(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性セシウム（Ｃｓ）等の放射能に汚染された土壌並びに有機物（農畜林産バイオマス等）を、許容基準値以下の汚染濃度の土壌に調製できる方法を提供する。【解決手段】土壌並びに有機物を微生物の発酵によって堆肥化処理する過程において、発熱で生じる蒸気を冷却処理装置で結露水として凝縮化、放射能を含む凝縮水して抽出処理する。この結果汚染土壌中のＣｓ等放射能の分離低減ができる。さらに結露化促進装置部の立体的な温湿度の検知方法や、結露化促進過程の効率的運用方法、そして適切な制御方法を構築する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
本発明は、放射性セシウム（Ｃｓ）等の放射能に汚染された土壌並びに有機物（農畜林産バイオマス等）を微生物発酵によって堆肥化処理する過程において、発熱で生じる蒸気を冷却処理装置で結露水として凝縮化、放射能を含む凝縮水として抽出する。この結果、汚染土壌中のＣｓ等の放射能が分離低減し、許容基準値以下の汚染濃度に調製できると共に、除染された再生土壌として利用できる成果が得られる発明である。
【請求項２】
本発明は、クローズ形態の処理システムで、発生蒸気の結露化処理、凝縮水の抽出と回収、並びに除染堆肥への調製処理、までの過程における作業時の放射能被爆を防止できる特徴を有する。
【請求項３】
本発明は、放射能汚染濃度の基準値以下への調製だけでは無く、殆どの有害被爆生物や被爆菌類の高温発酵による死滅除去により、生態系への遺伝的影響を抑制でき、植物濃縮や植物連鎖に安全な有機質土壌が再生できる特徴を有する。
【請求項４】
本発明は、▲１▼発生蒸気の結露化促進装置並びに当該附帯装置、▲２▼パッシブ熱エネルギーの循環式冷・加熱供給装置、並びに▲３▼結露水回収装置と当該付帯装置、等と微生物発酵装置を組み合わせたシステムであり、各種検知器類と自動並びに手動による制御装置により統制管理された安全な運転性能を有するシステムが特徴であります。
【請求項５】
本発明は、以下による省エネルギー化が期待できる熱源システムであり、
▲１▼発酵装置内の微生物発酵活動に最適な環境に必要な加熱熱源として、微生物発酵過程で得られる発生排熱を循環利用する。
▲２▼結露化処理に必要な冷却熱源として、外気内顕熱や地中内顕熱との熱交換によるパッシブエネルギーを主な冷却用熱源とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、放射性セシウム（Ｃｓ）等の放射能に汚染された土壌並びに有機物（農畜林産バイオマス等）を微生物発酵によって堆肥化処理する過程において、発熱で生じる蒸気を冷却処理装置で結露水として凝縮化、放射能を含む凝縮水として分離抽出する。同時に発酵処理済堆肥中のＣｓ等の放射能を許容基準値以下の汚染濃度に低減する。
この結果、汚染バイオマス類の土壌は再利用可能な許容基準値の土壌に再生され、汚染土壌の最終処分地問題を始めとした放射能の２次汚染問題の解決がはかれる等の成果が期待できる放射能除去システム並びに除去装置に関する技術分野であります。
【背景技術】
【０００２】原発事故以降、放射能汚染によって福島県と周辺各県への被害状況は深刻であります。一方、放射能の除染対策案には決め手が少なく、生活復帰に先の見えない状況が今日でも続いております。
現在主流の除染方法は、▲１▼汚染士壌を５ｃｍ〜１０ｃｍ鋤取し処分する、▲２▼草木類を撤去し焼却処分する、▲３▼施設、道路、排水溝等を水洗浄するなどによって施工されております。
しかし、以下の様な新たな問題を発生させただけが現実と言えます。
▲１▼の問題発生：鋤取処理土の山積隔離処理で２次被爆の危険性発生。
▲２▼の問題発生：汚染焼却灰の処理では焼却施設内仮置による操業縮小と停止、並びに放射能汚染排煙の飛散による拡散被害が発生。
▲３▼の問題発生：汚染洗浄水の垂れ流し廃棄による２次汚染被害の発生。
新たな汚染被害の発生と問題解決を先送りしただけの対策状況が背景技術としてあります。【０００３】そこで、現在稼働中の堆肥化処理施設で結露により得た凝縮水の成分分析を行ったところ、イオンクロマイトグラフ法で２２０ｍｇ／ｌの塩分を計量、原子吸光光度法でＣｓとイオン化同系列のＫ（カリウム）イオン２７０ｍｇ／ｌの計量を確認しました。
この事は、塩分、カリウム等が発酵熱により徐々に湯気側に入り、結露水に移行する性格を有し、カリウムと同じアルカリ金属である放射性セシウム（Ｃｓ−１３７）も結露水に移行し抽出できる事が推測されます。ここに、結露水を媒体にした汚染バイオマス類の放射能除去システム実現の背景技術があります。【０００４】次に、セシウムがカリウムと同様に良質な発酵過程で結露水中に移行するのならば、発酵済堆肥中の放射能は減少し、放射能濃度を許容基準値以下にする事ができると推測されます。
検証結果として、生ゴミ２，６００ｋｇで得た発酵熟成した堆肥２００ｋｇで得た成分分析では、塩分が０．１６％で約３５分の１に減少、カリウムも２．２％で約２０分の１に減少する結果を得ています。ここに、結露水を媒体にした汚染バイオマス類の放射能除去システム実現の背景技術があります。
【先行技術文献】
【特許文献】
【特許文献】  該当文献なし
【非特許文献】
【非特許文献】  該当文献なし
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】現在主流である除染方法は、以下▲１▼〜▲４▼の問題を新たに発生させた。
▲１▼最終処分地が決まらない鋤取処理土の山積隔離状態は、新たな被爆の危険性を発生させた。
▲２▼最終処分地が決まらない汚染焼却灰の処理は、焼却施設内仮置によって操業縮小と操業停止をもたらした。
▲３▼焼却によるバイオマス類の処分は、放射能に汚染された排煙飛散による拡散被害を発生させた。
▲４▼除染用洗浄水の垂れ流しによる汚染の拡散と汚染のホットスポットの発生による新たな被爆の危険性を発生させた。
従来方法で新たに発生した問題点の▲１▼〜▲４▼を「バイオマス類の発酵過程で分離生成された蒸気を冷却処理、放射能を含む凝縮水として抽出する放射能除去システム」の本発明によって解消する事を目的としています。
【課題を解決するための手段】
【０００６】上記目的を達成するために、本発明は［請求項１］の構成要件として、
▲１▼発酵室内部の立体的な温湿度の検知方法と管理方法を構築する。
目標値（温度２５〜３０℃、湿度６０％）制御による空調設備方式の構築
▲２▼発酵装置内の立体的な温湿度の検知方法と管理方法を構築する。
目標値（温度５０℃、湿度９０％）制御による空調設備方式の構築
▲３▼発生蒸気の結露化促進過程を効率的運用する空調設備方式の構築
蒸気排出量と冷気供給量をバランス管理する。
▲４▼発生蒸気の結露化処理、凝縮水の抽出と回収、並びに除染堆肥への調製処理の全過程をクローズ形態とした放射能被爆防止システムの構築。
▲５▼微生物発酵過程の発生排熱の加熱熱源利用と外気内顕熱の冷却用熱源利用による省エネルギーシステムの構築。
以上▲１▼〜▲５▼の構成要因の連動的制御によって運用する、バランスの取れた発酵環境と結露化環境の最適化が効果的な解決手段であります。
【発明の効果】
【０００７】本発明においては、次に列挙する効果が得られる
（１）放射性セシウム（Ｃｓ）等の放射能に汚染された土壌並びに有機物（農畜林産バイオマス等）を微生物発酵によって堆肥化処理する過程において、発熱で生じる蒸気を冷却処理装置で結露水として凝縮化、放射能を含む凝縮水として抽出できる。
（２）汚染土壌中のＣｓ等の放射能が分離低減し、許容基準値以下の汚染濃度に調製できると共に、除染された再生土壌として利用できる成果が得られる。
農畜林産バイオマス発酵処理の場合、１３７セシウム１０，０００Ｂｑ／ｋｇを４００Ｂｑ／ｋｇの数値（約９５％の除染効果）まで下げる効果が期待できます。
（３）クローズ形態の処理システムで、発生蒸気の結露化処理、凝縮水の抽出と回収、並びに除染堆肥への調製処理、までの過程における作業時の放射能被爆を防止できる。
（４）放射能汚染濃度の基準値以下への調製だけでは無く、殆どの有害被爆生物や被爆菌類の高温発酵（５０〜６０℃）による死滅除去により、生態系への遺伝的影響を抑制でき、植物濃縮や植物連鎖に安全な有機質土壌が再生できる。
放射能の影響を抑制できる良質な有機土壌としての再生利用化は、汚染田畑や山林の早期の地力回復が可能となります。健康危害要因となる微生物や菌類が存在しない純粋な土壌は、放射能汚染地域の酪農品や農産物の風評被害の防止と早期の風評払拭に貢献できる効果が期待できます。
（５）微生物発酵活動の最適環境に必要な加熱熱源として、微生物発酵過程で得られる発生排熱を循環利用、結露化処理に必要な冷却熱源として、外気内顕熱や地中内顕熱のパッシブエネルギーの冷却用熱源利用で発酵熱の循環利用による加熱と外気顕熱の熱交換利用による冷却によって、通常方式との熱量比較で５０％以上の省エネ効果が期待できる。
（６）草木類の発酵処理による脱焼却方式は、高濃度の放射能を含む焼却灰の発生と保管を必要としません。その結果、放射能の拡散と２次汚染が防止でき、焼却施設周辺環境の安全担保と焼却施設稼働負担の低減効果が期待できます。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】：放射能汚染土壌並びにバイオマス類の除染システムの全体を示したフロー図です。水蒸気の結露化による汚染凝縮水の回収過程を構成する「発生蒸気の供給回路」「結露化促進用冷熱源の供給回路」、「発酵用熱源の供給回路、「凝縮水の回収回路」並びに、「放射能気体の除染回路」のフローを示しています。
【図２】：発酵過程で分離生成された凝縮水を媒体とする放射能除去システムの施設竪断面による説明図であります。本発明の部位は発酵過程以降で、水蒸気の結露化による汚染凝縮水の回収過程を構成する、「発生蒸気の処理方向」、「結露化促進用装置の配置」、「冷却用熱源の供給方向」、「加熱用熱源の供給方向」、「凝縮水の回収方向」、並びに「放射能除染装置の配置」等であり、施設竪断面図に記載されています。
【発明を実施するための形態】
【０００９】以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明します。
【実施例１】
【００１０】図−０２は発酵過程で分離生成された凝縮水を媒体とする放射能除去システム図であります。▲４▼から▲１３▼の手順による直列的で階層的な処理方式で、以下の通り運用実施されます。
（１）発酵処理過程において多量の分解熱が発生する。当該発生熱は調合物の水分を蒸発させ、装置内を高温高湿の環境に変える。同時に発酵室全体の環境も高温高湿化させ結露発生が生じる。この結露水が装置内有機質
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酵装置内の結露化を防止する為に「切り返し」等の作業による適切な環
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結露化促進装置へ放出するタイミングが重要であります。
ここでの未飽和滞留蒸気を放出する環境設定は温度５０℃、湿度９０％を基準とします。
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冷気調整装置から鋼製ダクト経路に送風される冷気によって冷却され、内部に結露を生じさせる。冷気は外気調整にて利用され、給気設定は地域と季節毎による平均外気温度を基準値とする。愛知県の場合、冬期並びに中間期の冷却熱源は外気熱源で殆ど足りる気象状況にあります。夏期でも夜間の外気や地下水熱源利用の支援で冷却装置の稼働を必要最低限度制でき、電気使用量の削減と省エネ効果が期待できる。
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結露水貯水槽へ集積される。階層状の竪穴遮蔽区画内での結露化処理過程は、２次被爆リスクを防止できる構造であります。
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でバックアップ処理を行い結露化の精度を高める事ができます。
尚、給気調整室への排気回収空気の目標温度は３０℃、湿度は１００％を基準とします。
（５）給気調整室で回収された排気は放射能汚染の危険性があります。熱循環
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装置にて給気室へ送ります。
尚、給気調整室への給気は温度３０℃、湿度６０％を基準とします。
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の併用方式とする。愛知県の場合、夏期並びに中間期は殆ど加熱不要であり、冬期での平均外気温度が５℃程度の場合、循環熱利用で加熱熱源は足りる試算であり、地下水熱源の利用の支援で化石燃料利用を最小限とする事ができる。尚、発酵室への給気は温度２５℃、湿度６０％を基準とします。
【産業上の利用可能性】
【００１１】（１）３Ｒ（リサイクル、リユース・リデュース）の理念、消費エネルギー抑制、地球温暖化阻止、そして環境負荷抑制が政府の施策であり、人類最大のテーマであると言われています。そして、福島原発事故により、新たに放射能汚染物質の除染方法の早期確立が日本国の最大テーマと言われる今日であります。
その対策として、水洗浄と汚染土の鋤取除去、そして草木類や木質材の焼却処理等が実施されております。しかし、放射性セシウム等の放射能は早期に消滅出来る物質で無く、最終処分の方法が確立でき無いまま集積放置され、永遠に処理できない状況が続いているのが現状です。
そして放射能の除去処理により低レベル化処理された規定値以下の除染水は、その大部分を海洋投棄によって処理されているのが現状です。
（２）汚染草木類や木材等の焼却処理は、焼却場の操業を停止させ、焼却排気に含まれる放射能の拡散は動植物への２次被爆による食物濃縮と植物連鎖の危険性を警鐘しております。
これらへの対策として、草木類や木質材のバイオマス類と汚染土壌を発酵処理し、脱焼却処分に切り替える事が対策案といえます。此によって、焼却施設の負担軽減ができ、焼却排気による放射能の拡散も防げ、動植物への２次被爆の危険性が回避出来ます。
（３）放射能の影響を抑制できる良質な有機質土壌としての再生利用化は、田畑や山林の早期での地力回復が期待できます。同時に再生利用化は最終処分地を不要とし汚染土の放置問題は解決します。その上、発酵済の堆肥化土壌は健康危害要因となる微生物や菌類が殆ど生存しない無菌に近い土壌であり、放射能に安全な良質な有機質土壌でもあります。当該土壌によって得られる牧草は安心安全な酪農品と農産物を生産します。当該酪農品や農産物製品は安心安全の差別化された商品のブランド化が期待でき、当該地域の風評被害の払拭に貢献できる効果が期待できます。
（４）原発事故対策で現在発生し続ける汚染冷却水の処理では、規定値以下の低レベル放射能への汚染水とし、膨大な量の汚染水が海洋投棄されており、垂れ流し同様の処理に対して国際的な非難を浴びているのが現状です。海洋生物界への食物濃縮は、植物連鎖として動植物への直接的な２次被爆の危険性が心配されます。放射能汚染水の海洋投棄には量的に限界が有り、環境負荷抑制の見地から海洋投棄禁止は重要なテーマと言えます。汚染水の海洋投棄処分に替る案として、現在の適法な地下深度部３００ｍ以下での処理条件を原発敷地内での１，０００ｍ以上の深度とし、低レベル処理水に限り処分する案は如何でしょう。技術的には難しい事ではありませんし、動植物への直接的２次被爆の危険性もより少なく、現在の海洋投棄処分方法よりは国際的問題が解決でき、海洋生物界の食物濃縮、植物連鎖も防げるのではないでしょうか！
（５）当該システムは、パッシブエネルギー利用の冷却方式と発酵熱の循環による加熱方式で、年間を通じた省エネルギー化システムであります。熱エネルギーコスト圧縮の試算値は、通常方式比較で５０％以上の省エネルギー効果が期待できます。
【符号の説明】
【００１２】‘▲３▼調合装置：土壌とバイオマス類の調合
‘▲４▼発酵化装置：バイオマス類の発酵分解による堆肥化処理
▲５▼結露化促進装置：階層状の結露化処理
▲６▼強制結露化促進装置：バックアップ用の結露化処理
▲７▼放射能除去装置：放射能の規定値以下への除染を行う。
▲８▼温湿度調整装置：循環給気利用の為、温湿度調整を行う。
▲９▼給気送風装置：循環利用給気の送風装置
▲１０▼加熱調整装置：循環給気の加熱のための加熱給気の調合と送風
▲１１▼冷気調整装置：結露促進装置の結露促進用冷気の調合と送風
▲１２▼排水処理装置：洗浄排水中の不純物の分離処理
▲１３▼汚染水貯水槽：放射能汚染水の貯水槽。場外搬出処理まで一時保管
▲１４▼堆肥土熟成化処理場：発酵堆肥の熟成促進
▲１５▼搬送装置：発酵装置の入れ替え等移動用
【図１】
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【図２】
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