(57)【要約】【課題】上流で発生した雨水や融雪水等の水中に基準値以上の放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが含有されている場合に、これら雨水や融雪水等の水を集めた下流で放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを容易に除去する方法の実現。【解決手段】上流で発生した雨水や融雪水等の水を下流で集めて、上記水中の放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを除去する方法であって、雨水や融雪水等の水が発生する上流に水溶性マグネシウム塩を散布し、上流で発生した水中にマグネシウム塩を溶解させる工程と、上記水を集めた下流において、基準値以上の放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが検出された場合に、水にリン酸又はリン酸塩を添加して攪拌する工程と、水にｐＨ調整剤を添加し、水をｐＨ８以上のアルカリ側に調整する工程と、上記水を、セシウム及び／又はストロンチウムの凝集沈殿物と、上澄み液とに固液分離する工程を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上流で発生した雨水や融雪水等の水を下流で集めて、上記水中の放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを除去するセシウム及びストロンチウムの除去方法であって、
雨水や融雪水等の水が発生する上流に水溶性マグネシウム塩を散布し、上流で発生した水中にマグネシウム塩を溶解させる工程と、
上記水を集めた下流において、所定の基準値以上の放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが検出された場合に、上記水にリン酸又はリン酸塩を添加して攪拌する工程と、
上記水にｐＨ調整剤を添加し、水をｐＨ８以上のアルカリ側に調整する工程と、
上記水を、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムの凝集沈殿物と、上澄み液とに固液分離する工程と、
を有することを特徴とするセシウム及びストロンチウムの除去方法。
【請求項２】
上流で発生する水が融雪水の場合において、水溶性マグネシウム塩を融雪剤として積雪に散布することにより、融雪水中にマグネシウム塩を溶解させることを特徴とする請求項１に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法。
【請求項３】
上記水溶性マグネシウム塩が、塩化マグネシウム又は酢酸マグネシウムであることを特徴とする請求項１又は２に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセシウム及びストロンチウムの除去方法に係り、特に、雨水や融雪水等の水中に含有された放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年３月１１日に発生した東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所の事故により大量の放射性物質が放出され、河川や土壌等、国土の広範囲が放射性物質で汚染される事態が生じた。
放出された放射性物質の内、セシウム１３７（１３７Ｃｓ）やストロンチウム９０（９０Ｓｒ）は半減期が約３０年と非常に長いため飛散地域の長期的な被爆が懸念される事態となった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、降雨・降雪時においては、大気中に浮遊している放射性のセシウム及びストロンチウムが雨や雪に取り込まれて地上に落下すると共に、草木や地面に付着していたセシウム及びストロンチウムも雨や雪中に流入することとなる。
このため、上流で発生した雨水や融雪水を集めて河川や下水に放流する場合、下流の貯留槽等に集められた雨水や融雪水中に高濃度の放射性セシウム及びストロンチウムが含有されている場合があり、これら放射性セシウム及びストロンチウムを適切に除去する必要がある。
【０００４】
この発明は、上記問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、上流で発生した雨水や融雪水等の水中に基準値以上の放射性セシウム及び放射性ストロンチウムが含有されている場合に、これら雨水や融雪水等の水を集めた下流において、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを容易に除去することのできるセシウム及びストロンチウムの除去方法を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法は、
上流で発生した雨水や融雪水等の水を下流で集めて、上記水中の放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを除去するセシウム及びストロンチウムの除去方法であって、
雨水や融雪水等の水が発生する上流に水溶性マグネシウム塩を散布し、上流で発生した水中にマグネシウム塩を溶解させる工程と、
上記水を集めた下流において、所定の基準値以上の放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが検出された場合に、上記水にリン酸又はリン酸塩を添加して攪拌する工程と、
上記水にｐＨ調整剤を添加し、水をｐＨ８以上のアルカリ側に調整する工程と、
上記水を、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムの凝集沈殿物と、上澄み液とに固液分離する工程と、
を有することを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法は、請求項１に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法において、
上流で発生する水が融雪水の場合において、水溶性マグネシウム塩を融雪剤として積雪に散布することにより、融雪水中にマグネシウム塩を溶解させることを特徴とする。
【０００７】
請求項３に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法は、請求項１又は２に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法において、
上記水溶性マグネシウム塩が、塩化マグネシウム又は酢酸マグネシウムであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の請求項１に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法にあっては、雨水や融雪水等の水に、マグネシウム塩を溶解させると共に、リン酸又はリン酸塩を添加し、上記水のｐＨを８以上のアルカリ側に調整することにより、水中の放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが溶解性の低いリン酸塩となって沈殿する。このため、雨水や融雪等の水を、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムの凝集沈殿物と、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが除去された上澄み液とに固液分離することができる。
そして、雨水や融雪水等の水へのマグネシウム塩の溶解は、雨水や融雪水等の水が発生する上流に水溶性マグネシウム塩を散布することにより行うので、下流においては、リン酸又はリン酸塩の添加・攪拌と、ｐＨ８以上のアルカリ側への調整を行うだけで、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムを容易に除去することができる。
【０００９】
尚、雨水や融雪水等の水を集めた下流において、基準値以上の放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが検出されなかった場合、上記水中にはマグネシウム塩が溶解しているが、マグネシウム塩は環境毒性が低く安全性に問題がないため、マグネシウム塩の除去を行う必要はない。
【００１０】
請求項２に記載のセシウム及びストロンチウムの除去方法の如く、上流で発生する水が融雪水の場合において、水溶性マグネシウム塩を融雪剤として積雪に散布すれば、水溶性マグネシウム塩は溶解の際に溶解熱を生じるため、水溶性マグネシウム塩の溶解熱による雪の溶融と、融雪水中へのマグネシウム塩の溶解を同時に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明に係るセシウム及びストロンチウムの除去方法は、水溶性マグネシウム塩と、リン酸又はリン酸塩を用いる除去方法である。
処理に用いるマグネシウム塩としては、塩化マグネシウム、酢酸マグネシウムが該当する。
【００１２】
また、処理に用いるリン酸若しくはリン酸塩としては、リン酸、リン酸アルミニウム、リン酸二水素アンモニウム、リン酸水素二アンモニウム、リン酸三アンモニウム、リン酸アンモニウムマグネシウム、リン酸二水素ナトリウム、リン酸水素二ナトリウム、リン酸三ナトリウム、リン酸二水素カリウム、リン酸水素二カリウム、リン酸三カリウム、リン酸水素カルシウム、ビス(リン酸二水素)カルシウム、リン酸三カルシウム、リン酸水素バリウム、リン酸マグネシウム、リン酸水素マグネシウム、リン酸亜鉛などが該当するが、リン酸塩より、リン酸［Ｈ３ＰＯ４］を用いた場合がより好適にセシウム及びストロンチウムを除去できる。
【００１３】
以下において、図１のフロー図に基づき、本発明を用いて放射性のセシウム及びストロンチウムを除去する際の処理工程を説明する。
【００１４】
先ず、雨水や融雪水等の水が発生する上流地域に水溶性マグネシウム塩を散布する（Ｓ10）ことにより、上流で発生した水中にマグネシウム塩を溶解させる（Ｓ12）。
尚、水溶性マグネシウム塩は溶解の際に溶解熱を生じるため、発生する水が融雪水の場合においては、水溶性マグネシウム塩を融雪剤として積雪に散布することにより、水溶性マグネシウム塩の溶解熱による雪の溶融と、融雪水中へのマグネシウム塩の溶解を同時に行うことができる。
【００１５】
上記の通り、本発明方法においては、雨水や融雪水等の水が発生する上流に水溶性マグネシウム塩を予め散布することにより、上流で発生した水中にマグネシウム塩を予め溶解させておくのである（Ｓ10及びＳ12）。
【００１６】
次に、上流で発生した雨水や融雪水等の水を貯留槽等に流入させて集めた下流において、水中の放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの濃度（ｐｐｍ）や放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの放射能量（Ｂｑ）を測定する（Ｓ14）。
【００１７】
所定の基準値以上の放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが検出された場合（Ｓ16）には、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムを除去する必要があることから、下流で集めた水に規定量のリン酸又はリン酸塩を添加し（Ｓ18）、所定時間（一例として３〜５分間）攪拌（Ｓ20）してリン酸又はリン酸塩と水を混合する。
上記基準値は、処理後の水の用途や人体への安全性等を勘案して適宜定められるものである。
尚、リン酸としては、一般に市販されている７５〜８５％のリン酸水溶液を用いることができる。
【００１８】
次に、水にｐＨ調整剤を添加（Ｓ22）し、所定時間（例えば５〜１０分間）攪拌（Ｓ24）し、水をｐＨ８以上のアルカリ側に調整する。
ｐＨ調整剤としては、苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）、水酸化カルシウム、炭酸ナトリウム等適宜のものを用いることができるが、ハンドリングの観点から苛性ソーダ（水酸化ナトリウム）が好適である。
【００１９】
次に、水を所定時間（例えば３０〜６０分間）静置することにより、水を上澄み液とセシウム及びストロンチウムの凝集沈殿物とに固液分離する（Ｓ26）。
すなわち、水にマグネシウム塩、及び、リン酸又はリン酸塩を添加することにより、水中のセシウムは溶解性の低いリン酸塩であるＭｇＣｓＰＯ４ となって沈殿すると共に、ストロンチウムも溶解性の低いリン酸塩であるＳｒ３（ＰＯ４）２となって沈殿し、この結果、セシウム及びストロンチウムが除去された上澄み液と、セシウム及びストロンチウムの凝集沈殿物とに分離できるのである。
【００２０】
尚、セシウム及びストロンチウムが、マグネシウム塩及びリン酸と反応して生成される沈降性の高いリン酸塩［ ＭｇＣｓＰＯ４ ↓、Ｓｒ３（ＰＯ４）２↓］は、中性付近から酸性になると溶解して再びセシウム及びストロンチウムが溶出してしまう。そこで、上記Ｓ22及びＳ24により、水のｐＨを８以上のアルカリ側に調整することにより、リン酸塩の溶解を抑制し、この結果、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムに対する高い除去効果を得ることができるのである。
【００２１】
上澄み液と沈殿物との固液分離の方法は、上記した水を静置する自然沈降法以外に遠心分離法やフィルターによるろ過法を用いても良い。
尚、一般的な排水処理の固液分離法においては、アルミニウム塩等の無機凝集剤や高分子凝集剤を添加して行うが、これらを添加すると沈殿物の脱水性が悪化し、汚泥重量が増加することがあるが、本発明方法にあっては、凝集剤を添加せずとも沈降性が良好であり、沈殿物の脱水作業も容易に行うことが可能である。
【００２２】
Ｓ26の固液分離完了後、放射性セシウム及び／又はストロンチウムの凝集沈殿物は、脱水処理を行い（Ｓ28）、乾燥・軽量化した上で放射性廃棄物として処理すれば良い（Ｓ30）。
【００２３】
一方、放射性セシウム及び／又はストロンチウムが除去された上澄み液は、通常の被処理水として適宜な浄化処理（Ｓ32）を施した上で、下水等に再利用したり、河川や下水に放流することができる。
【００２４】
尚、上記Ｓ14における水の放射性セシウム及び放射性ストロンチウムの測定結果が基準値未満の場合（Ｓ16）には、放射性セシウム及びストロンチウムの除去は不要であることから、通常の被処理水として適宜な浄化処理（Ｓ32）を施した上で、下水等に再利用すれば良い。
この場合、水中にはマグネシウム塩が溶解している（Ｓ10及びＳ12参照）が、マグネシウム塩は環境毒性が低く安全性に問題がないため、マグネシウム塩の除去を行う必要なくそのまま水を使用することができる。
【００２５】
本発明の上記セシウム及びストロンチウムの除去方法は、雨水や融雪水等の水に、マグネシウム塩を溶解させると共に、リン酸又はリン酸塩を添加し、上記水のｐＨを８以上のアルカリ側に調整することにより、水中の放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが溶解性の低いリン酸塩となって沈殿する。このため、雨水や融雪等の水を、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムセシウムの凝集沈殿物と、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムが除去された上澄み液とに固液分離することができる。
【００２６】
そして、雨水や融雪水等の水へのマグネシウム塩の溶解は、雨水や融雪水等の水が発生する上流に水溶性マグネシウム塩を散布することにより行うので、下流においては、リン酸又はリン酸塩の添加・攪拌と、ｐＨ８以上のアルカリ側への調整を行うだけで、放射性セシウム及び／又は放射性ストロンチウムを容易に除去することができる。
【実施例】
【００２７】
以下に本発明を、実施例を挙げて更に詳細に説明する。
尚、放射性セシウム及び放射性ストロンチウムと非放射性のセシウム及びストロンチウムとの間に化学的性質の相違はないことから、セシウム及びストロンチウム試料としては何れも放射性核種を持たないものを使用した。
試験に用いた標準セシウム溶液は、塩化セシウム（関東化学製  平衡密度勾配遠心法用）を蒸留水で溶解することで、１００ｐｐｍの標準セシウム溶液を調整した。
また、標準ストロンチウム溶液は、塩化ストロンチウム・六水和物（関東化学製  特級）を蒸留水で溶解することで、１００ｐｐｍの標準ストロンチウム溶液を調整した
尚、セシウム及びストロンチウム共にＩＣＰ質量分析法を用いて測定した。
【００２８】
［実施例１：塩化マグネシウム及びリン酸及のセシウム除去効果試験］
（試験方法）
２００ｍＬ容ビーカーに１００ｐｐｍに調整した標準セシウム溶液をメスシリンダーに１００ｍＬ測り取った後、マグネティックスターラーで撹拌しながら、塩化マグネシウムを１０００ｐｐｍ添加して攪拌後、リン酸を１００００ｐｐｍ添加した。その後、ｐＨ調整剤を添加してｐＨを１１に調整した。
その後、ろ過法（５Ｂのろ紙を用いて凝集沈殿物をろ過する方法）による固液分離を行い、ろ液中のセシウム濃度を測定した。
図２のグラフに示す通り、ろ液のセシウム濃度は１．１２ｐｐｍに減少しており、９８．８８％の極めて高いセシウム除去効果が得られた。
【００２９】
［実施例２：塩化マグネシウム及びリン酸及のストロンチウム除去効果試験］
（試験方法）
２００ｍＬ容ビーカーに１００ｐｐｍに調整した標準ストロンチウム溶液をメスシリンダーに１００ｍＬ測り取った後、マグネティックスターラーで撹拌しながら、塩化マグネシウムを１０００ｐｐｍ添加して攪拌後、リン酸を１００００ｐｐｍ添加した。その後、ｐＨ調整剤を添加してｐＨを１１に調整した。
その後、ろ過法（５Ｂのろ紙を用いて凝集沈殿物をろ過する方法）による固液分離を行い、ろ液中のストロンチウム濃度を測定した。
図２のグラフに示す通り、ろ液のストロンチウム濃度は０．１８ｐｐｍに減少しており、９９．８２％の極めて高いセシウム除去効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】水から放射性セシウム及び放射性ストロンチウムを除去する際の処理工程を示すフロー図である。
【図２】セシウム濃度１００ｐｐｍの標準セシウム溶液に塩化マグネシウム及びリン酸を添加した場合のセシウム濃度の変化を示すグラフである。
【図３】ストロンチウム濃度１００ｐｐｍの標準セシウム溶液に塩化マグネシウム及びリン酸を添加した場合のストロンチウム濃度の変化を示すグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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