(57)【要約】【課題】大容量の汚染水から汚染物質を効率よく、簡単に除去することができるとともに、汚染水の浄化に要するエネルギー消費を著しく低減することができるようにした汚染水の浄化方法および浄化装置を提供する。【解決手段】汚染された水域に一定のエリアを定めて、その周囲を非通水性の隔壁(護岸２、波除堤３、シルトフェンス６)をもって囲むことにより、閉鎖エリアＡを形成し、この閉鎖エリアＡ内に仕切壁８を配設することにより、仕切壁８の周囲を循環する汚染水７の循環路９を形成し、循環路９内に、層流発生装置１０を配設することにより、循環路９内の汚染水７を低速で循回させ、循環路９内に配設した汚染物質吸着スクリーン１９に、汚染水７中の汚染物質を吸着させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
汚染された水域に一定のエリアを定めて、その周囲を非通水性の隔壁をもって囲むことにより閉鎖エリアを形成し、前記閉鎖エリア内に仕切壁を配設することにより、前記仕切壁の周囲を循環する汚染水の循環路を形成し、前記循環路内に、層流発生装置を配設することにより、循環路内の汚染水を低速で循回させ、前記循環路内に配設した汚染物質吸着スクリーンに、汚染水中の汚染物質を吸着させることを特徴とする汚染水の浄化方法。
【請求項２】
層流発生装置を、循環路内に配設した複数のエダクタを備えるものとし、閉鎖エリア内の汚染水をポンプにより吸引して、前記エダクタに供給し、前記エダクタより循環路の下流に向かって放出させることにより、循環路内の汚染水にゆるやかな層流を発生させることを特徴とする請求項１記載の汚染水の浄化方法。
【請求項３】
汚染物質吸着スクリーンを、親水性繊維基材に、プルシアンブルー類縁体を担持させたものとし、これに汚染水内のセシウムを吸着させることを特徴とする請求項１または２記載の汚染水の浄化方法。
【請求項４】
汚染水を閉鎖エリア内に収容し、前記閉鎖エリア内に仕切壁を設けることにより、前記仕切壁の周囲を循環する汚染水の循環路を形成し、前記循環路内に、層流発生装置を設けるとともに、前記循環路と交差する方向を向く汚染物質吸着スクリーンを配設したことを特徴とする汚染水の浄化装置。
【請求項５】
層流発生装置を、複数のエダクタを循環路内の流れと直交する面内において互いに離間するようにして、かつ吐出口が流れの方向を向くようにして配設し、前記各エダクタの供給口に、閉鎖エリア内の汚染水をポンプにより吸引して供給する配管を接続したものとしたことを特徴とする請求項４記載の汚染水の浄化装置。
【請求項６】
配管の先端部を複数の分岐管に分岐し、各分岐管の一側面に、同一方向を向く複数のエダクタにおける接続口を接続したことを特徴とする請求項５記載の汚染水の浄化装置。
【請求項７】
汚染物質吸着スクリーンを、親水性繊維基材に、プルシアンブルー類縁体を担持させたものとしたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の汚染水の浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大容量の汚染水から、汚染物質を効率よく除去する方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性物質によって汚染された海水や淡水等の汚染水から、汚染物質を除去する方法および装置としては、汚染水をタンクまたは水槽内に収容して、瀘過したり、電気透析したり、逆浸透処理したり、イオン交換膜やイオン交換樹脂を用いて電機脱塩処理したりするようにしたもの(例えば特許文献１参照)、タンク内に収容した汚染水を、放射性物質除去機能が付与された有機高分子よりなるイオン交換繊維及び/又はキレート繊維と接触させて、微粒子状及びイオン状の放射性物質を除去するようにしたもの(例えば特許文献２参照)、海水廃液に含まれるにがり成分を、沈殿させるか、あるいは膜分離によって分離・除去し、ついで電気透析および電気分解により、海水廃液中の塩化ナトリウムを、分離・回収するようにしたもの(例えば特許文献３参照)等がある。
【０００３】
また、放射性セシウム吸着材として、親水性繊維基材に、プルシアンブルー類縁体を担持させたものが知られている(例えば特許文献４参照)。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２２５７５５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４００３１号公報
【特許文献３】特開２０１３−１２４９１８号公報
【特許文献４】ＷＯ２０１３／０２７６５２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１〜４に記載されているものにおいては、いずれも汚染水から汚染物質を除去するのに、汚染水をタンクや水槽内に収容したり、そのタンク等から別のタンク等にポンプ等によって移したりしており、その汚染水の移動に大きなエネルギーを消費している。
また、大容量の汚染水を処理するには、汚染水を何度もタンク等に移し替えなければならず、多大なエネルギーと時間と手間を必要としている。
【０００６】
本発明は、従来の技術が有する上記のような問題点に鑑み、大容量の汚染水から、汚染物質を効率よく、簡単に除去することができるとともに、汚染水の浄化に要するエネルギー消費を著しく低減することができるようにした汚染水の浄化方法および浄化装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明によると、上記課題は次のようにして解決される。
(１)  汚染水の浄化方法において、汚染された水域に一定のエリアを定めて、その周囲を非通水性の隔壁をもって囲むことにより閉鎖エリアを形成し、前記閉鎖エリア内に仕切壁を配設することにより、前記仕切壁の周囲を循環する汚染水の循環路を形成し、前記循環路内に、層流発生装置を配設することにより、循環路内の汚染水を低速で循回させ、前記循環路内に配設した汚染物質吸着スクリーンに、汚染水中の汚染物質を吸着させる。
【０００８】
このような方法によると、海または湖沼等における大容量の汚染された海水や淡水等の汚染水から、汚染物質を効率よく、簡単に除去することができる。
しかも、大容量の汚染水を、ポンプ等をもって汲み上げたり、タンクに収容したりする必要がなく、浄化に要するエネルギー消費を著しく低減させることができる。また、作業員の労力低減、作業員が被爆する危険性の低減、作業時間と作業費用の削減等をも図ることができる。
【０００９】
(２)  上記(１)項において、層流発生装置を、循環路内に配設した複数のエダクタを備えるものとし、閉鎖エリア内の汚染水をポンプにより吸引して、前記エダクタに供給し、前記エダクタより循環路の下流に向かって放出させることにより、循環路内の汚染水にゆるやかな層流を発生させる。
【００１０】
このような方法によると、閉鎖エリア内の汚染水自体を、各エダクタの作動流体として用いるので、外部の流体を使用するが必要がなく、しかも、ポンプにより吸引した流体をそのまま循環路に放出するよりも、大きくかつ静かな層流を汚染水に効率よく発生させることができる。
【００１１】
(３)  上記(１)または(２)項において、汚染物質吸着スクリーンを、親水性繊維基材に、プルシアンブルー類縁体を担持させたものとし、これに汚染水内のセシウムを吸着させる。
【００１２】
このような方法によると、汚染水中の汚染物質、特に、放射性セシウムを、効率よくスクリーンに吸着させることができる。
【００１３】
(４)  汚染水の浄化装置において、汚染水を閉鎖エリア内に収容し、前記閉鎖エリア内に仕切壁を設けることにより、前記仕切壁の周囲を循環する汚染水の循環路を形成し、前記循環路内に、層流発生装置を設けるとともに、前記循環路と交差する方向を向く汚染物質吸着スクリーンを配設する。
【００１４】
このような構成によると、簡単な構造の構成要素により、海または湖沼等における大容量の汚染された海水や淡水等の汚染水から汚染物質を効率よく、簡単に除去することができる。
しかも、大容量の汚染水を、ポンプ等をもって汲み上げたり、タンクに収容したりする必要がなく、浄化に要するエネルギー消費を著しく低減することができる。
【００１５】
(５)  上記(４)項において、層流発生装置を、複数のエダクタを循環路内の流れと直交する面内において互いに離間するようにして、かつ吐出口が流れの方向を向くようにして配設し、前記各エダクタの供給口に、閉鎖エリア内の汚染水をポンプにより吸引して供給する配管を接続したものとする。
【００１６】
このような構成によると、閉鎖エリア内の汚染水自体を、各エダクタの作動流体として用いるので、外部の流体を使用するが必要がなく、しかも、ポンプにより吸引した流体をそのまま循環路に放出するよりも大きくかつ静かな層流を汚染水に効率よく発生させることができる。
【００１７】
(６)  上記(５)項において、配管の先端部を複数の分岐管に分岐し、各分岐管の一側面に、同一方向を向く複数のエダクタにおける接続口を接続する。
【００１８】
このような構成によると、複数のエダクタを、配管の一部である分岐管に、効率のよい配置で、簡単かつ安定よく支持させることができる。
【００１９】
(７)  上記(４)〜(６)項のいずれかにおいて、汚染物質吸着スクリーンを、親水性繊維基材に、プルシアンブルー類縁体を担持させたものとしたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の汚染水の浄化装置。
ようにする。
【００２０】
このような構成によると、汚染水中の汚染物質、特に、放射性セシウムを、効率よくスクリーンに吸着させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、大容量の汚染水から汚染物質を効率よく、簡単に除去することができるとともに、汚染水の浄化に要するエネルギー消費を著しく低減することができるようにした汚染水の浄化方法および浄化装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の汚染水の浄化装置の一実施形態の平面図である。
【図２】層流発生装置の一例を示す斜視図である。
【図３】エダクタとそれが接続された分岐管の一部との拡大縦断側面図である。
【図４】汚染物質吸着スクリーンの設置状態の一例を示す正面図である。
【図５】汚染物質吸着スクリーンの第１の変形例の設置状態を示す平面図である。
【図６】汚染物質吸着スクリーンの第２の変形例の設置状態を示す平面図である。
【図７】図６に示す汚染物質吸着スクリーンの第２の変形例の一構成部材を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の汚染水の浄化装置の一実施形態を、添付図面を参照して説明する。
図１に示すように、原子炉建屋(図示略)に近接して位置する港湾１内には、直線状の護岸２と、それと平行をなす対向部を有する平面視Ｌ字状の波除堤３とによって、平面視外向コ字状の取水路開渠４が形成されており、この取水路開渠４の外側単の開口５を、非通水性の隔壁をなすシルトフェンス６をもって閉塞することにより、汚染された海水(以下汚染水という)７を、取水路開渠４内の閉鎖エリアＡ内に閉じ込め、この閉鎖エリアＡ内に、シルトスクリーン等からなる直線状の仕切壁８を、護岸２と平行をなすように、かつ各端部が波除堤３およびシルトフェンス６から離間するようにして設けることにより、仕切壁８の周囲を循環する汚染水７の循環路９が形成されている。
【００２４】
仕切壁８の支持は、後述する汚染物質吸着スクリーン１９の支持と同様に、取水路開渠４の底壁４ａ(図４参照)に立設したポールに、仕切壁８の各端部を、止め具をもって止着して行ってもよいし、仕切壁８の各端部に一端を止着した複数のワイヤの他端を、護岸２や波除堤３に止着して、ワイヤをもって支持するようにしてもよい(いずれも図示略)。
また、仕切壁８は、取水路開渠４内に、板材または鋼板等を立設することによって形成することもできる。
【００２５】
循環路９内には、流路と直交する複数の層流発生装置１０が、適宜の間隔をもって配設されている。
この層流発生装置１０は、その性能や循環路９の長さ等に応じて、１個または複数個とすることができる。因みに、図示の例では、４個としてある。
【００２６】
各層流発生装置１０は、図２に示すように、取水口１１ａを閉鎖エリアＡ内に開口させた配管１１の途中にポンプ１２を設け、このポンプ１２の作動により、閉鎖エリアＡ内の汚染水７を吸引して、配管１１の先端部に設けた複数の分岐管１１ｂに送給しうるようにし、各分岐管１１ｂの一側面に、同一方向を向く複数のエダクタ１３における接続口１４を、分岐管１１ｂの長手方向に適宜の間隔をもって、好ましくは、等間隔をもって接続したものよりなっている。
【００２７】
図３に示すように、各エダクタ１３は、接続口１４の外周に設けた雄ねじ１４ａを、分岐管１１ｂに設けた雌ねじ孔１５に螺合して接続され、接続口１４から前方に向かって漸次縮径するノズル１６の先端から噴出する汚染水７が、ノズル１６の前方に接続脚１７をもって接続された円筒形(または前方に向かって拡開するコーン型)のディフューザ１８内に進入する際に、ノズル１６とディフューザ１８との間の間隙より吸い込んだ、エダクタ１３の周囲の汚染水７を巻き込んで、ディフューザ１８内に送給することにより、ノズル１６より噴出する汚染水７の複数倍の水量をディフューザ１８の先端から送り出すことができるようになっている。
【００２８】
循環路９内の汚染水７にゆるやかな層流を発生させるためには、循環路９内の流れと直交する面内に、なるべく多数の小型のエダクタ１３を、均等に配設するのが好ましい。
そのためには、図２に示すような複数の分岐管１１ｂのそれぞれに、多数の小型のエダクタ１３を等間隔に取り付け、全分岐管１１ｂを、循環路９内の流れと交差するように、好ましくは直交するようにして、循環路９内に配設するのが好ましい。
【００２９】
循環路９内の１箇所(または複数箇所とすることもある)には、汚染物質吸着スクリーン１９が、循環路９と交差する方向、好ましくは直交する方向を向くようにして、カーテン状に配設されている。
この汚染物質吸着スクリーン１９は、特許文献４に記載されているように、親水性繊維基材に、プルシアンブルー類縁体を担持させたセシウム吸着材、特に、繊維の内部にプルシアンブルー類縁体を固定化させたものとするのが好ましい。
具体的には、セルロース系長繊維不織布を使用した「五大力」(小津産業株式会社の登録商標)を使用するのが好ましい。
プルシアンブルー類縁体を担持させた汚染物質吸着スクリーンの性能や作用関しては、特許文献４に詳しく記載されている。
しかし、汚染水７に含まれる汚染物質に応じて、それをより効果的に吸着しうる汚染物質吸着スクリーンを選択するのがよい。
【００３０】
汚染物質吸着スクリーン１９は、図４に示すように、取水路開渠４の底壁４ａ上に設けた固定ベース２０の両側部に立設したポール２１、２１に、汚染物質吸着スクリーン１９の両側部を、複数の止め具２２をもって止着するのが好ましい。
また、汚染水７の水面上に設けた浮体(図示略)より垂下するワイヤ等(図示略)に、汚染物質吸着スクリーン１９の両側部を止着してもよい。
【００３１】
次に、上記の汚染水の浄化装置を使用した、本発明の汚染水の浄化方法の一実施要領について説明する。
図１に示すように、取水路開渠４の開口５をシルトフェンス６をもって閉塞することにより、取水路開渠４内を閉鎖エリアＡとし、閉鎖エリアＡ内に仕切壁８を配設することにより、仕切壁８の周囲を循環する汚染水７の循環路９を形成し、この循環路９内に、層流発生装置１０を配設することにより、循環路９内の汚染水７を低速で循回させ、循環路９内に配設した汚染物質吸着スクリーン１９に、汚染水７中の汚染物質、特にこの例では放射性セシウムを吸着させる。
【００３２】
循環路９内の汚染水７を循回させる速度の「低速」とは、汚染物質吸着スクリーン１９を境とした汚染水７の上流側と下流側とに水位差が生じない程度という意味である。
【００３３】
このような方法によると、取水路開渠４内の大容量の汚染水７から、汚染物質を効率よく、簡単に除去することができる。
しかも、大容量の汚染水７を、ポンプ等をもって汲み上げたり、タンクに収容したりする必要がなく、浄化に要するエネルギー消費を著しく低減することができる。
【００３４】
層流発生装置１０を、上述のように、循環路９内に配設した複数のエダクタ１３を備えるものとし、閉鎖エリアＡ内の汚染水７をポンプ１２により吸引して、各エダクタ１７に供給し、各エダクタ１７より循環路９の下流に向かって放出させると、循環路９内の汚染水７にゆるやかな層流を発生させることがでる。
【００３５】
このように、閉鎖エリアＡ内の汚染水７自体を、各エダクタ１７の作動流体として用いると、外部の流体を使用するが必要がなく、しかも、エダクタ１７を用いると、ポンプ１２により吸引した流体をそのまま循環路９に放出するよりも、大きくかつ静かな層流を、汚染水７に効率よく発生させることができる。
【００３６】
さらに、汚染物質吸着スクリーン１９を、親水性繊維基材に、プルシアンブルー類縁体を担持させた「五大力」を備えるものとし、これに汚染水７内のセシウムを吸着させるようにすると、放射性セシウムを、効率よくスクリーンに吸着させることができる。
【００３７】
汚染物質を十分に吸着させた汚染物質吸着スクリーン１９は、湧水等の排水をもって水洗し、塩分を洗い流した後、排ガス処理設備の整った焼却炉において焼却処理するのがよい。
【００３８】
図５は、汚染物質吸着スクリーンの第１の変形例の設置状態を示す平面図である。なお、図１に示す実施形態におけるのと同一の部材には、同一の符号をもって図示するに止め、それらについての詳細な説明は省略する(図６に示す第２の変形例においても同様とする)。
図５に示すように、横幅を、循環路９の横幅より小とした複数の汚染物質吸着スクリーン２３を、循環路９内の流れと交差するように、好ましくは直交するようにして、循環路９内に配設してある。
【００３９】
このようにすると、汚染水７の汚染物質吸着スクリーン２３群の通過抵抗を減少し、汚染水７の流速を速めることができ、それによって、汚染物の除去速度を高めることができる。
【００４０】
図６は、汚染物質吸着スクリーンの第２の変形例の設置状態を示す平面図である。
この例では、汚染物質吸着スクリーン２４は、複数の単位スクリーン２５を、循環路９内の流れと交差するように、好ましくは直交するようにして、１列に並べて循環路９内に配設したものにより形成されている。
【００４１】
各単位スクリーン２５は、図７に示すように、各面をネット、網目板、パンチングボード等の通水性の板材により形成した、上端が開口する有底角筒状のネットゲージ２６内に、内部に上記「五大力」を丸めて収容した複数のネット袋２７を詰め込んだものとしてある。
【００４２】
このような構成とすると、汚染物質吸着スクリーン２４の汚染物吸着容量を大とすることができ、長期間の使用が可能となり、汚染物質吸着スクリーン２４を頻繁に交換する必要がなくなる。
【００４３】
本発明は、上記実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲を逸脱することなく、例えば、次のような変形した態様での実施が可能である。
(１)  閉鎖エリアＡを、海または湖沼、水溜まり、水槽等の一部または全部に設定し、その周囲を、護岸、波除堤、固定構造物、シルトフェンス等からなる非通水性の隔壁をもって囲み、その中に、仕切壁、層流発生装置および汚染物質吸着スクリーンを配設する。
(２)  複数枚の汚染物質吸着スクリーン１９を、循環路９内の流れと交差するように、好ましくは直交するようにして並べて循環路９内に配設し、それらの上端部を、ほぼ水平としたワイヤに止着するか、または上端部に設けた複数の孔にワイヤを挿通させて、ワイヤに吊支し、かつそれらの下端に重錘を設けて、汚染水７の循環路９中に浸漬する。
(３)  閉鎖エリアＡを円形とし、仕切壁８をその中央部に配設して、循環路９を円形とする。
【符号の説明】
【００４４】
Ａ  閉鎖エリア
１  港湾
２  護岸(隔壁)
３  波除堤(隔壁)
４  取水路開渠
４ａ底壁
５  開口
６  シルトフェンス(隔壁)
７  汚染水
８  仕切壁
９  循環路
１０  層流発生装置
１１  配管
１１ａ取水口
１１ｂ分岐管
１２  ポンプ
１３  エダクタ
１４  接続口
１４ａ雄ねじ
１５  雌ねじ孔
１６  ノズル
１７  接続脚
１８  ディフューザ
１９  汚染物質吸着スクリーン
２０  固定ベース
２１  ポール
２２  止め具
２３  汚染物質吸着スクリーン
２４  汚染物質吸着スクリーン
２５  単位スクリーン
２６  ネットゲージ
２７  ネット袋
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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