(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流入管を通して流入する放射線汚染水を粗雑物と上澄み液に分離し、嫌気性微生物による有機物の分解を促進させる土壌被覆型嫌気ろ床と、
前記土壌被覆型嫌気ろ床に設置された汚泥引抜ポンプにより送られる汚泥の貯留を行う汚泥貯留トレンチと、
前記上澄み液を流す散水管を有し、前記上澄み液が土壌中を移動する際に放射性物質を粘土や土壌に吸着あるいは付着させてろ過する複数の土壌被覆型放射能除去トレンチと、
前記汚泥貯留トレンチおよび複数の土壌被覆型放射能除去トレンチを個別に囲って配置され、前記汚泥貯留トレンチおよび複数の土壌被覆型放射能除去トレンチから毛管サイフォンの原理によって土壌に浸潤した毛管水を土壌でろ過し、このろ過水を排水部に集める土壌式集水槽と、
前記上澄み液を流す配管が前記土壌被覆型嫌気ろ床との間に設けられ、前記複数の土壌被覆型放射能除去トレンチのそれぞれの散水管との間に配管が設けられ、前記上澄み液を分配してそれぞれの前記散水管に流す分配枡とを備え、
前記土壌被覆型嫌気ろ床は、土地に長方形の穴を掘り、内面を合成樹脂膜で覆って底盤コンクリートで底部を造り、ろ床内部と土地の間を漏水のないように施工された前記ろ床中間部にロストルが設置されるとともに、前記ロストルの下部には放射線汚染水から分離された粗雑物を沈殿させた汚泥を貯留する槽が設けられており、
前記ろ床には該長手方向の所定位置に前記槽を分ける仕切り板が設置され、該仕切り板は前記ロストルの上方でかつ前記ろ床のウォータレベルより低く位置されているとともに、前記ロストルの上部は前記ウォーターレベルを超えて礫が充填されており、
前記ろ床の長手方向の一方側には前記ロストルの開口に一致させて大気に開放される流入部が設けられ、前記ろ床の長手方向の他方側には前記ロストルの開口に一致させて大気に開放される流出部が設けられ、前記流入部および流出部は蓋で封止され、大気と遮断されており、
放射線汚染水の流入管は前記流入部に接続されており、前記ロストルの上部に充填された礫の上部が土壌で被覆された構造、
前記土壌式集水槽は、土地に長方形の穴を掘り、穴全体に合成樹脂膜から成る遮水シートを敷設して当該集水槽内部と土地との間を漏水のないように施工された穴底の中央の長手方向に集水管を設置し、この集水管の周囲に礫とゼオライトを配し、全体を網で覆って前記排水部を設け、その後に土壌が埋め戻された構造、
前記汚泥貯留トレンチは、前記土壌式集水槽のほぼ中央の長手方向に、埋め戻された土に所定の深さの溝を掘り、該溝底を含む所定の高さの領域を止水シートで覆い、該止水シートの上部を若干残して設けられる粘土層と、該粘土層の上に前記止水シートより上方の所定の高さに設けられる毛管砂層と、該毛管砂層の上に設置され、下面が開放され、側面と上面が穴あきの汚泥ボックスと、該汚泥ボックス内に設置され、前記土壌被覆型嫌気ろ床に設置された汚泥引抜ポンプに配管で接続された多孔の散水管とを備え、前記汚泥ボックス上を網で被い、通気土壌でグランドレベルまで被覆された構造、
前記土壌被覆型放射能除去トレンチは、前記土壌式集水槽のほぼ中央の長手方向に、埋め戻された土に上向きに広がった所定の深さの溝を掘り、該溝底を含む所定の高さの領域を止水シートで覆い、該止水シートの上部を若干残して設けられる粘土層と、該粘土層の上に前記止水シートより上方の所定の高さに設けられ毛管砂層と、該毛管砂層から上に離れた位置の長手方向に設置され、前記分配枡に配管により接続される散水管とを備え、前記散水管を礫で埋め、該礫全体を網で覆って通気土壌で被覆された構造になっており、
さらに前記粘土層は、粘土、ゼオライトの粉、水をコンクリートミキサーで混合した物を型に流し込んで成形された粘土板であり、
前記汚泥貯留トレンチ・土壌被覆型放射能除去トレンチ・土壌式集水槽の上部を土盛りし、全体がグランドレベルより若干高く形成されており、
前記土壌式集水槽の排水部に集められたろ過水を自然放流またはポンプにより排出することを特徴とする放射線汚染水処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質を含む汚染水（放射線汚染水）を土壌トレンチ内に流す工法として、土壌トレンチ法を用いて放射線汚染水から放射性物質を粘土に吸着させ、土壌中を通過させてろ過する放射線汚染水処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の土壌トレンチは、主に、汚水や雑排水の有機物処理や浄化槽排水の高度処理による脱窒素、脱リン工法であった（特許文献１）。近時、大気中に飛散した放射性物質が気流に乗って広域の地表や水面に降り、環境が放射能汚染されて社会問題となっている。特に、半減期の長い放射性物質に汚染されている場合には、汚染された土地や水など除染処理しなければ利用ができず、安全・安心が確認されるまで長期に亘って監視しなければならない。  
【０００３】
現在、放射能汚染物質を除去する対策としては、例えばひまわりなどの植物を栽培して土壌の放射能を除去する方法、地衣類（コケ）を用いる方法(特許文献２)、微生物を用いる方法(特許文献３)が提案されているが、ほとんど見当たらない。  グランド，庭園などに広く分布する放射性物質は、高圧洗浄機で吹き飛ばすか、或いはブルドーザーで表土を剥ぎ取るかによって処分されているのが現状である。高圧洗浄機で放射性物質を吹き飛ばす場合には、放射性物質が単に場所を移動するだけで、再び風や雨で飛散される。また、表土を剥ぎ取って土中に埋める場合には、地下水を汚染する恐れがあり、しかも埋める場所が限定されるため、適した場所がなくなることも考えられる。上述の対策は、経済的にも問題があり、放射能汚染物質を除去する問題を解決できない。  
【０００４】
例えば、学校や幼稚園などの屋外プールは、排水すると田畑に流れ込む構造になっていることが多いため、水が放射性物質で汚染されていると排水ができず、使用することができない。このような屋外プールの水が放射性物質で汚染されている場合、その放射線汚染水を処理する方法が確立されていないのが現状である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−７０９８２号公報
【特許文献２】特開２００２−１０７４８９号公報
【特許文献３】特開２００５−３２１３６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、短い工期で施工ができ、かつ土壌被覆型トレンチ構造により毛管サイフォン原理を用いて放射性汚染水から放射性物質を粘土に吸着させ、土壌を通過させてろ過する放射線汚染水処理システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の放射線汚染水処理システムは、流入管を通して流入する放射線汚染水を粗雑物と上澄み液に分離し、嫌気性微生物による有機物の分解を促進させる土壌被覆型嫌気ろ床と、
前記土壌被覆型嫌気ろ床に設置された汚泥引抜ポンプにより送られる汚泥の貯留を行う汚泥貯留トレンチと、
前記上澄み液を流す散水管を有し、前記上澄み液が土壌中を移動する際に放射性物質を粘土や土壌に吸着あるいは付着させてろ過する複数の土壌被覆型放射能除去トレンチと、
前記汚泥貯留トレンチおよび複数の土壌被覆型放射能除去トレンチを個別に囲って配置され、前記汚泥貯留トレンチおよび複数の土壌被覆型放射能除去トレンチから毛管サイフォンの原理によって土壌に浸潤した毛管水を土壌でろ過し、このろ過水を排水部に集める土壌式集水槽と、
前記上澄み液を流す配管が前記土壌被覆型嫌気ろ床との間に設けられ、前記複数の土壌被覆型放射能除去トレンチのそれぞれの散水管との間に配管が設けられ、前記上澄み液を分配してそれぞれの前記散水管に流す分配枡とを備え、
前記土壌被覆型嫌気ろ床は、土地に長方形の穴を掘り、内面を合成樹脂膜で覆って底盤コンクリートで底部を造り、ろ床内部と土地の間を漏水のないように施工された前記ろ床中間部にロストルが設置されるとともに、前記ロストルの下部には放射線汚染水から分離された粗雑物を沈殿させた汚泥を貯留する槽が設けられており、
前記ろ床には該長手方向の所定位置に前記槽を分ける仕切り板が設置され、該仕切り板は前記ロストルの上方でかつ前記ろ床のウォータレベルより低く位置されているとともに、前記ロストルの上部は前記ウォーターレベルを超えて礫が充填されており、
前記ろ床の長手方向の一方側には前記ロストルの開口に一致させて大気に開放される流入部が設けられ、前記ろ床の長手方向の他方側には前記ロストルの開口に一致させて大気に開放される流出部が設けられ、前記流入部および流出部は蓋で封止され、大気と遮断されており、
放射線汚染水の流入管は前記流入部に接続されており、前記ロストルの上部に充填された礫の上部が土壌で被覆された構造、
前記土壌式集水槽は、土地に長方形の穴を掘り、穴全体に合成樹脂膜から成る遮水シートを敷設して当該集水槽内部と土地との間を漏水のないように施工された穴底の中央の長手方向に集水管を設置し、この集水管の周囲に礫とゼオライトを配し、全体を網で覆って前記排水部を設け、その後に土壌が埋め戻された構造、
前記汚泥貯留トレンチは、前記土壌式集水槽のほぼ中央の長手方向に、埋め戻された土に所定の深さの溝を掘り、該溝底を含む所定の高さの領域を止水シートで覆い、該止水シートの上部を若干残して設けられる粘土層と、該粘土層の上に前記止水シートより上方の所定の高さに設けられる毛管砂層と、該毛管砂層の上に設置され、下面が開放され、側面と上面が穴あきの汚泥ボックスと、該汚泥ボックス内に設置され、前記土壌被覆型嫌気ろ床に設置された汚泥引抜ポンプに配管で接続された多孔の散水管とを備え、前記汚泥ボックス上を網で被い、通気土壌でグランドレベルまで被覆された構造、
前記土壌被覆型放射能除去トレンチは、前記土壌式集水槽のほぼ中央の長手方向に、埋め戻された土に上向きに広がった所定の深さの溝を掘り、該溝底を含む所定の高さの領域を止水シートで覆い、該止水シートの上部を若干残して設けられる粘土層と、該粘土層の上に前記止水シートより上方の所定の高さに設けられ毛管砂層と、該毛管砂層から上に離れた位置の長手方向に設置され、前記分配枡に配管により接続される散水管とを備え、前記散水管を礫で埋め、該礫全体を網で覆って通気土壌で被覆された構造になっており、
さらに前記粘土層は、粘土、ゼオライトの粉、水をコンクリートミキサーで混合した物を型に流し込んで成形された粘土板であり、
前記汚泥貯留トレンチ・土壌被覆型放射能除去トレンチ・土壌式集水槽の上部を土盛りし、全体がグランドレベルより若干高く形成されており、
前記土壌式集水槽の排水部に集められたろ過水を自然放流またはポンプにより排出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、次の効果が期待できる。（１）放射能で汚染された汚染水に含まれる放射性物質の除去が可能である。（２）無動力で処理が行われるので省エネである。（３）全て土壌被覆されているので放射性物質の飛散がない。（４）流入する放射線汚染水の全量が集水型なので地下水への汚染がない。（５）建設費が安価である。（６）機器類を使用しないので維持管理が簡単である。（７）薬品を使用しないので維持費が安価である。（８）耐用年数は半永久的に使用でき、経済性に優れている。（９）一般住宅から大型施設まで幅広く汚染水の処理ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、本発明の実施形態である放射線汚染水処理システムの全体構成を示す平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ―Ａ断面図である。
【図３】図３は、図２のＢ−Ｂ断面を示す拡大断面図である。
【図４】図４は、図２のＣ−Ｃ断面を示す拡大断面図である。
【図５】図５は、図１のＤ−Ｄ断面を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の態様について図面を参照しながら説明する。  
【００１１】
図１は、本発明の実施の形態である放射線汚染水処理システムの全体構成を示す平面図、図２は図１のＡ―Ａ断面図、図３は図２のＢ−Ｂ断面を示す拡大断面図、図４は図２のＣ−Ｃ断面を示す拡大断面図、図５は図１のＤ−Ｄ断面を示す拡大断面図である。  
【００１２】
本実施例は、１基の汚泥貯留トレンチと１０基の土壌被覆型放射能除去トレンチを並列配置し、各トレンチを個々に囲んで集水装置を配置したシステムであるが、各トレンチの数は排水量の規模に応じて適宜選択される。  
【００１３】
以下の説明において、「放射線汚染水」は、単に「汚染水」と称す。  
【００１４】
図１において、土壌被覆型嫌気ろ床１は、汚染水を粗雑物と上澄み液に分離し、嫌気性微生物による有機物の分解を促進する。汚染水の一部は礫で構成される充填ろ材の周りの生物膜に取り込まれる。沈殿した粗雑物の汚泥は、定期的に汚泥貯留トレンチ２へ送られ、一方、上澄み液は土壌被覆型放射能除去トレンチ４に流される。放射性物質は、沈殿堆積しても土壌が被覆されているので、外部に飛散することがなく濃縮される。  
【００１５】
土壌被覆型嫌気ろ床１は、土地に長方形の穴を掘り、内面を合成樹脂膜１０で覆って底盤コンクリート１１で底部を造り、ろ床内部と土地の間を漏水のないように施工される。ろ床内の中間部には、ロストル１２が設置される。土壌被覆型嫌気ろ床１は、長手方向の所定位置にロストル１２を貫通して仕切り板１３が設置されるとともに、ロストル１２の下部には仕切り板１３を挟んで第１槽１４と第２槽１５が設けられている。槽壁を構成する支持材２５によってロストル１２が支持されている。  
【００１６】
放射線汚染水がろ床内を第１槽１４から第２槽１５へ流れるように、ロストル１２は、ろ床の長手方向の一方側（図２左側）、中央の仕切り板１３を挟んだ両側、ろ床の長手方向の他方側（図２右側）に開口１６を有し、この開口１６に一致させて大気に開放される第１槽１４の円環の流入部１７，流出部１８，及び第２槽１５の円環の流入部１９，流出部２０が設けられている。各流入部及び流出部は、蓋２１で封止され、大気と遮断されている。  
【００１７】
各槽の流入部と流出部の間のロストル１２の上部には、礫２２が充填され、礫２２の上方を網２３で覆い、更に通気土壌２４により被覆される。仕切り板１３の上端は、ウオーターレベル（ＷＬ）に位置し、上澄み液が第１槽１４の流出部１８から第２槽１５の流入部１９に流れ込む構成になっている。第２槽１５の上澄み液は、流出部２０から複数の分配枡５に流れ、分配枡５から配管６を通して各土壌被覆型放射能除去トレンチ４へ流れる。  
【００１８】
第１槽１４には、流出部１８に位置して汚泥引抜ポンプ２６が設けられ、この汚泥引抜ポンプ２６と土壌貯留トレンチ２の間を配管９されている。第１槽１４に沈殿した汚泥は、汚泥引抜ポンプ２６により土壌貯留トレンチ２に定期的に送られる。槽内は、嫌気状態となるが、土壌が被覆されているので、悪臭は発生しない。  
【００１９】
土壌被覆型嫌気ろ床１は、排水量１０ｔ〜２０ｔ／日以上の中・大型装置の場合には鉄筋コンクリート造とし、上記排水条件未満の場合には合成樹脂膜構造とする。  
【００２０】
集水装置３は、土壌被覆型嫌気ろ床１により汚染水から粗雑物を分離し、沈殿した汚泥の貯留を行う、少なくとも１つの汚泥貯留トレンチ２と、土壌被覆型嫌気ろ床１により汚染水から粗雑物を分離した上澄み液から放射性物質を除去する複数の土壌被覆型放射能除去トレンチ４と、を個別に囲って配置され、各トレンチからの毛管水を土壌でろ過する土壌式集水槽３０とから成り、土壌式集水槽３０によるろ過水を排水部３５に集め、集水枡７を通して放流ポンプ槽８に流す機能を持っている。  
【００２１】
土壌トレンチは、放射性物質を土壌に吸着させて汚水を無動力、すなわち毛管サイフォン現象により土壌式集水槽３０内の土壌中を負圧で移動させる。  
【００２２】
土壌トレンチの浄化能力は、物理的ろ過、吸着、浸透等があり、土壌は固相、液相、気相からなり、毛管サイフォンの原理により液体（液相）が土壌（固相）の周りを毛管水で浸潤することにより、空気（気相）も共存させながら移動する。  
【００２３】
土壌式集水槽３０は、土地に長方形の穴を掘り、穴全体に合成樹脂膜から成る遮水シート３１を敷設し、溝底の中央に長手方向に集水管３２を設置し、この集水管３２の周囲に礫とゼオライト３３を配し、全体を網３４で覆って排水部３５を設け、その後に土壌を埋め戻し、漏水のないように施工される。土壌式集水槽３０では、土壌トレンチから毛管サイフォン原理によって土壌に浸潤した毛管水を、ゆっくりと土壌を通過させてろ過水を溝底の排水部３５に集め、そこから段差による自然放流、あるいは放流ポンプで排水する。本実施例では、上記段差がない場所での適用を考慮して、放流ポンプ槽８を設備している。  
【００２４】
土壌被覆型放射能除去トレンチ４は、図４に示すように土壌式集水槽３０のほぼ中央の長手方向に、埋め戻された土に上向きに広がった所定の深さの溝４０を掘り、溝底を含む所定の高さの領域を止水シート４１で覆い、この止水シート４１の上部を若干残して止水シート内側に粘土層４２が設けられている。本実施例の粘土層４２は、粘土、ゼオライトの粉、水をコンクリートミキサーで混合した物を型（幅350ｍｍ×長さ300ｍｍ×厚さ75ｍｍ）に流し込んで成形された粘土板である。粘土板の下には布及び紙があるので移動や施工中割れたり破損する事はない。また、施工時には、粘土は乾燥しているが、汚染水が入って来ると粘土は水が滲みて馴染んでくる。土壌被覆型放射能除去トレンチ４内部は汚染水が入ってくるので常に湿潤状態となっているので吸着した汚染物質は外部に漏れる事はなく常に一定に保たれている。  
【００２５】
粘土層４２の上には、止水シート４１より上方の所定の高さの毛管砂層４３が設けられている。毛管砂層４３は、表面を湾曲形成されている。毛管砂層４３の上には、例えば土管などの散水管４４が設置され、礫４５で埋められる。礫４５は、中央寄りが凸状となるように全体を網４６で覆っている。礫４５の上部は、通気土壌４７でグランドレベル（ＧＬ）まで被覆する。更に所定の高さに土盛り４８し、土壌トレンチ部分の全体がグランドレベル（ＧＬ）より若干高く形成される。  
【００２６】
汚泥貯留トレンチ２は、図５に示すように土壌式集水槽３０のほぼ中央の長手方向に、埋め戻された土に所定の深さの溝４０１を掘り、溝底を含む所定の高さの領域を止水シート４１で覆い、この止水シート４１の上部を若干残して止水シート４１内側に上述の粘土板からなる粘土層４２が設けられている。粘土層４２の上には、止水シート４１より上方の所定の高さの毛管砂層４３が設けられている。毛管砂層４３の上には、下面が開放され、側面と上面が穴あきの汚泥ボックス５０を設置し、この汚泥ボックス内に多孔の散水管４４が設置される。汚泥ボックス５０上を網４６で被い、通気土壌４７でグランドレベル（ＧＬ）まで被覆する。更に所定の高さに土盛り４８し、土壌トレンチ部分の全体がグランドレベル（ＧＬ）より若干高く形成される。  
【００２７】
本システムの施工例を説明する。土地に幅１．５ｍ、長さ１０ｍ、深さ１．５ｍの溝状の穴を掘り、穴内に遮水シート３１を敷き、底に排水部３５を設けて土壌式集水槽３０を作る。土壌式集水槽３０の排水部３５は、集水枡７を介して放流ポンプが設置された放流ポンプ槽８に配管される。その後、土壌式集水槽３０は、赤土などの土で埋め戻される。土壌式集水槽３０の中央部分には、開口幅０．４ｍ、底幅０．３５ｍの深さ０．７５ｍの溝４０を形成する。土壌トレンチは、溝底から所定の高さにかけて止水シート４１を敷き、その止水シート内に高さ０．１ｍの粘土層４２を形成する。粘土層４２の上部には、毛管砂層４３を入れる。土壌貯留トレンチ２は、毛管砂層４３の上に汚泥ボックス５０を設置し、その内部に多孔の散水管４４を設け、汚泥ボックス５０上を網４６で被い、通気土壌４７で埋め戻し、全体を土壌４８で被覆する。土壌被覆型放射能除去トレンチ４は、毛管砂層４３の上に礫４５を敷いて散水管４４を設置し、さらに散水管４４の全体が覆われるように礫４５を入れる。礫４５上を網４６で被い、通気土壌４７で埋め戻し、全体を土壌４８で被覆する。  
【００２８】
本実施例の作用を説明する。  放射線汚染水処理システムは、土壌被覆型嫌気ろ床１で粗雑物を沈殿させ、上澄み液を土壌被覆型放射能除去トレンチ３内の散水管４４に流し、一方、沈殿した粗雑物の汚泥を定期的に土壌貯留トレンチ２に送って貯留する。土壌被覆型放射能除去トレンチ３では、上澄み液が散水管から漏れ、にじみ出て毛管砂層４３に移り、下部の粘土層４２により放射性物質を吸着させると共に、粘土層４２の下部の止水シート４１により上向きに毛管流動しながら少しずつ滲み出し（毛管水）、無動力で上方向へ不飽和流動させ、土壌トレンチの外側に設けられた土壌式集水槽３０の土壌中をゆっくり通過して排水部３５に集められる。一方、土壌貯留トレンチ２では、汚泥を汚泥ボックス５０に貯留し、汚泥の水分を土壌被覆型放射能除去トレンチ３と同じ作用により不飽和流動させ、排水部３５に集められる。排水部３５に集められたろ過水は、自然放流または放流ポンプによって排水される。
【符号の説明】
【００２９】
１    土壌被覆型嫌気ろ床  ２    汚泥貯留トレンチ  ３    集水装置  ４    土壌被覆型放射能除去トレンチ  ５    分配枡  ６    汚染水管  ７    集水枡  ８    放流ポンプ槽  １４  第１槽  １５  第２槽  １７  第１槽の流入部  １８  第１槽の流出部  １９  第２槽の流入部  ２０  第２槽の流出部  ２２  礫  ２６  汚泥引抜ポンプ  ３０  土壌式集水槽  ３５  排水部  ４１  止水シート  ４２  粘土層  ４３  毛管砂層  ４４  散水管  ４５  礫  ４６  網  ４７  通気土壌  ４８  被覆土壌  ５０  汚泥ボックス  ６０  汚染水の流水管
【図１】
0005240962.tif 000002
【図２】
0005240962.tif 000003
【図３】
0005240962.tif 000004
【図４】
0005240962.tif 000005
【図５】
0005240962.tif 000006