(57)【要約】【課題】少なくとも処理済み吸着材５０の保管コストの低廉化を実現可能な汚染水の除染方法、汚染土壌の除染方法及び吸着材を提供する。汚染土壌の除染方法では、土壌不足の回避も実現させる。【解決手段】実施例１の汚染水の除染方法及び実施例２の汚染土壌の除染方法には、吸着材５が用いられる。この吸着材５は、無機系の主吸着材であるゼオライト９と、ガラス成分であるガラス成分１１と、副吸着材としてのハイドロタルサイト１３とが結合されることによって形成されおり、大粒の粒状を呈している。汚染水３中のセシウムを吸着した処理済み吸着材５０は、固化工程Ｓ１１、Ｓ２７において加熱される。これにより、処理済み吸着材５０は、塊状の固化体５０ａとなる。固化体５０ａでは、溶解したガラス成分１１中にゼオライト９やハイドロタルサイト１３が溶け込み、これらが一体化している。これにより、固化体５０ａ自体の容積が小さくなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性元素によって汚染された汚染水と吸着材とを共存させて共存液とする共存工程と、
該共存液中において、該吸着材に該放射性元素を吸着させて処理済み吸着材とするとともに、該放射性元素が除染された処理済み水を得る吸着工程と、
該処理済み吸着材と該処理済み水とを分離する分離工程とを備え、
前記吸着材は、無機系であり、自己の気孔に前記放射性元素を吸着可能な所定量の主吸着材と、加熱によって該主吸着材とともに溶融して固化体を生じる所定量のガラス成分と、該主吸着材と該ガラス成分とを混合状態で互いに結合させて粒状とする結合材とを有していることを特徴とする汚染水の除染方法。
【請求項２】
前記処理済み吸着材の放射線量を計測し、該処理済み吸着材が吸着平衡に達していなければ、前記共存工程で前記吸着材とする請求項１記載の汚染水の除染方法。
【請求項３】
前記処理済み吸着材の放射線量を計測し、該処理済み吸着材が吸着平衡に達しておれば、加熱して前記固化体とする固化工程を備えている請求項１又は２記載の汚染水の除染方法。
【請求項４】
前記吸着材は、水を透過可能な分離膜によって集合されている請求項１乃至３のいずれか１項記載の汚染水の除染方法。
【請求項５】
放射性元素によって汚染された汚染土壌と洗浄水とを混合してスラリーを得るスラリー調製工程と、
該スラリー中に吸着材を共存させて共存スラリーとする共存スラリー工程と、
該共存スラリー中において、該吸着材に該放射性元素を吸着させて処理済み吸着材とし、該放射性元素が除染された処理済み水を得るとともに、該放射性元素が除染された処理済み土壌を得る吸着工程と、
該処理済み吸着材と該処理済み水と該処理済み土壌とを分離する分離工程とを備え、
前記吸着材は、無機系であり、自己の気孔に前記放射性元素を吸着可能な所定量の主吸着材と、加熱によって該主吸着材とともに溶融して固化体を生じる所定量のガラス成分と、該主吸着材と該ガラス成分とを混合状態で互いに結合させて粒状とする結合材とを有していることを特徴とする汚染土壌の除染方法。
【請求項６】
前記スラリー調製工程では、前記処理済み水を前記洗浄水とする請求項５記載の汚染土壌の除染方法。
【請求項７】
前記処理済み吸着材の放射線量を計測し、該処理済み吸着材が吸着平衡に達していなければ、前記共存スラリー調製工程で前記吸着材とする請求項５又は６記載の汚染土壌の除染方法。
【請求項８】
前記処理済み吸着材の放射線量を計測し、該処理済み吸着材が吸着平衡に達しておれば、加熱して前記固化体とする固化工程を備えている請求項５乃至７のいずれか１項記載の汚染土壌の除染方法。
【請求項９】
前記吸着材は、水を透過可能な分離膜によって集合されている請求項５乃至８のいずれか１項記載の汚染土壌の除染方法。
【請求項１０】
前記分離工程は、前記処理済み吸着材と前記処理済み土壌とからなるケーキと、前記処理済み水とを分離する第１分離工程と、
該ケーキを該処理済み吸着材と該処理済み土壌とに分離する第２分離工程とからなる請求項５乃至９のいずれか１項記載の汚染土壌の除染方法。
【請求項１１】
放射性元素によって汚染された汚染水又は汚染土壌から該放射性元素を吸着するための吸着材であって、
無機系であり、自己の気孔に放射性元素を吸着可能な所定量の主吸着材と、加熱によって該主吸着材とともに溶融して固化体を生じる所定量のガラス成分と、該主吸着材と該ガラス成分とを混合状態で互いに結合させて粒状とする結合材とを有していることを特徴とする汚染水又は汚染土壌の除染用吸着材。
【請求項１２】
無機系であり、前記放射性元素と分離した陰イオンを吸着可能な所定量の副吸着材を有し、前記結合材は、前記主吸着材と前記ガラス成分と該副吸着材とを混合状態で互いに結合させて粒状とするものである請求項１１記載の汚染水又は汚染土壌の除染用吸着材。
【請求項１３】
前記主吸着材はゼオライトであり、前記ガラス成分は廃ガラス粒を含み、前記副吸着材はハイドロタルサイトである請求項１２記載の汚染水又は汚染土壌の除染用吸着材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、汚染水の除染方法と、汚染土壌の除染方法と、汚染水又は汚染土壌の除染用吸着材とに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、日本では、倒壊した原子力発電所から飛散したセシウム１３７等の放射性元素により、広い地域で水や土壌が汚染されている。放射性元素によって汚染された汚染水や汚染土壌はその近くに居住する人間を外部被曝させる。また、汚染水を口に入れたり、汚染水や汚染土壌によって生育した植物を人間が食したり、その植物を動物が食し、人間がその動物の肉を食したりすれば、その人間は内部被曝する。人間は外部被曝や内部被曝によって健康が損なわれる。
【０００３】
従来、貯留されている汚染水を除染するため、汚染水にゼオライトを接触させ、ゼオライトに放射性元素を吸着させる方法が行われている（特許文献１、２）。特許文献１の除染方法では、放射性元素を吸着した処理済みゼオライトは、気孔がシリカのネットワークによって塞がれ、放射性元素が外部に溶出しないようにされる。また、特許文献２の除染方法では、処理済みゼオライトをアパタイトからなるマトリックス内に封入し、加熱及び加圧処理によって固化体とし、放射性元素が外部に溶出しないようにされる（特許文献２）。こうして得られた処理済みゼオライトは半永久的に保管される。放射性元素が除染された処理済み水は、汚染度合が基準以下に低められれば、海洋に投棄される。これらの除染方法は汚染土壌の除染にも適用可能と考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−９１６９４号公報
【特許文献２】特開２００５−３７１６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記従来の除染方法では、吸着材自体が微細であるため、処理済み吸着材も微細であり、処理済み水と処理済み吸着材とを分離し難い。このため、半永久的に保管する物質の量が増え、保管コストが増大する懸念がある。特に、汚染土壌の除染に適用した場合には、この傾向が顕著であるばかりでなく、多くの地域で土壌不足を生じるおそれもある。
【０００６】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、少なくとも処理済み吸着材の保管コストの低廉化を実現することを解決すべき課題としている。また、本発明は、保管コストの低廉化を実現するとともに、土壌不足を回避することも解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の汚染水の除染方法は、放射性元素によって汚染された汚染水と吸着材とを共存させて共存液とする共存工程と、
該共存液中において、該吸着材に該放射性元素を吸着させて処理済み吸着材とするとともに、該放射性元素が除染された処理済み水を得る吸着工程と、
該処理済み吸着材と該処理済み水とを分離する分離工程とを備え、
前記吸着材は、無機系であり、自己の気孔に前記放射性元素を吸着可能な所定量の主吸着材と、加熱によって該主吸着材とともに溶融して固化体を生じる所定量のガラス成分と、該主吸着材と該ガラス成分とを混合状態で互いに結合させて粒状とする結合材とを有していることを特徴とする（請求項１）。
【０００８】
本発明の汚染水の除染方法では、まず初めに、共存工程において、汚染水と吸着材とが共存する共存液を得る。次に、吸着工程では、共存液中において、放射性元素が吸着材に吸着され、吸着材は処理済み吸着材となる。本発明の除染方法では、吸着材が主吸着材とガラス成分と結合材とを有していることから、吸着工程において、放射性元素は主吸着材の気孔に吸着され、吸着材は処理済み吸着材となる。一方、汚染水は放射性元素が除染された処理済み水となる。そして、分離工程において、処理済み吸着材と処理済み水とを分離する。こうして、汚染水の除染が完了する。
【０００９】
ここで、本発明に係る吸着材は、主吸着材とガラス成分とが結合材により粒状とされたものであるため、上記従来の除染方法で用いられていた吸着材と比較して、大粒になっている。このため、処理済み吸着材も大粒化している。これにより、分離工程において、処理済み吸着材と処理済み水との分離を容易に行うことができる。このため、この汚染水の除染方法によれば、半永久的に保管する物質の量を容易に減らすことができる。
【００１０】
また、処理済み吸着材は、所定量のガラス成分を有していることから、加熱によって主吸着材とともに溶融して容易に固化体になる。主吸着材は、無機系であることから、溶解したガラス成分中に溶け込んで一体化する。このため、固化体では、主吸着材に吸着した放射性元素が外部に溶出し難くなる。また、固化体では、気孔が消滅し、容積が小さくなる。こうして得られた固化体が半永久的に保管され得る。これらのため、本発明の除染方法によれば、微細な処理済み吸着材から放射性元素が外部に溶出しないようにする従来の除染方法と比べ、容易に放射性元素の封入を行うことができる。また、半永久的に保存する固化体の容積を小さくすることができる。
【００１１】
したがって、本発明の汚染水の除染方法によれば、処理済み吸着材の保管コストの低廉化を実現可能である。また、この汚染水の除染方法によれば、迅速かつ容易に汚染水を除染することが可能である。
【００１２】
共存工程としては、例えば、汚染水中に吸着材を混合する方法が挙げられる。また、汚染水と吸着材とを接触させる方法により両者を共存させることも可能である。
【００１３】
分離工程としては、例えば、沈殿を利用した方法、濾過を利用した方法、遠心分離を利用した方法等を採用することができる。大粒化した処理済み吸着材は、従来の微細な吸着材よりも、沈殿速度が速い。また、大粒化した処理済み吸着材は、従来の微細な吸着材よりも、容易に篩によって分離可能である。
【００１４】
主吸着材としては、無機系であり、自己の気孔に放射性元素を吸着可能なものであれば、種々のものを採用することが可能である。例えば、ゼオライト、トバモライト等を採用することが可能である。主吸着材の量は適宜調整され得る。
【００１５】
ゼオライトは、天然ゼオライトを採用しても良く、合成ゼオライトを採用しても良い。また、ゼオライトの種類としては、菱沸石（Chabazite：ＣＨＡ）、Ａ型ゼオライト（ＬＴＡ）、アナルサイムゼオライト（ＡＮＡ）、Ｎａ‐Ｐ１型ゼオライト（ＧＩＳ）等が知られており、これらを採用することができる。特に、Ａ型ゼオライトは、親水性が高く、主吸着材として好適である。
【００１６】
ガラス成分としては、加熱によって主吸着材とともに溶融して固化体を生じるものであれば、種々のものを採用することが可能である。例えば、珪砂、長石、廃ガラス等を採用することができる。ガラス成分の量は固化体の大きさ等を考慮して適宜調整され得る。ホウ酸（Ｂ2Ｏ3）やホウケイ酸ガラスもガラス成分とされ得る。
【００１７】
結合材としては、主吸着材とガラス成分とを混合状態で互いに結合させて粒状とするものであれば、種々のものを採用することが可能である。水溶性でないことが好ましい。例えば、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）及び架橋剤（Ｔｉトロエタノールアミネート等）等を採用することができる。結合材の量は吸着材の大きさ等を考慮して適宜調整され得る。造粒は、スプレードライ後の粉末を造粒機等を用いて行うことができる。
【００１８】
本発明の汚染水の除染方法では、処理済み吸着材の放射線量を計測し、処理済み吸着材が吸着平衡に達していなければ、共存工程で吸着材とすることが好ましい（請求項２）。吸着平衡に達していない吸着材の場合、更に放射性元素を吸着可能であるため、汚染水の除染に用いる吸着材の総量を削減することが可能となる。このため、汚染水の除染に必要なコストを低廉化させることが可能となる。
【００１９】
一方で、吸着平衡に達した吸着材は放射性元素を多く吸着していることから、人体等にとって極めて有害であり、上記のように半永久的に保管する必要がある。このため、本発明の汚染水の除染方法では、処理済み吸着材の放射線量を計測し、処理済み吸着材が吸着平衡に達しておれば、加熱して固化体とする固化工程を備えていることが好ましい（請求項３）。このように、分離された処理済み吸着材については、加熱により主吸着材とともにガラス成分を溶融させることで、塊状の固化体とすることが可能となる。このため、固化工程を行うことで、処理済み吸着材の取り扱いが容易となり、保管等の処理をより容易に行うことが可能となる。
【００２０】
吸着材は、水を透過可能な分離膜によって集合されていることが好ましい（請求項４）。このような分離膜であれば、共存液中において、分離膜を介して吸着材中の主吸着材へ放射性元素が好適に吸着されることとなり、汚染水からの放射性元素の除染を好適に行うことが可能となる。
【００２１】
ここで、分離膜によって吸着材が集合されている状態とは、例えば、分離膜で得られた容器の内部に吸着材が封入された状態の他、汚染水の水面上に分離膜を敷設し、その分離膜の上に吸着材が配置された状態等を指す。このため、例えば、分離膜で得られた容器の内部に吸着材が封入されている場合は、分離工程において、処理済み水中からその容器を取り除くだけで処理済み吸着材と処理済み水とを分離させることが可能となる。また、例えば、汚染水の水面上に敷設された分離膜上に吸着材が配置されている場合には、配置されている吸着材と一緒に分離膜を移動させることで、処理済み吸着材と処理済み水とを分離させることが可能となる。これらのため、分離工程での処理済み吸着材と処理済み水との分離がより容易になる。
【００２２】
本発明の汚染土壌の除染方法は、放射性元素によって汚染された汚染土壌と洗浄水とを混合してスラリーを得るスラリー調製工程と、
該スラリー中に吸着材を共存させて共存スラリーとする共存スラリー工程と、
該共存スラリー中において、該吸着材に該放射性元素を吸着させて処理済み吸着材とし、該放射性元素が除染された処理済み水を得るとともに、該放射性元素が除染された処理済み土壌を得る吸着工程と、
該処理済み吸着材と該処理済み水と該処理済み土壌とを分離する分離工程とを備え、
前記吸着材は、無機系であり、自己の気孔に前記放射性元素を吸着可能な所定量の主吸着材と、加熱によって該主吸着材とともに溶融して固化体を生じる所定量のガラス成分と、該主吸着材と該ガラス成分とを混合状態で互いに結合させて粒状とする結合材とを有していることを特徴とする（請求項５）。
【００２３】
本発明の汚染土壌の除染方法では、まず初めに、スラリー調製工程において、汚染土壌と洗浄水と混合してスラリーを得る。このスラリーにおいて、汚染土壌が含む放射性元素は洗浄水に溶出し、洗浄水が汚染水となる。また、共存スラリー工程において、スラリー中に吸着材を共存させて共存スラリーを得る。次に、吸着工程では、共存スラリー中において、放射性元素が吸着材に吸着され、吸着材は処理済み吸着材となる。また、放射性元素が除染された処理済み水と、放射性元素が除染された処理済み土壌とを得る。本発明の除染方法では、吸着材が主吸着材とガラス成分と結合材とを有していることから、吸着工程において、放射性元素は主吸着材に吸着され、主吸着材は処理済み主吸着材となる。一方、汚染水は放射性元素が除染された処理済み水となる。また、放射性元素を溶出させた汚染土壌は処理済み土壌となる。そして、分離工程において、処理済み吸着材と、処理済み水と、処理済み土壌とを分離させる。こうして、汚染土壌の除染が完了する。なお、本発明において、汚染土壌は、汚染された焼却灰も含む。
【００２４】
ここで、この除染方法においても、吸着材が大粒化していることから、分離工程において、処理済み吸着材と処理済み水と処理済み土壌との分離を容易に行うことができる。このため、この除染方法によれば、半永久的に保管する物質の量を容易に減らすことができる。また、処理済み吸着材を固化体とし、容易に放射性元素の封入を行うことができる。
【００２５】
したがって、本発明の汚染土壌の除染方法によれば、処理済み吸着材の保管コストの低廉化を実現可能であるとともに、土壌不足を回避することができる。また、この除染方法によれば、迅速かつ容易に汚染土壌を除染することが可能である。
【００２６】
本発明の汚染土壌の除染方法において、スラリー調製工程を行った後に共存スラリー工程を行っても良く、スラリー調製工程と共存スラリー工程とを同時に行っても良い。
【００２７】
スラリー調製工程では、洗浄水中に汚染土壌を添加し、撹拌する他、洗浄水中で汚染土壌を粉砕しても良い。共存スラリー工程としては、スラリー中に吸着材を混合する方法の他、スラリーと吸着材とを接触させる方法を採用することができる。
【００２８】
スラリー調製工程では、処理済み水を洗浄水とすることが好ましい（請求項６）。この場合、洗浄水として用意する水の量を減少させることが可能となり、汚染土壌の除染に必要なコストを低廉化させることが可能となる。
【００２９】
本発明の汚染土壌の除染方法では、処理済み吸着材の放射線量を計測し、処理済み吸着材が吸着平衡に達していなければ、共存スラリー調製工程で吸着材とすることが好ましい（請求項７）。上記の汚染水の除染方法と同様、吸着平衡に達していない吸着材を利用することで、汚染土壌の除染に用いる吸着材の総量を削減することが可能となる。このため、汚染土壌の除染に必要なコストを低廉化させることが可能となる。
【００３０】
また、本発明の汚染土壌の除染方法においても、処理済み吸着材の放射線量を計測し、処理済み吸着材が吸着平衡に達しておれば、加熱して固化体とする固化工程を備えていることが好ましい（請求項８）。このように、分離された処理済み吸着材に対する固化工程を行うことで、処理済み吸着材がより大きな塊状の固化体となる。このため、処理済み吸着材と処理済み土壌との分離がより容易となり、実際に土壌として利用できる処理済み土壌の割合をより大きくすることが可能となる。また、処理済み土壌と分離された処理済み吸着材の取り扱いも容易となり、保管等の処理を容易に行うことが可能となる。
【００３１】
また、吸着材は、水を透過可能な分離膜によって集合されていることが好ましい（請求項９）。上記の汚染水の除染方法と同様、この場合には、共存スラリー中に吸着材が混合されることなく、分離膜を介してスラリーと吸着材とが接触することとなる。このため、分離工程において、処理済み吸着材、処理済み水及び処理済み土壌のそれぞれを容易に分離させることが可能となる。
【００３２】
分離工程では、篩装置による分級の他、汚染水の除染方法と同じく、例えば、沈殿や濾過装置等を利用することにより、処理済み吸着材、処理済み水及び処理済み土壌のそれぞれを分離させることが可能である。また、分離工程を更に複数の分離工程で構成し、まず、脱水プレス、沈殿又は濾過によって、処理済み水と、処理済み吸着材及び処理済み土壌とに分離させた後、さらに、処理済み吸着材と処理済み土壌とを分離させても良い。
【００３３】
このように、分離工程を複数の分離工程で構成する場合、分離工程は、処理済み吸着材と処理済み土壌とからなるケーキと、処理済み水とを分離する第１分離工程と、ケーキを処理済み吸着材と処理済み土壌とに分離する第２分離工程とからなることが好ましい（請求項１０）。この場合、処理済み吸着材、処理済み水及び処理済み土壌のそれぞれを好適に分離させることが可能となる。
【００３４】
ここで、第１分離工程では、沈殿又は濾過によって、共存スラリーをケーキと処理済み水とを分離することが可能である。しかし、この第１分離工程では、脱水プレスによって、共存スラリーをケーキと処理済み水とを分離することが特に好ましい。脱水プレスによれば、処理済み水が十分に分離されるため、続く第２分離工程において、ケーキを処理済み吸着材と処理済み土壌とに分離させ易くなる。なお、この第２分離工程では、篩装置による分級等を行うことが可能である。
【００３５】
本発明の汚染水又は汚染土壌の除染用吸着材は、放射性元素によって汚染された汚染水又は汚染土壌から該放射性元素を吸着するための吸着材であって、
無機系であり、自己の気孔に放射性元素を吸着可能な所定量の主吸着材と、加熱によって該主吸着材とともに溶融して固化体を生じる所定量のガラス成分と、該主吸着材と該ガラス成分とを混合状態で互いに結合させて粒状とする結合材とを有していることを特徴とする（請求項１１）。
【００３６】
本発明の汚染水又は汚染土壌の除染用吸着材（以下、除染用吸着材という。）によれば、上記のように、処理済み吸着材の保管コストの低廉化を実現可能である。また、この除染用吸着材によれば、土壌不足を回避しつつ、迅速かつ容易に汚染水や汚染土壌の除染を行うことが可能となる。
【００３７】
この除染用吸着材は、無機系であり、放射性元素と分離した陰イオンを吸着可能な所定量の副吸着材を有し得る。そして、結合材は、主吸着材とガラス成分と副吸着材とを混合状態で互いに結合させて粒状とするものであることが好ましい（請求項１２）。
【００３８】
放射性元素は、汚染水中において、水酸化イオン、炭酸イオン等の陰イオンと分離した陽イオンとして存在していると考えられる。このため、主吸着材は放射性元素の陽イオンを吸着するため、陰イオンを吸着可能な副吸着材が共存すれば、主吸着材による放射性元素の陽イオンの吸着が促進される。このため、除染用吸着材における汚染水又は汚染土壌の除染能力を向上させることが可能となる。
【００３９】
副吸着材としては、層状水酸化物（layered double hydrozide:ＬＤＨ）等を採用することが可能である。副吸着材の量は適宜調整され得る。
【００４０】
特に、主吸着材がゼオライトであり、ガラス成分が廃ガラス粒を含み、副吸着材がハイドロタルサイトであることが好ましい（請求項１３）。この場合、放射性元素としてのセシウム１３７等を好適に除染できる。また、ガラス成分が廃ガラス粒を含めば、除染用吸着材の製造コストを低廉化させることが可能となり、ひいては、処理済み吸着材保管コストを含む汚染水又は汚染土壌の除染に必要なコストを低廉化させることが可能となる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明の汚染水の除染方法によれば、処理済み吸着材保管コストの低廉化を実現可能であるとともに、迅速かつ容易に汚染水を除染することが可能となる。また、本発明の汚染土壌の除染方法によれば、処理済み吸着材保管コストの低廉化を実現可能であるとともに、土壌不足を回避しつつ、迅速かつ容易に汚染土壌を除染することが可能となる。さらに、本発明の除染用吸着材によれば、処理済み吸着材保管コストの低廉化を実現可能であるとともに、土壌不足を回避しつつ、迅速かつ容易に汚染水や汚染土壌の除染を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】実施例１の汚染水の除染方法を示す流れ図である。
【図２】実施例１に係り、共存液中の汚染水及び吸着材を示す模式図である。
【図３】実施例１に係り、ゼオライト及びセシウムを示す斜視図である。
【図４】実施例１に係り、ハイドロサルタイトを示す構造図である。
【図５】実施例１に係り、処理済み吸着材と処理済み水との分離を示す模式図である。
【図６】実施例１に係り、処理済み吸着材の処分工程を示す模式図である。図（Ａ）は処理済み吸着材を示している。図（Ｂ）は固化体を示している。図（Ｃ）はガラス管に封入された固化体を示している。
【図７】実施例２の汚染土壌の除染方法を示す流れ図である。
【図８】実施例２に係り、汚染土壌、洗浄水及び吸着材の混合工程を示す模式図である。図（Ａ）は汚染土壌、洗浄水及び吸着材の混合前の状態を示している。図（Ｂ）は共存スラリーを示している。
【図９】実施例２に係り、脱水プレス機による共存スラリーの分離工程を示す模式図である。図（Ａ）は脱水プレス機に共存スラリーが投入された状態を示している。図（Ｂ）は分離後のケーキと処理済み水とを示している。
【図１０】実施例２に係り、篩装置によるケーキの分離工程を示す模式図である。図（Ａ）は篩装置にケーキが投入された状態を示している。図（Ｂ）は分離後の処理済み吸着材と処理済み土壌とを示している。
【図１１】実施例２に係り、処理済み土壌の加熱乾燥工程を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００４３】
以下、本発明を具体化した実施例１、２を図面を参照しつつ説明する。
【００４４】
（実施例１）
実施例１の汚染水の除染方法は、図１に示す流れ図に沿って実行される。以下、詳細に説明する。
【００４５】
まず共存工程Ｓ１１を行う。ここでは、図２に示すように、浄化槽１内に汚染水３を貯留する。この汚染水３は倒壊した原子力発電所における設備の冷却や補修作業等に使用した器材の洗浄等を行った水であり得る。汚染水３中には放射性元素であるセシウム１３７等が多く存在し、汚染水３は人体等にとって極めて有害な状態となっている。放射性元素は、汚染水３中において、水酸化イオン、炭酸イオン等の陰イオンと分離した陽イオンとして存在していると考えられる。
【００４６】
この汚染水３と除染用吸着材５（以下、吸着材５という。）とを共存させて共存液３０とする。具体的には、吸着材５は袋７内に封入された状態とされている。汚染水３に対して、袋７入りの吸着材５を所定数投入する。そして、図１に示す吸着工程Ｓ１２を行う。
【００４７】
図２に示すように、吸着材５は、無機系の主吸着材であるゼオライト９と、廃ガラス粒及びホウ酸からなるガラス成分１１と、副吸着材としてのハイドロタルサイト１３とが結合材としてのＰＶＡ及び架橋剤によって結合されることによって形成されている。これらのゼオライト９、ガラス成分１１及びハイドロタルサイト１３が結合されることで、吸着材５は、粒径約２〜１０ｍｍ程度の大粒の粒状を呈している。
【００４８】
この吸着材５は、一例として、以下の成分を含んでいる。
ゼオライト９：５５質量％
ハイドロタルサイト１３：５質量％
廃ガラス粒：３２質量％
ホウ酸：８質量％
【００４９】
また、吸着材５の造粒にあたっては、まず、廃ガラス粒を湿式ボールミルによって粉砕した。この後、ホウ酸及びゼオライト９を混合し、さらに湿式ボールミルによって粉砕した。また、パラフィンバインダを所定量混合し、さらに湿式ボールミルによって粉砕し、平均粒径６μｍのスラリーを得た。このスラリーをスプレードライによって造粒し、得られた粉体に１．９質量％のＰＶＡと１．４質量％のＴｉトロエタノールアミネートとを混合し、水平型撹拌造粒機によって造粒した。なお、他の造粒方法を採用することも可能である。
【００５０】
図３に示すように、ゼオライト９は、気孔９ａを有している。この気孔９ａは約０．４ｎｍ程度の大きさである。一方、セシウムイオンの大きさは、約０．１８ｎｍ〜０．２２ｎｍである。このため、各ゼオライト９における各気孔９ａには、多くのセシウムイオンを吸着可能である。
【００５１】
図４に示すように、ハイドロタルサイト１３は、マグネシウムイオンやアルミニウムイオンと水酸化イオンとが結合することによって形成された一対のブルサイト層１３０ａ、１３０ｂと、各ブルサイト層１３０ａ、１３０ｂの間に形成された中間層１３０ｃとで構成され、層状構造をなしている。中間層１３０ｃは、炭酸イオン等の陰イオンと水分子とで形成されている。この中間層１３０ｃに陰イオンが吸着されることで、ハイドロタルサイト１３における静電的なバランスが維持される。
【００５２】
図２に示すように、ガラス成分１１の廃ガラス粒は、建材等に使用された廃材のガラスが粒状に粉砕されることで得られている。
【００５３】
袋７は、分離膜を袋状に加工することによって得られている。この分離膜は水（汚染水３）を透過可能である。
【００５４】
このような袋７入りの吸着材５を汚染水３に投入し、一定時間を経過させることにより、図２の矢印で示すように、共存液３０中において汚染水３が袋７内を透過する。これにより、汚染水３中のセシウムイオンが吸着材５中のゼオライト９に吸着される。また、汚染水３中の水酸化イオンや炭酸イオンは中間層１３０ｃに吸着され、ハイドロタルサイト１３に取り込まれることとなる。
【００５５】
次いで、図１に示す分離工程Ｓ１３を行う。ここでは、図５に示すように、汚染水３中のセシウムイオンを吸着した処理済み吸着材５０を袋７とともに処理済み水１５内から回収する。一方、汚染水３は、除染され、処理済み水１５となる。
【００５６】
処理済み水１５については、濃度測定工程Ｓ１４において、セシウムイオン等の濃度を測定する。この濃度が国や地域等で定められた基準値以下となっていれば、処理済み水１５として、器材の洗浄等に利用可能となる他、河川や海に放流することも可能となる。こうして、汚染水３の除染作業が完了する。一方、この処理済み水１５における濃度が基準値以上であった場合には、上記の共存工程Ｓ１１、吸着工程Ｓ１２及び分離工程Ｓ１３が繰り返して実行される。
【００５７】
また、処理済み吸着材５０については、これらの汚染水３の除染作業と平行しつつ、吸着平衡の確認工程Ｓ１５が行われる。具体的には、処理済み吸着材５０の放射線量の計測が行われ、ゼオライト９におけるセシウムイオンの吸着状況等が計測される。この結果、処理済み吸着材５が吸着平衡に達していないと判断された場合には、この処理済み吸着材５０は、再度、吸着材５として共存工程Ｓ１１において汚染水３に投下される。一方、測定の結果、吸着平衡に達したと判断された処理済み吸着材５０は固化工程Ｓ１６が行われる。
【００５８】
固化工程Ｓ１６では、図６の（Ａ）に示すように、処理済み吸着材５０が回収容器１７内に集められる。そして、処理済み吸着材５０の加熱処理が行われる。この際の加熱温度は、図２に示すガラス成分１１を溶融可能な温度である。これにより、処理済み吸着材５０では、ガラス成分１１がゼオライト９やハイドロタルサイト１３とともに溶融し、図６の（Ｂ）に示すように、塊状の固化体５０ａとなる。
【００５９】
この固化体５０ａでは、溶解したガラス成分１１中にゼオライト９やハイドロタルサイト１３が溶け込むことで、これらが一体化している。このため、固化体５０ａでは、ゼオライト９に吸着したセシウム１３７等が外部に溶出し難くなっている。また、固化体５０ａでは、気孔９ａが消滅し、容積が小さくなっている。
【００６０】
そして、図１に示す最終処分工程Ｓ１７が行われる。すなわち、この固化体５０ａは、図６の（Ｃ）に示すように、複数のガラス管１９内に封入される。この際、各ガラス管１９は、蓋部材２１によって密閉される。こうして、固化体５０ａが封入された各ガラス管１９は、土中に半永久的に埋設される。
【００６１】
以上のように、実施例１の除染方法によれば、共存工程Ｓ１１、吸着工程Ｓ１２及び分離工程Ｓ１３に基づく、汚染水３の除染と、固化工程Ｓ１６に基づく処理済み吸着材５０の処分とを一連の工程として行っている。
【００６２】
この汚染水３の除染に際して用いられる吸着材５は、多孔体であるゼオライト９と、ガラス成分１１と、ハイドロサルタイト１３とが結合材により粒状とされたものであるため、従来の除染方法で用いられていた吸着材と比較して、大粒になっている。このため、処理済み吸着材５０も大粒化している。これにより、分離工程Ｓ１３において、処理済み吸着材５０と処理済み水１５との分離を容易に行うことができる。このため、この除染方法によれば、半永久的に保管する物質、すなわち、固化体５０ａとなる処理済み吸着材５０の量を容易に減らすことができる。
【００６３】
また、吸着材５において、ゼオライト９が採用されていることから、水、すなわち汚染水３との親和性が高くなっている。さらに、ガラス成分１１として廃ガラスを採用していることで、吸着材５の製造コストの低廉化も実現している。
【００６４】
そして、この除染方法では、汚染水３に投下される吸着材５は、水を透過可能な分離膜の袋７に封入され、集合された状態となっている。このため、上記の分離工程Ｓ１３では、処理済み水１５中からその袋７を回収するだけで容易に処理済み吸着材５０と処理済み水１５とを分離させることが可能となっている。
【００６５】
また、汚染水３中では、袋７を介して吸着材５中のゼオライト９にセシウムイオンが好適に吸着されると同時に、ハイドロサルタイト１３に水酸化イオンや炭酸イオンが吸着されることとなる。このように、ハイドロサルタイト１３に水酸化イオンや炭酸イオンが吸着させることにより、ゼオライト９によるセシウムイオンの吸着が促進されることとなる。
【００６６】
さらに、処理済み吸着材５０は、所定量のガラス成分１１を有していることから、固化工程Ｓ１６における加熱によって、ゼオライト９やハイドロサルタイト１３とともに溶融して、粒状の処理済み吸着材５０は、容易に塊状の固化体５０ａになる。このため、固化体５０ａを取り扱い易くなり、ガラス管１９に対する固化体５０ａの封入及び土中への埋設が容易となっている。
【００６７】
したがって、実施例１の汚染水３の除染方法によれば、処理済み吸着材５０及び固化体５０ａの保管コストの低廉化を実現可能である。また、この除染方法によれば、迅速かつ容易に汚染水３を除染することが可能である。
【００６８】
また、この除染方法では、処理済み吸着材５０の放射線量を計測し、処理済み吸着材５０が吸着平衡に達していなければ、共存工程Ｓ１１で吸着材５として汚染水３に再度投下される。このため、汚染水３の除染に用いる吸着材５の総量を削減することが可能となっており、汚染水３の除染に必要なコストを低廉化させることが可能となっている。
【００６９】
（実施例２）
実施例２の汚染土壌の除染方法は、図７に示す流れ図に沿って実行される。以下、詳細に説明する。
【００７０】
まずスラリー調製及び共存スラリー工程Ｓ２１を行う。ここでは、図８の（Ａ）に示すように、浄化槽１内に汚染土壌２３と、所定量の洗浄水２５と、吸着材５とを投入する。この汚染土壌２３は倒壊した原子力発電所近郊の田畑等の土壌である。このため、土壌中にはセシウム１３７等が多く存在し、人体や農作物等にとって極めて有害な状態となっている。また、洗浄水２５は、放射線量が所定値以下とされた処理済み水３５である。この処理済み水３５については後述する。なお、放射線量が所定値以下とされた処理済み水３５が存在しない場合には、通常の水を使用する。一方、吸着材５は、実施例１の除染方法において用いられたものと同一であり、この吸着材５は貯留タンク５ａ内に充填されている。
【００７１】
これらの汚染土壌２３、洗浄水２５及び吸着材５とを浄化槽１中で混合させる。これにより、同図の（Ｂ）に示す共存スラリー２７を得る。この共存スラリー２７中では、汚染土壌２３と洗浄水２５と吸着材５とが共存した状態となっている。また、共存スラリー２７中における放射性元素は、上記の汚染水３と同様、水酸化イオン、炭酸イオン等の陰イオンと分離した陽イオンとして存在していると考えられる。この除染方法では、スラリー調整工程と共存スラリー工程とを同時に行っている。なお、事前に汚染土壌２３と洗浄水２５とからなるスラリーを調整した後、このスラリーに吸着材５を混合して共存スラリー２７としても良い。
【００７２】
そして、図７に示す吸着工程Ｓ２２を行う。この共存スラリー２７の状態で一定時間を経過させることにより、共存スラリー２７中のセシウムイオンが吸着材５中のゼオライト９に吸着される。また、共存スラリー２７中の水酸化イオンや炭酸イオンは、図４に示すハイドロタルサイト１３の中間層１３０ｃに吸着され、ハイドロタルサイト１３に吸着されることとなる。
【００７３】
次いで、共存スラリー２７に対する第１分離工程Ｓ２３を行う。具体的には、まず、図９に示すように、脱水プレス機２９を用意する。この脱水プレス機２９は公用品と同様であり、脱水プレス機本体２９ａと、脱水プレス機本体２９ａに接続された分離用タンク２９ｂとを備えている。この分離用タンク２９ｂ内に共存スラリー２７を投入する。次いで脱水プレス機２９を作動させることにより、分離用タンク２９ｂ内の共存スラリー２７が順次、脱水プレス機本体２９ａへと送られる。
【００７４】
脱水プレス機本体２９ａに送られた共存スラリー２７は、脱水プレス機本体２９ａ内において、高圧力で加圧され、脱水される。これにより、同図の（Ｂ）に示すように、共存スラリー２７は、処理済み水３５と、処理済み吸着材５０と処理済み土壌３１とからなるケーキ３３とに分離される。
【００７５】
ここで、処理済み水３５は除染された水である。処理済み吸着材５０は、共存スラリー２７内におけるセシウムイオンや水酸化イオン等が吸着材５中のゼオライト９やハイドロサルタイト１３に吸着されたものである。また、処理済み土壌３１は除染された土壌である。
【００７６】
処理済み水３５については、濃度測定工程Ｓ２４において、セシウムイオン等の濃度を測定する。この濃度が基準値以下であれば、上記のように、放流したり、処理済み水３５を洗浄水２５として再利用する。なお、濃度が基準値以上であった場合には、実施例１における汚染水３として、図１に示す実施例１の除染方法に沿って除染されることとなる。
【００７７】
また、この処理済み水３５の濃度の測定と平行して、第２分離工程Ｓ２５を行う。具体的には、図１０の（Ａ）に示すように、篩装置３７を用意する。この篩装置３７は公用品が採用されている。この篩装置３７にケーキ３３を投入する。次いで、篩装置３７を作動させることにより、ケーキ３３に対する分級を行う。これにより、同図の（ｂ）に示すように、処理済み土壌３１と処理済み吸着材５０とに分離される。
【００７８】
処理済み吸着材５０と分離された処理済み土壌３１に対しては、図１１に示すように、加熱等による乾燥が行われる。これにより、処理済み土壌３１中の水分が蒸発され、処理済み土壌３１は除染されて再生された土壌３９とされる。なお、処理済み土壌３１の乾燥は、送風や自然乾燥等によって行っても良い。
【００７９】
また、処理済み土壌３１と分離された処理済み吸着材５０に対しては、実施例１の除染方法と同様、吸着平衡の確認工程Ｓ２６が行われる。そして、吸着平衡に達していない処理済み吸着材５０は、再度、吸着材５としてスラリー調製・共存スラリー工程Ｓ２１において再利用される。また、測定の結果、吸着平衡に達したと判断された処理済み吸着材５０については、実施例１の除染方法と同様、固化工程Ｓ２７が行われ、固化体５０ａとされる。そして、固化体５０ａは、最終処分工程Ｓ２８において、ガラス管１９に封入されて土中に半永久的に埋設される（図６参照）。
【００８０】
この汚染土壌２３の除染に際して用いられる吸着材５についても、実施例１と同様に大粒となっている。このため、第１、２分離工程Ｓ２３、Ｓ２５において、処理済み吸着材５０と処理済み水３５と処理済み土壌３１との分離を容易に行うことができる。この際、第１分離工程Ｓ２３では、脱水プレス機２９による脱水プレスによって、共存スラリー２７をケーキ３３と処理済み水３５とに分離させている。ここで、上記のように処理済み吸着材５０が大粒化していることから、処理済み水３５のみを好適に回収することが可能となっている。また、同じく処理済み吸着材５０が大粒化していることから、第２分離工程Ｓ２５での篩装置３７による処理済み吸着材５０と処理済み土壌３１との分級も容易となっている。これにより、固化体５０ａとなる処理済み吸着材５０の量を容易に減らすことができる。このため、実際に土壌として利用できる除染土壌３９の割合をより大きくすることが可能となっている。他の作用効果は実施例１と同様である。
【００８１】
したがって、実施例２の除染方法によれば、処理済み吸着材５０及び固化体５０ａの保管コストの低廉化を実現可能であるとともに、土壌不足を回避することができる。また、この除染方法によれば、迅速かつ容易に汚染土壌２３を除染することが可能である。
【００８２】
以上において、本発明を実施例１、２に即して説明したが、本発明は上記実施例１、２に制限されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更して適用できることはいうまでもない。
【００８３】
例えば、実施例１の汚染水の除染方法について、専用の装置により自動的に行っても良い。この場合、この装置は、共存工程Ｓ１１を自動で実施可能な共存工程手段と、吸着工程Ｓ１２を自動で実施可能な吸着工程手段と、分離工程Ｓ１３を自動で実施可能な分離工程手段と、固化工程Ｓ１６を自動で実施可能な固化工程手段とを備えていることが好ましい。
【００８４】
また、実施例２の汚染土壌の除染方法についても、専用の装置により自動的に行っても良い。この場合、この装置は、スラリー調製工程を自動で実施可能なスラリー調製工程手段と、共存スラリー工程を自動で実施可能な共存スラリー工程手段と、第１分離工程Ｓ２３を自動で実施可能な第１分離工程手段と、第２分離工程Ｓ２５を自動で実施可能な第２分離工程手段と、固化工程Ｓ２７を自動で実施可能な固化工程手段とを備えていることが好ましい。特に、第１分離工程手段は脱水プレス機２９であることが好ましく、第２分離工程手段は篩装置３７であることが好ましい。
【００８５】
さらに、実施例１の汚染水の除染方法において、袋７を使用せず、汚染水３中に吸着材５を直接投入して共存させても良い。この場合、共存液３０の分離は遠心分離機等によって行うことができる。このように、遠心分離機等によって処理済み水１５と処理済み吸着材５０を分離させる場合であっても、上記のように処理済み吸着材５０が大粒であることから、処理済み水１５との分離は容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
本発明は、放射性元素によって汚染された汚染水や汚染土壌の除染に利用可能である。
【符号の説明】
【００８７】
３…汚染水
５…吸着材（除染用吸着材）
７…袋
９…ゼオライト（主吸着材）
１１…ガラス成分
１５…処理済み水
２３…汚染土壌
２５…洗浄液
２７…共存スラリー
３０…共存液
３１…処理済み土壌
３３…ケーキ
３５…処理済み水
５０…処理済み吸着材
５０ａ…固化体
Ｓ１…共存工程
Ｓ２１…スラリー調製・共存スラリー工程
Ｓ２、Ｓ２２…吸着工程
Ｓ１３…分離工程
Ｓ２３…第１分離工程
Ｓ２５…第２分離工程
Ｓ１６、Ｓ２７…固化工程
【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】
2013079846.tif 000009
【図８】
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【図９】
2013079846.tif 000011
【図１０】
2013079846.tif 000012
【図１１】
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