして凝集して沈降させるので、飛灰を沈降灰として上澄液と十分に分離できる。したがって、その分、上澄液中に浮遊又は懸濁している飛灰が少なくなるので、該飛灰を濾過装置２で濾過する際に、濾過装置２の濾過材の目詰まりが生じにくくなる。また、濾過材に目詰まりした飛灰を除去する作業を行う頻度を少なくできるので、飛灰洗浄装置全体の運転効率を向上させることができる。
【００４８】
吸着装置３は、濾過装置２に接続されており、濾過装置２からの濾過処理水を受ける。該吸着装置３は、放射性物質を吸着するための吸着剤が充填された充填層を有しており、濾過処理水に含まれる放射性物質を上記吸着剤によって吸着除去するようになっている。本実施形態では、上記吸着剤として、例えばゼオライト等が使用されている。また、吸着装置３は、既述の洗浄水供給管８に接続されており、吸着装置３から排出された吸着処理水が上記洗浄水供給管８に送られるようになっている。図１に見られるように、吸着装置３と洗浄水供給管８とを接続する配管には、吸着装置３の排水口付近の位置に、吸着装置３からの吸着処理水の放射能濃度を計測する放射能濃度計９が設けられている。
【００４９】
本実施形態では、濾過処理水に含まれる放射性物質を除去するための除去装置として、上述の吸着装置３を設けることとしたが、これに代えて、上記除去装置として、濾過処理水に含まれる放射性物質を凝集沈殿分離により除去する凝集沈殿分離装置を設けてもよい。該凝集沈殿分離装置は、濾過処理水の注水を受ける凝集沈殿槽を有し、該濾過処理水に分離除去剤粒子を添加して該分離除去剤粒子に放射性物質を吸着させ、さらに凝集剤を添加して、懸濁している分離除去剤粒子を凝集そして沈殿させ、その沈殿物を抜き出すことにより上記放射性物質を除去する。上記分離除去剤粒子としては、例えば、フェロシアン化金属錯塩、例えばフェロシアン化ニッケル錯塩、プルシアンブルー（フェロシアン化鉄錯塩）が使用され、また、上記凝集剤としては、例えば、硫酸第二鉄などが使用される。
【００５０】
脱水処理装置４は、洗浄装置１の洗浄槽１Ａの槽下部および濾過装置２に配管を介して接続されており、該洗浄槽１Ａの槽下部に沈降している沈降灰を受けるようになっている。該脱水処理装置４は、例えばベルトフィルタ、フィルタプレス等の脱水機（図示せず）を有しており、該脱水機で沈降灰を脱水処理する。また、本実施形態では、濾過装置２で捕捉除去された濾過残渣は洗浄装置１の洗浄槽１Ａに戻されることとしたが、これに代えて、図１にて一点鎖線で示されるように、濾過残渣が脱水処理装置４へ送られて沈降灰とともに脱水処理されることとしてもよい。
【００５１】
固化処理装置５は、脱水処理装置４に接続されており、脱水処理装置４から排水される放射性物質を含む脱水処理水を受けるようになっている。固化処理装置５は、脱水処理水に含まれる放射性物質を逆浸透膜（ＲＯ膜。図示せず）で分離除去し放射性物質が除去された脱水処理水を膜処理水として排水するための逆浸透膜処理装置６と、該逆浸透膜処理装置６で分離除去された放射性物質を含む濃縮水を加熱器（図示せず）で加熱して水分を蒸発させることにより放射性物質を濃縮して固化させる蒸発固化処理装置７とを有している。
【００５２】
また、逆浸透膜処理装置６は、既述の洗浄水供給管８に接続されており、逆浸透膜処理装置６で逆浸透膜処理を施され排水された膜処理水が上記洗浄水供給管８に送られるようになっている。
【００５３】
撹拌制御装置１０は、沈降灰と上澄液との分離後において、放射能濃度計９で計測された吸着装置３からの吸着処理水の放射能濃度の経時変化率が所定の経時変化率より小さいときに、洗浄装置１の撹拌機１Ｂが洗浄槽１Ａ内を撹拌するように該撹拌機１Ｂを制御するようになっている。撹拌制御装置１０による制御については後に詳述する。
【００５４】
このような構成を有する本実施形態の飛灰洗浄装置によって、放射性物質を含む飛灰は以下の要領で処理される。まず、洗浄装置１の洗浄槽１Ａに洗浄水を供給して収容した後、放射性物質を含む飛灰を該洗浄水中に投入する。そして、撹拌機１Ｂにより洗浄槽１Ａ内を撹拌して、飛灰粒子を浄水中に浮遊又は懸濁させ、洗浄水中への放射性物質の溶解を促進させる。次に、酸剤又はアルカリ剤を供給することにより、放射性物質が溶解した洗浄水を、凝集剤による凝集に適したｐＨ、例えばｐＨ７〜９程度となるように調整する。
【００５５】
次に、洗浄槽１Ａに凝結剤を投入して、洗浄水中に浮遊又は懸濁している飛灰粒子（コロイド粒子）に働いているイオンの反発力を消すことにより、飛灰粒子の小集合体を形成して凝結させる。さらに、洗浄槽１Ａに凝集剤を投入して、イオンによる電気的中和と凝集剤の長鎖高分子によって、凝結した上記小集合体を凝集させ大きいフロックを形成し、フロック灰を生成する。凝集剤を投入後も撹拌機１Ｂによる撹拌は継続されており、この結果、飛灰に含まれる放射性物質はそのほとんどが洗浄水に溶解する。
【００５６】
次に、撹拌機１Ｂの作動を停止して、上記フロック灰を沈降灰として洗浄槽１Ａの槽下部に沈降させる。上記フロック灰は３分程度で槽下部に沈降して下層を形成する。一方、放射性物質が溶解した洗浄水は上澄液として上層を形成する。
【００５７】
上記洗浄槽１Ａ内の上澄液は、該洗浄槽１Ａから排水されて濾過装置２へ送られる。濾過装置２に送られた上澄液は、該上澄液中に混ざっている飛灰（飛灰粒子や飛灰小集合体）が濾過材で捕捉されて除去され、該濾過材を透過した洗浄排水が濾過処理水として吸着装置３へ送られる。上記飛灰に含まれていた放射性物質はそのほとんどが洗浄装置１での洗浄により上澄液中に溶解しているので、上記濾過材で捕捉される飛灰中の放射性物質の濃度は十分に低減されている。該濾過装置２で除去された飛灰（濾過残渣）は、既述したように洗浄槽１Ａ内の上澄液に戻される。上記洗浄槽１Ａの槽下部に沈降した沈降灰は、脱水処理装置４へ送られて、脱水機により脱水処理される。
【００５８】
吸着装置３へ送られた濾過処理水は、吸着剤の充填層を透過することにより、濾過処理水に含まれる放射性物質が上記充填層における吸着剤によって吸着除去される。この結果、濾過処理水は、洗浄水として再利用可能な程度まで放射性物質が上記吸着剤により吸着除去されてから、吸着処理水として吸着装置３から排水される。該吸着処理水は、洗浄水供給管８へ送られて、洗浄装置１の洗浄槽１Ａへ洗浄水として供給され再利用される。また、上述の吸着処理を繰り返して放射性物質を吸着した上記吸着剤は、適宜、吸着装置３から取り出された後、保管される。また、吸着装置３には新たな吸着剤が充填される。
【００５９】
本実施形態では、吸着装置３からの吸着処理水の放射能濃度が放射能濃度計９によって計測される。そして、放射能濃度計９で計測された放射能濃度の経時変化に基づいて撹拌制御装置１０により洗浄装置１の撹拌機１Ｂの作動が制御される。この制御動作については図２に基いて後述する。また、吸着処理水の放射能濃度の代わりに吸着処理水に含まれる放射性物質の濃度を計測して、放射性物質の濃度の経時変化に基づいて撹拌機１Ｂの作動が制御されるようにしてもよい。
【００６０】
また、洗浄装置１から排出された沈降灰は、脱水処理装置４へ送られて、脱水機により脱水処理される。該沈降灰が脱水処理された後の飛灰（脱水灰）は、放射性物質の含有濃度が十分に低減されており、既存の埋立処分場で埋立処分される。
【００６１】
脱水処理装置４からの脱水処理水は、固化処理装置５の逆浸透膜処理装置６へ送られて、該逆浸透膜処理装置６で逆浸透膜処理されて放射性物質が分離除去される。分離除去された放射性物質を含む濃縮水は、蒸発固化処理装置７へ送られて、加熱器で加熱され、水分が蒸発することにより、放射性物質が固化される。該放射性物質の固化物は容器に収容されて保管される。
【００６２】
脱水処理水は、逆浸透膜処理装置６で逆浸透膜処理された後には、洗浄水として再利用可能な程度までに放射性物質が除去されており、膜処理水として固化処理装置５から排水される。該膜処理水は、洗浄水供給管８へ送られて、洗浄装置１の洗浄槽１Ａへ洗浄水として供給される。
【００６３】
本実施形態に係る飛灰洗浄装置では、洗浄装置１で生成された上澄液は、放射性物質の含有濃度が高くなっており、また、飛灰が混ざっており、濾過装置２へ送られる。そして、該上澄液は、濾過装置２で該上澄液中に混ざっている飛灰が捕捉されて除去され、濾過処理水として吸着装置３に送られ、該吸着装置３で放射性物質が効率良く除去される。また、放射性物質が除去された濾過処理水を吸着処理水として排水し洗浄装置１の洗浄槽１Ａに洗浄水として戻すことにより、外部からの補給水の補給をできる限り少なくして飛灰の洗浄を行うことができる。
【００６４】
洗浄装置１では、従来の脱水リンス装置のように多量のリンス用水を散水するのではなく、洗浄槽１Ａ内を撹拌して飛灰を洗浄できる程度の量の洗浄水を供給する。つまり、本実施形態では、飛灰の洗浄に使用される洗浄水の量は、従来必要とされた上記リンス用水の量と比較して少量で済む。したがって、吸着装置３で吸着処理される濾過処理水の量もその分少なくなるので、上記吸着装置３の規模を小さくすることができ、吸着装置３の設備費や運転費を抑制することができる。
【００６５】
また、本実施形態では、脱水処理装置４は、沈降灰を脱水処理する際に、従来のようにリンス用水の供給を受けない。したがって、脱水処理装置４から排出される脱水処理水は、沈降灰に含まれる水分だけであり、脱水リンス装置でリンス用水を散水していた従来と比較して少量である。この結果、固化処理装置５で固化処理される排水の量もその分少なくなるので、固化処理装置５の規模を小さくすることができ、固化処理装置５の設備費や運転費を抑制することができる。
【００６６】
また、吸着装置３からの吸着処理水および固化処理装置５からの膜処理水は、洗浄装置１の洗浄槽１Ａへ帰還して洗浄水として再利用される。この吸着処理水および膜処理水によって洗浄水を賄うことができるので、外部から新たに洗浄槽１Ａへ補給する補給水はわずかな量で済み、洗浄水による飛灰の洗浄を効率よく行うことができる。
【００６７】
本実施形態では、固化処理装置５は、逆浸透膜処理装置６で分離除去された放射性物質を、蒸発固化処理装置７の加熱器で加熱して水分を蒸発させることにより、固化させることとしたが、この蒸発固化処理装置７に代えて、例えば、セメント固化処理装置を設けて、上記放射性物質をセメントで固化することとしてもよい。セメントで固化された固化物は、そのまま保管してもよいし、容器に収容して保管してもよい。
【００６８】
次に、図２に基いて、撹拌制御装置１０による洗浄装置１の撹拌機１Ｂの制御を説明する。本実施形態に係る飛灰洗浄装置では、洗浄装置１からの上澄液を濾過装置２そして吸着装置３を経て洗浄水として洗浄装置１へ戻す運転（以下、「上澄液循環運転」という）と、洗浄装置１の撹拌機１Ｂが洗浄槽１Ａ内を撹拌する運転（以下、「撹拌運転」という）とが交互に行われるようになっている。また、この上澄液循環運転および撹拌運転は、放射能濃度計９で計測される吸着装置３からの吸着処理水の放射能濃度（放射能濃度計測値）が所定の目標値に達するまで繰り返し行われる。
【００６９】
図２は、上澄液循環運転中に放射能濃度計９によって計測された吸着装置３からの吸着処理水の放射能濃度の経時的な変化を示したグラフである。この図２において、横軸は吸着装置３への上澄液を通水させた時間を示し、縦軸は吸着処理水の放射能濃度計測値を示している。また、この図２では、撹拌運転中の時間、すなわち、吸着装置３への通水が停止される時間はグラフの横軸における「通水時間」に示されていない。
【００７０】
図２に見られる通水時間０〜１０分、１０〜２０分、２０〜３０分の時間帯において、１回目（◆）、２回目（■）そして３回目（●）の上澄液循環運転が行われており、上澄液循環運転が行われていない時間、すなわち図２の横軸における「０分」、「１０分」、「２０分」の時点で１回目、２回目そして３回目の撹拌運転が行われている。上澄液循環運転が行われると、上澄液に含まれる放射性物質が吸着装置３で吸着除去されることにより放射能濃度計測値は、図２に見られるように徐々に低下する。この図２には、放射能濃度計測値が３回目の循環運転で所定の目標値（１０Ｂｑ／ｌ）に達する例が示されている。
【００７１】
図２に見られるように、１回目の撹拌運転（洗浄装置１に飛灰、凝結剤及び凝集剤を投入する際に行われる撹拌運転）の停止後、１回目の上澄液循環運転が開始されると、放射能濃度計９で計測される吸着処理水の放射能濃度は、上澄液循環運転開始当初（通水時間０分）の濃度から低下していく。そして、１回目の上澄液循環運転の開始後、放射能濃度計測値が低下する変化が緩やかになったとき、すなわち、放射能濃度計測値の経時変化率が所定の経時変化率より小さくなったとき、上澄液循環運転が停止される（通水時間１０分）。そして、撹拌制御装置１０が撹拌機１Ｂを作動させ、２回目の撹拌運転が開始される。この撹拌運転により、洗浄槽１Ａ内で槽下部に沈降していた沈降灰（フロック灰）が上澄液中に分散して浮遊又は懸濁し、沈降灰の間隙の水分から放射性物質の上澄液への移行（溶解）が促進される。この結果、上澄液中に含まれる放射性物質の濃度が上昇する。２回目の撹拌運転が所定時間行われた後、撹拌制御装置１０により撹拌機１Ｂが停止され、つまり撹拌運転が停止され、フロック灰を再度槽下部に沈降させる。
【００７２】
次に、２回目の上澄液循環運転が開始される。上澄液中の放射性物質は１回目の上澄液循環運転である程度除去されているので、２回目の上澄液循環運転の開始当初（通水時間１０分）における放射能濃度計測値は、図２に見られるように、１回目の上澄液循環運転の開始当初（通水時間０分）と比べて低くなっている。２回目の上澄液循環運転の開始後、放射能濃度計測値の経時変化率が所定の経時変化率より小さくなったとき、上澄液循環運転が停止される（通水時間２０分）。そして、撹拌制御装置１０が撹拌機１Ｂを再度作動させ、既述した２回目の撹拌運転と同様の要領で３回目の撹拌運転が行われる。
【００７３】
３回目の撹拌運転を所定時間行った後、フロック灰を再度槽下部に沈降させてから、３回目の上澄液循環運転が開始される。３回目の上澄液循環運転の開始当初（通水時間２０分）における放射能濃度計測値は、図２に見られるように、２回目の上澄液循環運転の開始当初（通水時間１０分）と比べて低くなっている。そして、３回目の上澄液循環運転の開始後、放射能濃度計測値が所定の目標値に達したとき（通水時間３０分）、上澄液循環運転が停止される。そして、洗浄槽１Ａ内でフロック灰が沈降灰として十分に沈降した後、該沈降灰が洗浄槽１Ａから排出され脱水処理装置４へ供給される。このように本実施形態では、上澄液循環運転と撹拌運転とを繰り返し交互に行うことにより、沈降灰の間隙の水分中に含まれる放射性物質の量を十分に減少させることができる。したがって、脱水処理装置４からの脱水処理水に含まれる放射性物質の量を低減できるので、固化処理装置５の規模を小さくすることができ、固化処理装置５の設備費や運転費を抑制することができる。
【符号の説明】
【００７４】
１  洗浄装置
１Ａ  洗浄槽
１Ｂ  撹拌機
２  濾過装置
３  吸着装置（除去装置）
４  脱水処理装置
５  固化処理装置
９  放射能濃度計
１０  撹拌制御装置
【図１】
2015166689.tif 000003
【図２】
2015166689.tif 000004
【図３】
2015166689.tif 000005