(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質により汚染され油が混入した土砂や焼却灰などの粉粒体を効率よく除染する方法を提供する。【解決手段】遊離塩素を含んだ水溶液とセラミックを接触させて得られる触媒反応を利用したセラミック触媒水を生成する触媒水生成手段１、ベンチュリの構造を有しノズルからセラミック触媒水を高圧噴射させるとともにその下流側に設けた枝管から汚染粉粒体を吸引することによりセラミック触媒水とミキシングしてセラミック触媒水との混合汚染粉粒体を移送する吸引移送手段４、混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水に分離処理する分離処理手段５、６、汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトと接触させて放射性物質を吸着させて除染を行う除染処理手段７を備え、放射性物質により汚染された汚染粉粒体の除染を行う。【選択図】図１
2013160631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質により汚染された汚染粉粒体の除染を行う粉粒体除染処理方法であって、
遊離塩素を含んだ水溶液とセラミックを接触させて得られる触媒反応を利用したセラミック触媒水を生成して、
ベンチュリの構造を有する吸引移送手段のノズルから前記セラミック触媒水を高圧噴射させるとともにその下流側に設けた枝管から前記汚染粉粒体を吸引することにより前記セラミック触媒水とミキシングし、
前記ミキシングされた前記セラミック触媒水との混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水に分離処理して、
前記分離処理された汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトと接触させて前記汚染排水中の前記放射性物質を前記ナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着させて除染を行うことを特徴とする粉粒体除染処理方法。
【請求項２】
放射性物質により汚染された汚染粉粒体の除染を行う粉粒体除染処理システムであって、遊離塩素を含んだ水溶液とセラミックを接触させて得られる触媒反応を利用したセラミック触媒水を生成する触媒水生成手段と、
ベンチュリの構造を有しノズルから前記触媒水生成手段により生成されたセラミック触媒水を高圧噴射させるとともにその下流側に設けた枝管から前記汚染粉粒体を吸引することにより前記セラミック触媒水とミキシングして前記セラミック触媒水との混合汚染粉粒体を移送する吸引移送手段と、
前記吸引移送手段により移送された前記混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水に分離処理する分離処理手段と、
前記分離処理手段により分離処理された汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトと接触させて前記汚染排水中の前記放射性物質を前記ナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着させて除染を行う除染処理手段と
を備えたことを特徴とする粉粒体除染処理システム。
【請求項３】
前記ナトリウム形テニオライトは、亜急性チタン、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、白雲母、黒雲母、金雲母、ソーダ雲母、粘土を混練し造粒して焼成したものであることを特徴とする請求項１記載の粉粒体除染処理方法または請求項２記載の粉粒体除染処理システム。
【請求項４】
前記水酸化アパタイトは、リン鉱石、消石灰、ＢａＺｒＯ3 、ＭｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 を混練し造粒して焼成したものであることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の粉粒体除染処理方法または粉粒体除染処理システム。
【請求項５】
前記分離処理された粉粒体を前記汚染粉粒体として前記枝管から吸引することにより繰り返し除染処理を行うことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の粉粒体除染処理方法または粉粒体除染処理システム。
【請求項６】
前記分離処理手段は、透過膜を用いて前記吸引移送手段より移送された前記混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水とに分離処理するものであることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の粉粒体除染処理システム。
【請求項７】
前記分離処理手段は、攪拌処理して移送する攪拌処理槽と前記攪拌処理槽より攪拌移送された前記混合汚染粉粒体を沈殿処理して上澄み水を汚染排水として分離する沈殿処理槽とを有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の粉粒体除染処理システム。
【請求項８】
前記分離処理手段は、前記セラミック触媒水を供給して前記混合汚染粉粒体と攪拌する手段を有することを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の粉粒体除染処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質により汚染された汚染粉粒体の除染を行う粉粒体除染処理方法および除染処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月１１日の東日本大震災を端緒として発生した東京電力福島第１原子力発電所の事故は、放射性物質を東北地方から関東地方、さらに広域に拡散させた。その結果、広範な地域において、放射性物質により地表や建造物、植物、さらには河川水や津波による瓦礫などが汚染されることになり、その除染が大きな問題となった。
【０００３】
放射性物質により汚染され高い放射線量が計測された地表では、数cmの厚さで土壌を剥ぎ取ることにより、かなり放射線量が低下して除染効果のあることが確認されている。しかし、例えば放射性物質セシウム１３７の半減期は３０年と長い。そのため、剥ぎ取った放射線量の異常に高い汚染土壌が生活に支障のない放射線量に減衰するまでは非常に長い年月を要し、剥ぎ取った汚染土壌の保管、処分が問題となる。
【０００４】
地表や建造物等に堆積した放射性物質は、また、建物の屋根や壁面を洗い流しても降雨とともに河川や下水に流れ込み、河川水や下水も汚染され、放射性物質により汚染された汚泥が排水処理場等から排出される。このような放射性物質により汚染された汚泥の処分も問題となる。
【０００５】
また、東日本大震災の被災地には、膨大な瓦礫が排出されているが、この瓦礫のうち、選別され焼却される瓦礫は、その膨大な量から各地の自治体に分散しないと処理しきれないのが実情である。一般の焼却灰は、セメントに再利用されるが、瓦礫の排出された地域によっては、高い放射線量が検出されている。そのため、この汚染地域から排出された瓦礫の焼却灰は、セメントに再利用することができず、この保管、処分も問題となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−２３３３０７号公報
【特許文献２】特開２００９―２４４０８９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本海水学会誌  第４８巻  第６号（１９９４）第４２７−４３０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
放射性物質により汚染された廃液から放射性物質を除去するものとして、例えば放射性廃液を減圧蒸留して残渣と蒸留液とに分留し、残渣に放射性物質を含有させることにより除去する方法及び装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
また、放射性汚染水を処理するものとして、イオン交換樹脂を収容する処理槽に放射性汚染水を循環させ、放射性核種を含むイオン性汚染物質を効率よく除去できるようにした処理装置及び方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【００１０】
さらに、ナトリウム形テニオライトが優れたセシウムイオン除去特性を有し、セシウム
イオンの選択的分離除去剤としての利用が期待されることが示唆されている（例えば、非特許文献１参照）。
【００１１】
今回の東日本大震災を端緒として発生した原子力発電所の事故では、放射性物質により汚染された処理物がさまざまな形態で排出された。これらの中でも、除染のために剥ぎ取った土壌（土砂）、汚泥や瓦礫の焼却灰の量は膨大であり、その処分のための廃棄場所としての仮置き場や恒久的な留置場所の確保が困難の状況にある。
【００１２】
しかし、上記提案されている従来の技術では、このような放射性物質により汚染された大量の土砂や焼却灰を効率的に除染することができない。しかも、災害により排出された土砂や焼却灰には、油が混入したものもあり、単なる水による洗浄では、十分な洗浄ができないという問題もある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上記の課題を解決するものであって、放射性物質により汚染され油が混入した土砂や焼却灰などの粉粒体を効率よく除染できるようにするものである。
【００１４】
そのために本発明は、放射性物質により汚染された汚染粉粒体の除染を行う粉粒体除染処理方法であって、遊離塩素を含んだ水溶液とセラミックを接触させて得られる触媒反応を利用したセラミック触媒水を生成して、ベンチュリの構造を有する吸引移送手段のノズルから前記セラミック触媒水を高圧噴射させるとともにその下流側に設けた枝管から前記汚染粉粒体を吸引することにより前記セラミック触媒水とミキシングし、前記ミキシングされた前記セラミック触媒水との混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水に分離処理して、前記分離処理された汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトと接触させて前記汚染排水中の前記放射性物質を前記ナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着させて除染を行うことを特徴とする。
【００１５】
また、放射性物質により汚染された汚染粉粒体の除染を行う粉粒体除染処理システムであって、遊離塩素を含んだ水溶液とセラミックを接触させて得られる触媒反応を利用したセラミック触媒水を生成する触媒水生成手段と、ベンチュリの構造を有しノズルから前記触媒水生成手段により生成されたセラミック触媒水を高圧噴射させるとともにその下流側に設けた枝管から前記汚染粉粒体を吸引することにより前記セラミック触媒水とミキシングして前記セラミック触媒水との混合汚染粉粒体を移送する吸引移送手段と、前記吸引移送手段により移送された前記混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水に分離処理する分離処理手段と、前記分離処理手段により分離処理された汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトと接触させて前記汚染排水中の前記放射性物質を前記ナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着させて除染を行う除染処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００１６】
さらに、前記ナトリウム形テニオライトは、亜急性チタン、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、白雲母、黒雲母、金雲母、ソーダ雲母、粘土を混練し造粒して焼成したものであることを特徴とし、前記水酸化アパタイトは、リン鉱石、消石灰、ＢａＺｒＯ3 、ＭｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 を混練し造粒して焼成したものであることを特徴とし、前記分離処理された粉粒体を前記汚染粉粒体として前記枝管から吸引することにより繰り返し除染処理を行うことを特徴とする。
【００１７】
また、粉粒体除染処理システムにおいて、前記分離処理手段は、透過膜を用いて前記吸引移送手段より移送された前記混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水とに分離処理するものであることを特徴とし、前記分離処理手段は、攪拌処理して移送する攪拌処理槽と前記攪拌処理槽より攪拌移送された前記混合汚染粉粒体を沈殿処理して上澄み水を汚染排水とし
て分離する沈殿処理槽とを有することを特徴とし、前記分離処理手段は、前記セラミック触媒水を供給して前記混合汚染粉粒体と攪拌する手段を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、まず、セラミック触媒水を高圧噴射させるとともにその下流側に設けた枝管から汚染粉粒体を吸引することによりセラミック触媒水とミキシングするので、汚染粉粒体に混入、付着している種々の油（潤滑油、タービン油、重油等）を分解して放射性物質により汚染された汚染粉粒体を効率よく洗浄することができる。そして、洗浄された粉粒体とその洗浄に伴い汚染された汚染排水とを分離し、分離した汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに通過接触させることにより、粉粒体の洗浄により汚染排水中に含まれた放射性物質をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着させるので、粉粒体を洗浄し、その洗浄により汚染された排水の除染を効率よく行なうことができる。その結果、放射性物質を吸着したナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトを産業廃棄物として処分する場合にも、汚染粉粒体より大幅にその処分量を凝縮し減量することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る粉粒体除染処理システムの実施の形態を説明する図である。
【図２】本発明に係る粉粒体除染処理システムによる除染処理前の試料の検査成績の例を説明する図である。
【図３】本発明に係る粉粒体除染処理システムによる除染処理後の試料の検査成績の例を説明する図である。
【図４】本発明に係る粉粒体除染処理システムによる除染処理後の排水の検査成績の例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。図１は本発明に係る粉粒体除染処理システムの実施の形態を説明する図であり、１はメカセラ装置、２は高圧ポンプ、３はホッパー、４はエジェクター、５、６は分離処理槽、７は除染装置、８は井水タンク、９は塩素注入装置、１０は真空ポンプ、５１、５２は透過膜、７１は除染粒体カゴを示す。
【００２１】
メカセラ装置１は、機能セラミックの粒体に遊離塩素を含んだ水溶液を通過接触させて得られる触媒反応を利用したセラミック触媒水（メカセラ水）を生成する触媒水生成手段である。メカセラ装置１には、機能セラミックの粒体を収容し、井水タンク９からの井水に塩素注入装置１０から次亜塩素酸ソーダ又は塩素が注入された遊離塩素を含んだ水溶液が導入される。
【００２２】
高圧ポンプ２は、メカセラ装置１で生成されたセラミック触媒水をエジェクター３に高圧で導入するものであり、ホッパー３は、地表から剥ぎ取った土壌（土砂）、地表や壁、屋根の面から削り取った粉末、下水処理場からの汚泥や瓦礫等の焼却灰、その他の放射性物質により汚染された汚染粉粒体や液状体を収容してエジェクター３の枝管に供給するものである。
【００２３】
エジェクター４は、ベンチュリの構造を有し、高圧ポンプ２によりメカセラ装置１で生成されたセラミック触媒水を導入してノズルから高圧噴射させるとともに、その下流側に設けた枝管からホッパー３に収容された汚染粉粒体を吸引してミキシングするものであり、汚染粉粒体をセラミック触媒水とミキシングしてセラミック触媒水との混合汚染粉粒体を移送する吸引移送手段である。
【００２４】
分離処理槽５、６は、セラミック触媒水との混合汚染粉粒体をセラミック触媒水により洗浄された粉粒体とその洗浄により放射性物質の混入した汚染排水とに分離する分離処理手段である。分離処理槽５は、透過膜５１を設けて、エジェクター４でミキシングされ移送されたセラミック触媒水との混合汚染粉粒体を洗浄された土砂等の荒目の粉粒体と細かい汚泥を含む汚染洗浄水とに分離するものである。透過膜５１を透過した細かい汚泥を含む汚染洗浄水は真空ポンプ１０で分離処理槽６に移送される。分離処理槽６は、透過膜６１を設けて、分離処理槽５で分離された細かい汚泥を含む汚染洗浄水をさらに細かい汚泥と汚染洗浄水とに分離するものであり、透過膜６１を透過した汚染洗浄水は真空ポンプ１０で除染装置７に移送される。
【００２５】
除染装置７は、多孔質のナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトのセラミックの粒体を収容した除染粒体カゴ７１を設け、汚染粉粒体を洗浄して分離処理槽６で分離された汚染洗浄水、つまり放射性物質が混入した汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに通過接触させて汚染排水中の放射性物質を前記ナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着させ除染を行う除染処理手段である。
【００２６】
メカセラ装置１は、例えば概略次のような構成のものが使用される（例えば、特許第３６４１４７０号明細書「機能セラミックの触媒水を用いた排液処理システム」、特許第３５３７０８５号明細書「スーパーオキサイドイオン発生法」、特許第３６８６０６０号明細書「汚染混合水の処理方法及びシステム」参照）。このメカセラ装置１は、天井付近に給水部、散水ノズルを、底付近に排水部をそれぞれ有し、内部に複数の機能セラミックの粒体を混合して収容したカゴを多段に配置した処理タンクで構成される。
【００２７】
メカセラ装置１の給水部には、井水タンク８からの井水に塩素注入装置９から次亜塩素酸ソーダ（ＮａＣｌＯ）を注入した１〜３ｐｐｍ程度の濃度の次亜塩素酸ソーダ水溶液が導入される。そして、次亜塩素酸ソーダ水溶液が散水ノズルから機能セラミックの粒体の上にシャワリングされ、機能セラミックの粒体と通過接触するときに触媒作用によりセラミック触媒水が生成され、排水部から取り出される。
【００２８】
従来より、鉄の原料や研磨材、セラミックなど工業的に使用されている酸化鉄は、４酸化３鉄（Ｆｅ3 Ｏ4 ）であり、この４酸化３鉄は、特に遠赤外線の発生効率がよいことから遠赤外セラミックとして使われていることで良く知られている。他方、酸化第２鉄（Ｆｅ2 Ｏ3 ）は、陶磁器の釉薬、うわぐすりとして使われている。本実施形態の機能セラミックの粒体は、後者の酸化第２鉄を含むものであり、バインダーとして樹脂やガラスを使用し、少なくとも、酸化第２鉄を含む複数の金属酸化物を組み合わせて焼結してなる複数種の粒体を混合したものである。
【００２９】
メカセラ装置１には、例えば第１の粒体、第２の粒体、第３の粒体からなる成分濃度の異なる複数種の粒体を機能セラミックの粒体としてカゴに混合収容し、これを数段に重ねて着脱交換可能に配置される。これらの各粒体の実施例は次のようなものである。各粒体は、各原料を所定の割合でミキシング混合し混練して造粒したものを、例えば８０℃で１２時間かけて乾燥させた後、１１５０℃〜１６００℃で２４時間かけて焼成した。そして、第１の粒体は、２５φの球で、酸化第２鉄、モリブデン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素を含む金属酸化物を組み合わせて焼結し、第２の粒体は、１５φの球で、酸化第２鉄、マンガン、コバルト、チタン、マグネシウム、アルミニウム、カリウム、ジルコニウム、珪素を含む金属酸化物を組み合わせて焼結し、第３の粒体は、１５φの球で、酸化アルミニウム、ジルコニア、珪藻土、チタン酸バリウムを含む金属酸化物を組み合わせて焼結した。また、全重量を２５ｋｇとすると、その内訳は、例えば第１及び第２の粒体と第３の粒体との比率を９５対５、第１の粒体と第２の粒体との比率を７対３とした。つまり、第１の粒体を約１６．５２５ｋｇ、第２
の粒体を７．１２５ｋｇ、第３の粒体を１．２５０ｋｇとした。
【００３０】
各原料の混合割合は、第１の粒体を、Ａｌ2 Ｏ3 ：１３．３、Ｆｅ2 Ｏ3 ：１９．０、ＴｉＯ2 ：２０．０、ＭｇＯ：４．０、Ｋ2 Ｏ：０．７、ＺｒＯ2 ：５．０、ＣｏＯ：１５．０、ＳｉＯ2 ：１１．０、ＭｏＯ2 ：１２．０とし、第２の粒体を、Ａｌ2 Ｏ3 ：２６．５、Ｆｅ2 Ｏ3 ：２１．２、ＴｉＯ2 ：５．０、ＭｇＯ：４．２、Ｋ2 Ｏ：０．７、ＺｒＯ2 ：５．０、ＭｎＯ：５．０、ＣｏＯ：７．３、ＳｉＯ2 ：２５．１とし、第３の粒体を、セルメン、珪石、カオリン、粘土を基礎原料として、ＺｒＯ2 ：５．０、ＣｕＯ：１０．０、Ａｌ2 Ｏ3 ：１０．０、ＢａＴｉＯ3 ：２０．０、ＳｉＯ2 ：３８．０とした。
【００３１】
これら機能セラミックの粒体は、成分濃度を制御し、原子パーセントを変えることにより、イオンの反応の効率を良くすることができ、第１の粒体では、特に殺菌、脱臭作用に顕著な効果を有し、第２の粒体では、油分解、殺菌作用に顕著な効果を有し、第３の粒体では、油分解作用に顕著な効果を有することが確認された。また、第１の粒体と第２の粒体とを混合させると、第１の粒体と第２の粒体とは、成分濃度が違うためお互いに反応しあい、イオンの発生の効率がよくなり、さらに、第３の粒体を少量追加することにより、油分解がより進むことも実証されている。しかも、第３の粒体は、凝結作用が強く、分子をフロック状に形成し、油分を親水、親油性にする作用がある。そのため、汚泥の沈降速度が早くなる効果も、排水処理場で多数確認されている。つまり、有機分解する働きがよくなるので、水質の改善に寄与し、油の酸化臭を除去して脱臭効果をさらによくすることにつながっている。このことは、長年の機能セラミックの研究にわたる経験と繰り返し試験によるものであり、この経験値により、脱臭、水質改善等に応用して各粒体の比率基準が決定される。したがって、成分濃度を制御し、さらに第１〜第３の粒体の混合比率を変えることにより、処理目的に応じた効果を高めることができる。
【００３２】
上記機能セラミックによる触媒作用は、遊離塩素を含んだ水溶液と機能セラミックを接触させて得られる触媒反応を利用した技術である。ＮａＣｌＯは、通常アルカリ性の溶液となっているため、ＣｌＯ- （次亜塩素酸イオン）が安定している。
【００３３】
［化１］
ＮａＣｌＯ  →  Ｎａ+ ＋ＣｌＯ- 
これを処理水に添加すると、希釈されて中性溶液となるので、次のように反応が進む。
【００３４】
［化２］
Ｈ+ ＋ＣｌＯ-   →  ＨＣｌＯ
Ｎａ+ ＋ＯＨ-   →  ＮａＯＨ
さらに、次のようにＨＣｌＯ（次亜塩素酸）が分解され、発生期の酸素を生成する。
【００３５】
［化３］
ＨＣｌＯ  →  ＨＣｌ＋［Ｏ］
次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）は、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ- ）より、３００倍以上の酸化力があり、さらに［化３］にある［Ｏ］は強力な酸化作用のある発生期の酸素である。上記のように次亜塩素酸ナトリウム溶液を水に溶かした時は、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が生じ、強力な酸化機能を発揮することは良く知られているが、それ以外に、塩素は光（紫外線）によって活性化されラジカルという極めて反応性の高い状態になり酸化力が高まることも知られている。さらに、Ｆｅ2 Ｏ3 などが含まれ、これらのエネルギー作用によりヒドロキシラジカル（ＨＯ・ラジカル）が生成されていると推測される。
【００３６】
油には一般に生体の有している脂肪（トリアシルグリセリド）と鉱物油（炭化水素、ハ
イドロカーボン、一般的には原油中に存在し、種々の場面で有効利用されている）に分けることができる。生体の持つ脂肪の分解は、まず加水分解されてグリセロールと脂肪酸になり、その後脂肪性の長鎖脂肪酸は上記β酸化のような機構で分解が進行する。一般に、ヒドロキシラジカルのような非常にエネルギーの高い反応種が酸素原子を分子に付与したり、ヒドロキシラジカル基を分子に与えたりして分解の糸口を作る。すなわち、酸素原子が導入されると、その分子つまりはその物質としては反応性が増し、生物が恒常的に持つ代謝機能（脂肪酸のβ酸化機構が一般的）により分解が進行し、水溶性の酢酸（生体の中にあってはアセチルＣｏＡエステルになっている）や二酸化炭素にまで分解され、完全に分解・浄化される（バイレメディエーション）。このメカニズムにより分解されにくい鉱物油においても、生体が関与しなくともヒドロキシラジカルのような活性酸素が存在すると、油がまず酸素化されるかラジカル化され、一旦そのような糸口ができると、その後は一般的なラジカル分解反応として連鎖的に分解が進行する。
【００３７】
次亜塩素酸ソーダ又は塩素に、さらに明礬を加えて注入した水溶液を機能セラミックの粒体に通過接触させると、その効果はより向上することが確認され、機能セラミックの粒体に通過接触させた触媒水でなく、明礬処理だけでも相当の効果が得られることも水産加工処理試験結果により確認されている。
【００３８】
除染装置７は、例えば概略次のような構成のものが使用される。天井付近に排水部を、底付近に給水部をそれぞれ有し、メカセラ装置１と同様、内部に多孔質のナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトのセラミックの粒体を混合して収容したカゴを多段に配置した処理タンクで構成される。そして、底付近の給水部に分離処理槽６から真空ポンプ１０で汚染排水が導入され、除染された排水が天井付近の排水部から井水タンク８に移送される。汚染排水は、底付近の給水部から天井付近に排水部までの間において多段に配置したカゴに収容されたナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトの粒体に通過接触することにより、汚染粉粒体を洗浄して汚染排水に混入した放射性物質がナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着し、除染された排水が取り出される。
【００３９】
ナトリウム形テニオライトの粒体は、原料として、例えば亜急性チタンを２０％、リン酸アルミニウムとリン酸カルシウムを５５％、粘土を２５％に対して、雲母（白雲母、黒雲母、金雲母、ソーダ雲母）を１％の割合で用い、これらを混練、造粒して焼成した。４４kgのナトリウム形テニオライトの粒体とする場合には、亜急性チタンを８kg、リン酸アルミニウムとリン酸カルシウムを２２kg、粘土を１０kg、計４０kgとした場合、白雲母、黒雲母、金雲母、ソーダ雲母はそれぞれ１kg、計４kgの雲母を用い、これらを混練、造粒して焼成した。水酸化アパタイトの粒体は、原料として、例えばリン鉱石ＰＯ4 を２５％、消石灰２５％、ＢａＺｒＯ3 を２０％、ＭｎＯを２０％、Ａｌ2 Ｏ3 を１０％の割合で用い、これらを混練、造粒して焼成した。ナトリウム形テニオライトは、特にセシウムイオン選択性を示しセシウムイオンの選択的分離除去剤となり、水酸化アパタイトも酸性リン酸塩類として層状構造を持ち、イオン交換体となって、放射性物質を吸着して、放射性物質が混入した汚染排水に対して除染効果を発揮する。
【００４０】
図２は本発明に係る粉粒体除染処理システムによる除染処理前の試料の検査成績の例を説明する図、図３は本発明に係る粉粒体除染処理システムによる除染処理後の試料の検査成績の例を説明する図、図４は本発明に係る粉粒体除染処理システムによる除染処理後の排水の検査成績の例を説明する図である。
【００４１】
下水処理場汚泥焼却灰を放射性物質により汚染された汚染粉粒体として本発明に係る粉粒体除染処理システムにより処理した具体的な検査成績の結果について説明する。除染処理前の試料である下水処理場汚泥焼却灰では、図２に示すように放射性セシウム１３４、１３７についてそれぞれ４１６（Ｂｇ／ｋｇ）、４８１（Ｂｇ／ｋｇ）が検出された。こ
れを試料として本発明に係る粉粒体除染処理システムにより処理したところ、除染処理後の試料である汚泥焼却灰では、図３に示すように放射性セシウム１３４、１３７についてそれぞれ２３６（Ｂｇ／ｋｇ）、３０４（Ｂｇ／ｋｇ）まで除染された。また、除染処理後の排水も、図４に示すように放射性セシウム１３４、１３７についてそれぞれ２３（Ｂｇ／ｋｇ）、２９（Ｂｇ／ｋｇ）と僅かしか検出されなかった。
【００４２】
本実施形態の発明によれば、それぞれ４５kgずつナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトを収容した除染装置７に対し、少なくとも数十トンの下水処理場汚泥焼却灰の除染を行なうことができた。したがって、下水処理場汚泥焼却灰を産業廃棄物として処分するのに対し、下水処理場汚泥焼却灰に本発明の除染処理を実施し、放射性物質を吸着したナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトを産業廃棄物として処分することにすると、産業廃棄物の処分量は大幅に削減することができる。
【００４３】
なお、本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施の形態において、分離処理手段として、分離処理層５、６のうち、前段は、エジェクター４でミキシングされ移送されたセラミック触媒水との混合汚染粉粒体をさらに攪拌する攪拌処理層とし、後段は、沈殿処理して上澄み水を汚染排水として分離することにより汚染排水と沈殿物（洗浄された粉粒体）とに分離する沈殿処理層としてもよい。
【００４４】
エジェクター４のミキシングにより十分な汚染粉粒体の洗浄効果が得られる場合には、分離処理層５又は６のみで分離処理手段を構成してもよいし、攪拌処理槽を省いてもよい。また、攪拌処理層を採用する場合、攪拌処理層にもセラミック触媒水を供給するように構成してもよい。このことにより、セラミック触媒水と汚染粉粒体とがさらに効率よくミキシングされるので、攪拌処理の段階における洗浄効果をより高めることができる。
【００４５】
上記いずれの構成においても、１回の洗浄処理で汚染粉粒体の洗浄効果が十分でない場合には、洗浄した粉粒体や汚泥、沈殿物を再度ホッパー３に移送し汚染粉粒体として数回繰り返して再洗浄処理を行うようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４６】
１…メカセラ装置、２…高圧ポンプ、３…ホッパー、４…エジェクター、５、６…分離処理槽、７…除染装置、８…井水タンク、９…塩素注入装置、１０…真空ポンプ、５１、５２…透過膜、７１…除染粒体カゴ
【図１】
2013160631.tif 000003
【図２】
2013160631.tif 000004
【図３】
2013160631.tif 000005
【図４】
2013160631.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月1日(2012.3.1)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
ナトリウム形テニオライト（雲母セラミック）の粒体は、原料として、例えば亜急性チタンを２０％、リン酸アルミニウムとリン酸カルシウムを５５％、粘土を２５％に対して、雲母（白雲母、黒雲母、金雲母、ソーダ雲母）を１％の割合で用い、これらを混練、造粒して焼成した。４４kgのナトリウム形テニオライトの粒体とする場合には、亜急性チタンを８kg、リン酸アルミニウムとリン酸カルシウムを２２kg、粘土を１０kg、計４０kgとした場合、白雲母、黒雲母、金雲母、ソーダ雲母はそれぞれ１kg、計４kgの雲母を用い、これらを混練、造粒して焼成した。水酸化アパタイトの粒体は、原料として、例えばリン鉱石ＰＯ4 を２５％、消石灰２５％、ＢａＺｒＯ3 を２０％、ＭｎＯを２０％、Ａｌ2 Ｏ3 を１０％の割合で用い、これらを混練、造粒して焼成した。ナトリウム形テニオライトは、特にセシウムイオン選択性を示しセシウムイオンの選択的分離除去剤となり、水酸化アパタイトも酸性リン酸塩類として層状構造を持ち、イオン交換体となって、放射性物質を吸着して、汚染排水について除染効果を発揮する。
【手続補正書】
【提出日】平成24年3月23日(2012.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質により汚染された汚染粉粒体の除染を行う粉粒体除染処理方法であって、
遊離塩素を含んだ水溶液とセラミックを接触させて得られる触媒反応を利用したセラミック触媒水を生成して、
ベンチュリの構造を有する吸引移送手段のノズルから前記セラミック触媒水を高圧噴射させるとともにその下流側に設けた枝管から前記汚染粉粒体を吸引することにより前記セラミック触媒水とミキシングし、
前記ミキシングされた前記セラミック触媒水との混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水に分離処理して、
前記分離処理された汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトと接触させて前記汚染排水中の前記放射性物質を前記ナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着させて除染を行うことを特徴とする粉粒体除染処理方法。
【請求項２】
放射性物質により汚染された汚染粉粒体の除染を行う粉粒体除染処理システムであって、
遊離塩素を含んだ水溶液とセラミックを接触させて得られる触媒反応を利用したセラミック触媒水を生成する触媒水生成手段と、
ベンチュリの構造を有しノズルから前記触媒水生成手段により生成されたセラミック触媒水を高圧噴射させるとともにその下流側に設けた枝管から前記汚染粉粒体を吸引することにより前記セラミック触媒水とミキシングして前記セラミック触媒水との混合汚染粉粒体を移送する吸引移送手段と、
前記吸引移送手段により移送された前記混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水に分離処理する分離処理手段と、
前記分離処理手段により分離処理された汚染排水をナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトと接触させて前記汚染排水中の前記放射性物質を前記ナトリウム形テニオライト及び水酸化アパタイトに吸着させて除染を行う除染処理手段と
を備えたことを特徴とする粉粒体除染処理システム。
【請求項３】
前記ナトリウム形テニオライトは、亜急性チタン、リン酸アルミニウム、リン酸カルシウム、白雲母、黒雲母、金雲母、ソーダ雲母、粘土を混練し造粒して焼成したものであることを特徴とする請求項２に記載の粉粒体除染処理システム。
【請求項４】
前記水酸化アパタイトは、リン鉱石、消石灰、ＢａＺｒＯ3 、ＭｎＯ、Ａｌ2 Ｏ3 を混練し造粒して焼成したものであることを特徴とする請求項２ないし３のいずれかに記載の粉粒体除染処理システム。
【請求項５】
前記分離処理された粉粒体を前記汚染粉粒体として前記枝管から吸引することにより繰り返し除染処理を行うことを特徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の粉粒体除染処理システム。
【請求項６】
前記分離処理手段は、透過膜を用いて前記吸引移送手段より移送された前記混合汚染粉粒体を粉粒体と汚染排水とに分離処理するものであることを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の粉粒体除染処理システム。
【請求項７】
前記分離処理手段は、攪拌処理して移送する攪拌処理槽と前記攪拌処理槽より攪拌移送された前記混合汚染粉粒体を沈殿処理して上澄み水を汚染排水として分離する沈殿処理槽とを有することを特徴とする請求項２ないし５のいずれかに記載の粉粒体除染処理システム。
【請求項８】
前記分離処理手段は、前記セラミック触媒水を供給して前記混合汚染粉粒体と攪拌する手段を有することを特徴とする請求項２ないし７のいずれかに記載の粉粒体除染処理システム。