(57)【要約】【課題】高濃度Ｓｒ含有水や大量のＳｒ含有水であっても、低コストで効率的に水中のＳｒを分解除去することができる方法を提供する。【解決手段】Ｓｒ含有水にアルカリ条件下で炭酸塩を添加して凝集、固液分離する。水中のＳｒは、アルカリ条件下で炭酸塩と反応して炭酸ストロンチウムの沈殿を生成するため、凝集、固液分離でＳｒを効率的に処理することができる。該アルカリ条件は、ｐＨ１０〜１３．５であることが好ましく、炭酸塩としてはアルカリ金属の炭酸塩が好ましい。Ｓｒを含む海水の処理に有効である。【選択図】図１
2013104723.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｓｒ含有水にアルカリ条件下で炭酸塩を添加して凝集、固液分離することを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【請求項２】
請求項１において、前記アルカリ条件がｐＨ９〜１３．５であることを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記炭酸塩がアルカリ金属の炭酸塩であることを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記Ｓｒ含有水がＳｒとＳｒ以外の陽イオンを含むことを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【請求項５】
請求項４において、前記Ｓｒ含有水がＳｒを含む海水であることを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【請求項６】
Ｓｒ含有水に炭酸塩を添加する炭酸塩添加手段と、Ｓｒ含有水をｐＨアルカリ性に調整するｐＨ調整手段と、該炭酸塩添加手段とｐＨ調整手段を経たＳｒ含有水を凝集、固液分離する手段とを有することを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【請求項７】
請求項６において、前記ｐＨ調整手段によりＳｒ含有水をｐＨ９〜１３．５に調整することを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【請求項８】
請求項６又は７において、前記炭酸塩がアルカリ金属の炭酸塩であることを特徴とすることを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【請求項９】
請求項６ないし８のいずれか１項において、前記Ｓｒ含有水がＳｒとＳｒ以外の陽イオンを含むことを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【請求項１０】
請求項９において、前記Ｓｒ含有水がＳｒを含む海水であることを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｓｒ含有水の処理方法及び処理装置に関する。詳しくは、ＳｒとＣａ２＋，Ｍｇ２＋等の陽イオンを含有する水を凝集、固液分離により処理する方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性ストロンチウム９０Ｓｒは、放射性Ｃｓと同様に、半減期が長く、また、水への拡散性が高い核分裂生成物であり、放射性Ｃｓと同様、放射性Ｓｒにより汚染された水についても、その水処理システムの改良が望まれている。
【０００３】
従来、水中の放射性Ｓｒの処理には、オルトチタン酸で吸着除去する方法が適用されており（非特許文献１）、従来において、凝集処理は行われていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】久保田益光ほか“群分離法の開発：無機イオン交換体カラム法による９０Ｓｒ及び１３４Ｃｓを含む廃液の処理法の開発”ＪＡＥＲＩ−Ｍ８２−１４４（１９８２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
オルトチタン酸等の吸着材を用いてＳｒを吸着除去する従来法では、次のような問題があった。
（１）  放射性Ｓｒで汚染された海水など、放射性Ｓｒ含有水は、通常、放射性Ｓｒ以外の陽イオンを多く含有するため、これら陽イオンが放射性Ｓｒの吸着を妨害し、放射性Ｓｒのみを選択的に吸着材で吸着除去することができない。このため、放射性Ｓｒ含有水の吸着処理に当っては、予め他の陽イオンを除去するための前処理が必要となる。
（２）  高濃度Ｓｒ含有水の処理では、吸着材の交換頻度が高く、ランニングコストが嵩む。
（３）  大量のＳｒ含有水の処理には、処理効率が悪く、不適当である。
【０００６】
本発明は、高濃度Ｓｒ含有水や大量のＳｒ含有水であっても、低コストで効率的に水中のＳｒを分解除去することができるＳｒ含有水の処理方法及び処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、水中のＳｒは、アルカリ条件下で炭酸塩と反応して炭酸ストロンチウムの沈殿を生成すること、従って、Ｓｒ含有水の処理に、凝集、固液分離を適用することができることを見出した。
【０００８】
本発明はこのような知見に基いて達成されたものであり、以下を要旨とする。
【０００９】
［１］  Ｓｒ含有水にアルカリ条件下で炭酸塩を添加して凝集、固液分離することを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【００１０】
［２］  ［１］において、前記アルカリ条件がｐＨ９〜１３．５であることを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【００１１】
［３］  ［１］又は［２］において、前記炭酸塩がアルカリ金属の炭酸塩であることを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【００１２】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記Ｓｒ含有水がＳｒとＳｒ以外の陽イオンを含むことを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【００１３】
［５］  ［４］において、前記Ｓｒ含有水がＳｒを含む海水であることを特徴とするＳｒ含有水の処理方法。
【００１４】
［６］  Ｓｒ含有水に炭酸塩を添加する炭酸塩添加手段と、Ｓｒ含有水をｐＨアルカリ性に調整するｐＨ調整手段と、該炭酸塩添加手段とｐＨ調整手段を経たＳｒ含有水を凝集、固液分離する手段とを有することを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【００１５】
［７］  ［６］において、前記ｐＨ調整手段によりＳｒ含有水をｐＨ９〜１３．５に調整することを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【００１６】
［８］  ［６］又は［７］において、前記炭酸塩がアルカリ金属の炭酸塩であることを特徴とすることを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【００１７】
［９］  ［６］ないし［８］のいずれかにおいて、前記Ｓｒ含有水がＳｒとＳｒ以外の陽イオンを含むことを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【００１８】
［１０］  ［９］において、前記Ｓｒ含有水がＳｒを含む海水であることを特徴とするＳｒ含有水の処理装置。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、Ｓｒ含有水にアルカリ条件下で炭酸塩を添加することにより、水中のＳｒを以下の反応で炭酸ストロンチウムとして効率的に析出、沈殿させ、これを凝集、固液分離することにより、効率的に除去することができる。  
Ｓｒ２＋＋ＣＯ３２−→ＳｒＣＯ３↓      ・・・（１）
【００２０】
また、Ｓｒ含有水がＣａ２＋，Ｍｇ２＋などのＳｒ以外の他の陽イオンを含む場合、以下のように、例えば、Ｃａ２＋は、炭酸カルシウムとして析出、沈殿させて除去することができ、また、Ｍｇ２＋もｐＨ１２以上で水酸化マグネシウムとして析出させて除去することができる。  
Ｃａ２＋＋ＣＯ３２−→ＣａＣＯ３↓      ・・・（２）
Ｍｇ２＋２ＯＨ−→Ｍｇ（ＯＨ）２↓    ・・・（３）
特に、Ｓｒ含有水にＣａ２＋が含まれる場合、ＣａＣＯ３とＳｒＣＯ３とが共沈することで、沈殿物が高密度となり、汚泥の沈降性、固液分離性が良好となる。
【００２１】
本発明によれば、Ｓｒ含有水に凝集処理を適用することが可能となり、大量のＳｒ含有水であっても容易かつ効率的に安価に処理することができる。しかも、海水のように高塩類濃度のＳｒ含有水であっても、凝集処理であれば、容易かつ効率的に安価に処理することができる。
【００２２】
本発明において、炭酸塩添加時のアルカリ条件は、ｐＨ９〜１３．５の範囲、特にｐＨ１０〜１３の範囲が好ましく（請求項２，７）、炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム等のアルカリ金属の炭酸塩が好ましい（請求項３，８）。
【００２３】
このような本発明によるＳｒ含有水の処理は、特にＳｒ以外のＣａ２＋，Ｍｇ２＋等の陽イオンを含むＳｒ含有水に有効であり、例えば、Ｓｒを含む海水、とりわけ放射性Ｓｒを含む海水の処理に好適である（請求項４，５，９，１０）。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明のＳｒ含有水の処理方法及び処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明するが、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであって、何ら本発明を限定するものではなく、本発明はその要旨を超えない範囲において、以下の実施形態に開示される各要素を種々変更して実施することができる。
【００２６】
図１は、本発明のＳｒ含有水の処理方法及び処理装置の実施の形態を示す系統図である。
【００２７】
図１に示す実施形態では、Ｓｒ含有水（原水）を反応槽１に導入して攪拌下に炭酸塩を添加すると共にｐＨ調整剤を添加してアルカリ条件下に反応させる。
【００２８】
原水に添加する炭酸塩としては、炭酸ナトリウム（Ｎａ２ＣＯ３）、炭酸カリウム（Ｋ２ＣＯ３）等のアルカリ金属の炭酸塩が好適に用いられる。これらは１種を単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。また、これらの炭酸塩を含む排水を用いることもできる。
【００２９】
炭酸塩の添加量は、少な過ぎると原水中のＳｒやその他の共存陽イオンを十分に除去することができず、多過ぎても添加量に見合う除去効果は得られなくなることから、原水中のＳｒやその他の陽イオンの濃度に応じて反応当量に見合うように適宜決定される。前記の（１）及び（２）式から、原水中のＳｒとＣａの濃度がわかれば必要な炭酸塩の添加量を算出できる。但し、反応に寄与しない炭酸塩もあるので、理論必要量の１〜４倍当量の炭酸塩を添加することが好ましい。
【００３０】
Ｓｒは、ｐＨ９〜１３．５のアルカリ条件下でＳｒＣＯ３として析出するため、ｐＨ調整剤として、水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、水酸化カリウム（ＫＯＨ）等のアルカリを添加して、原水をｐＨ９〜１３．５に調整する。特に、原水がＭｇ２＋を含む場合には、前述の如く、Ｍｇ２＋はｐＨ１２以上でＭｇ（ＯＨ）２として析出するため、この場合にはｐＨ１０〜１３．５に調整することが好ましい。なお、ｐＨ調整に用いるアルカリとしては、アルカリ排水を用いてもよい。
【００３１】
反応槽１では、原水中のＳｒ、その他の陽イオンと炭酸塩とを十分に反応させて析出物を得るべく、１〜３０分程度の滞留時間（反応時間）が得られるように設計することが好ましい。
【００３２】
反応槽１の流出液は、次いで凝集槽２で高分子凝集剤（図１ではアニオン性高分子凝集剤（アニオンポリマー））が添加されて撹拌下に凝集処理される。
【００３３】
炭酸ストロンチウム及び炭酸カルシウムは、沈降性に優れた良好な凝集フロックを形成するが、水酸化マグネシウムは沈降性が悪くかさ高いフロックである。水酸化マグネシウムは表面電荷がやや正に帯電しているのでアニオンポリマーを添加することで粗大フロックとなり、沈降性を改善することができる。
【００３４】
アニオンポリマーとしては、特に限定されないが、例えばポリアクリルアミドの部分加水分解物、ポリアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムとの共重合物、アクリルアミドとビニルスルホン酸ナトリウムとの共重合物、及びアクリルアミドとアクリル酸ナトリウムと２−アクリルアミド−２−メチルプロパンスルホン酸ナトリウムとの三元共重合物などが挙げられ、これらの１種又は２種以上を用いることができる。
【００３５】
アニオンポリマーの添加量は、少な過ぎると十分な凝集効果を得ることができず、多過ぎると凝集不良を引き起こす恐れがあることから、０．５〜５ｍｇ／Ｌ程度とすることが好ましい。
【００３６】
なお、凝集槽２において、凝集フロックを十分に粗大化させるために、凝集槽２は、滞留時間（反応時間）が１〜３０分となるように設計することが好ましい。
【００３７】
凝集槽２の凝集処理液は、次いで沈殿槽３に導入されて固液分離される。沈殿槽３の分離液は更に濾過器４で濾過されることにより、Ｓｒが除去された処理水を得ることができる。
【００３８】
なお、図１は、本発明の実施の形態の一例を示すものであって、本発明はその要旨を超えない限り、何ら図１の形態に限定されるものではない。
【００３９】
例えば、炭酸塩やｐＨ調整剤は、反応槽１に添加する他、反応槽１への原水の導入配管に添加してもよく、アニオンポリマーについても反応槽１の流出液を凝集槽２に導入する配管に添加してもよい。
また、炭酸塩を添加する第１反応槽と、第１反応槽からの流出液にｐＨ調整剤を添加する第２反応槽とに分けて各々の薬剤を添加してもよい。凝集槽２と沈殿槽３は省いてもよい。濾過器４は膜濾過装置でもよい。
【００４０】
このような本発明のＳｒ含有水の処理方法は、Ｓｒの他にＣａ２＋，Ｍｇ２＋等の陽イオンを高濃度で含む水の処理に好適であり、適用される原水の水質としては、例えば、導電率１００〜５０００ｍＳ／ｍ、Ｃａ１〜５００ｍｇ／Ｌ、Ｍｇ１〜１５００ｍｇ／Ｌ、Ｓｒ１〜１０ｍｇ／Ｌ、ｐＨ５〜９の水が挙げられる。
【実施例】
【００４１】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００４２】
［実施例１］
本発明に従って、以下の水質の模擬海水を処理した。
＜模擬海水水質＞
導電率：４４２０ｍＳ／ｍ
Ｃａ：４１７ｍｇ／Ｌ
Ｍｇ：１２６０ｍｇ／Ｌ
Ｓｒ：４．２８ｍｇ／Ｌ
ｐＨ：８．２
【００４３】
模擬海水に炭酸塩としてＮａ２ＣＯ３を１２００ｍｇ／Ｌ添加すると共にＮａＯＨを添加してｐＨ１２に調整して１０分間反応させた後、凝集槽２にてアニオンポリマー（栗田工業（株）製「クリフロックＰＡ８２３」（アクリル酸系ポリマー））を３ｍｇ／Ｌ添加して５分間凝集処理し、その後３０分間静置して沈降分離した。上澄水を孔径０．４５μｍのフィルターで濾過し、濾液を分析し、結果を表１に示した。
【００４４】
［比較例１］
実施例１において、模擬海水にＮａＣＯ３を添加しなかったこと以外は同様にして処理を行い、結果を表１に示した。
【００４５】
【表１】
2013104723.tif 000003
【００４６】
表１より、本発明によれば、模擬海水中のＳｒをＣａ，Ｍｇと共に効率的に除去することができることが分かる。一方、炭酸塩を添加していない比較例１では、ｐＨ１２としたことにより、Ｍｇが除去され、またＣａについても一部除去されたが、Ｓｒは殆ど除去されなかった。
【００４７】
実施例１で得られた処理水は、これをイオン交換樹脂やオルトチタン酸などの吸着材で処理することにより、更にＳｒを高度に除去することができ、この場合において、被吸着処理水のＳｒ濃度が十分に低減されており、また、他の陽イオン濃度も低いため、吸着材を頻繁に交換することなく、効率的な高度処理が可能となる。
【符号の説明】
【００４８】
１  反応槽
２  凝集槽
３  沈殿槽
４  濾過器
【図１】
2013104723.tif 000004