(57)【要約】【課題】放射性汚染水の高度の除染処理を長期間にわたって安定的に能率よく行える処理システムを提供する。【解決手段】放射性物質を含む被処理水に対し、（１）水分子同士の水素結合を解く前処理と、（２）前処理後の被処理水を一次吸着処理槽内で吸着材粉末を添加して撹拌混合し、一次吸着処理槽から導出する被処理水に無機凝集剤を加えて凝集させ、凝集物を濾過除去する一次分離処理と、（３）一次分離処理を経た被処理水を粒状吸着材層に透過させると共に、透過した被処理水を濾過助剤がプレコートされたスプリングフィルターにて濾過することにより、被処理水中の微小スラッジを分離除去する二次分離処理と、を施す。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性物質を含む被処理水に対し、
前処理後の被処理水を一次処理槽内で吸着材粉末を添加して撹拌混合し、この一次処理槽から導出する被処理水に無機凝集剤を加えて凝集させ、凝集物を濾過除去する一次分離処理と、
一次分離処理を経た被処理水を粒状吸着材層に透過させると共に、この透過した被処理水を濾過助剤がプレコートされたスプリングフィルターにて濾過することにより、被処理水中の微小スラッジを分離除去する二次分離処理と、
を施すことを特徴とする放射性汚染水の処理システム。
【請求項２】
前記二次分離処理は、スプリングフィルターによる濾過水を前記粒状吸着材層の被処理水導入部へ戻す循環処理により、被処理水が該スプリングフィルター及び粒状吸着材層を複数回通過するように構成されてなる請求項１に記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項３】
前記二次分離処理は、各々前記粒状吸着材層及びスプリングフィルターを備える複数段の循環処理工程を有し、前段の循環処理工程を経た被処理水が連続的に次段の循環処理工程へ送られるように構成されてなる請求項２に記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項４】
前記スプリングフィルターは、長尺状コイルの外周面が繊維製濾材にて被包され、この繊維製濾材の外側に前記濾過助剤がプレコートされると共に、該長尺状コイルの内側への圧縮空気導入による逆洗手段を具備してなる請求項１〜３のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項５】
前記一次分離処理の吸着材粉末がゼオライト及び珪藻土の一方又は両方を主体とする粉末である請求項１〜４のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項６】
前記一次分離処理の無機凝集剤が水中にＡｌ3+とＣａ2+の少なくとも一方を発生させる無機系電解質からなる請求項１〜５のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項７】
前記一次分離処理における凝集物の濾過除去をベルトプレスにて行う請求項１〜６のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項８】
前記スプリングフィルターの濾過助剤に、除去すべき放射性物質の核種に対応する粉末吸着材を含む請求項１〜７のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項９】
一次分離処理に供する被処理水の前処理として、５，０００ガウス以上の高磁界中に該被処理水を通過させる磁気処理を施す請求項１〜８のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項１０】
一次分離処理に供する被処理水の前処理として、撹拌槽内に収容した被処理水に撹拌翼回転数１０，０００回転以上で１０時間以上の高速撹拌処理を施す請求項１〜８のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システム。
【請求項１１】
一次分離処理に供する被処理水の前処理として、被処理水に低濃度酸性ミネラルを添加混合する請求項１〜８のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウムや放射性ストロンチウム等の放射性核種を懸濁物質として含む放射性汚染水の処理システム、例えば福島第一原子力発電所における汚染滞留水の放射線物質除去に有用な該処理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
２０１１年に爆発事故を起こした福島第一原子力発電所では、大量の放射性汚染水が継続的に発生しているが、充分な除染手段が確立されておらず、放射性汚染水を貯留する貯蔵タンクが増え続け、その設置場所の確保にも窮する一方、これら貯蔵タンクや配管の接続部に介在するパッキンの放射線劣化等に起因して、高線量汚染水の漏出事故が往々にして発生する事態に陥っている。
【０００３】
現在、福島第一原子力発電所における除染手段として、鉄共沈及び炭酸塩共沈を行う前処理設備と、吸着材交換式の直列多数基の吸着塔とからなる多核種除去設備（以下、ＡＬＰＳと称する）が採用されている（非特許文献１）。しかるに、ＡＬＰＳでは、濾過に使用されている逆浸透膜やセラミックフィルターが短期間で目詰まりして機能喪失することから、これらの交換作業のために度々処理の中断を余儀なくされる上、吸着材を含めて高度処理用として高価な材料の頻繁な交換により、保全コストが非常に嵩むことに加え、使用済みの材料が廃棄不能な放射能汚染物として大量に発生することになる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】インターネット・ウエブ・東京電力・多核種除去設備（ＡＬＰＳ）、検索日：2014年6月13日、http//www.tepco.co.jp/nu/fukushima-np/genkyo/fp_alps/index.html
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上述した福島第一原子力発電所の現況に鑑み、現状のＡＬＰＳの負荷を軽減するための前段処理や、該ＡＬＰＳに代替し得る処理として、放射性汚染水の高度の除染処理を長期間にわたって安定的に能率よく行える処理システムを提供することを目的としている。
【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、本発明の請求項１に係る放射性汚染水の処理システムは、放射性物質を含む被処理水に対し、前処理後の被処理水を一次吸着処理槽内で吸着材粉末を添加して撹拌混合し、この一次吸着処理槽から導出する被処理水に無機凝集剤を加えて凝集させ、凝集物を濾過除去する一次分離処理と、一次分離処理を経た被処理水を粒状吸着材層に透過させると共に、この透過した被処理水を濾過助剤がプレコートされたスプリングフィルターにて濾過することにより、被処理水中の微小スラッジを分離除去する二次分離処理と、を施すことを特徴としている。
【０００７】
請求項２の発明は、上記請求項１の放射性汚染水の処理システムにおいて、前記二次分離処理は、前記スプリングフィルターによる濾過水を前記粒状吸着材層の被処理水導入部へ戻す循環処理により、被処理水が該スプリングフィルター及び粒状吸着材層を複数回通過するように構成されてなるものとしている。
【０００８】
請求項３の発明は、上記請求項２の放射性汚染水の処理システムにおいて、前記二次分離処理は、各々前記粒状吸着材層及びスプリングフィルターを備える複数段の循環処理工程を有し、前段の循環処理工程を経た被処理水が連続的に次段の循環処理工程へ送られるように構成されてなるものとしている。
【０００９】
請求項４の発明は、上記請求項１〜３のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システムにおいて、前記スプリングフィルターは、長尺状コイルの外周面が繊維製濾材にて被包され、この繊維製濾材の外側に前記濾過助剤がプレコートされると共に、該長尺状コイルの内側への圧縮空気導入による逆洗手段を具備してなるものとしている。
【００１０】
請求項５の発明は、上記請求項１〜４のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システムにおいて、前記一次分離処理の吸着材がゼオライト及び珪藻土の一方又は両方を主体とする粉末である構成としている。
【００１１】
請求項６の発明は、上記請求項１〜５のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システムにおいて、前記一次分離処理の無機凝集剤が水中にＡｌ3+とＣａ2+の少なくとも一方を発生させる無機系電解質からなる構成としている。
【００１２】
請求項７の発明は、上記請求項１〜６のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システムにおいて、前記一次分離処理における凝集物の濾過除去をベルトプレスにて行うものとしている。
【００１３】
請求項８の発明は、上記請求項１〜７のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システムにおいて、前記スプリングフィルターの濾過助剤に、除去すべき放射性物質の核種に対応する粉末吸着材を含む構成としている。
【００１４】
請求項９の発明は、上記請求項１〜８のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システムにおいて、一次分離処理に供する被処理水の前処理として、５，０００ガウス以上の高磁界中に該被処理水を通過させる磁気処理を施す構成としている。
【００１５】
請求項１０の発明は、上記請求項１〜８のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システムにおいて、一次分離処理に供する被処理水の前処理として、撹拌槽内に収容した被処理水に撹拌翼回転数１０，０００回転以上で１０時間以上の高速撹拌処理を施す構成としている。
【００１６】
請求項１１の発明は、上記請求項１〜８のいずれかに記載の放射性汚染水の処理システムにおいて、一次分離処理に供する被処理水の前処理として、被処理水に低濃度酸性ミネラルを添加混合する構成としている。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明に係る放射性汚染水の処理システムでは、放射性物質を含む被処理水に対し、まず一次分離処理として、被処理水を一次吸着処理槽内で吸着材粉末を添加して撹拌混合することで、水中懸濁物質が吸着材粒子に吸着されるから、この一次吸着処理槽から導出する被処理水に無機凝集剤を加えることにより、水中懸濁物質を吸着した吸着材が直ちに凝集して粗大な凝集物沈殿に転化し、この凝集物を濾過除去することにより、被処理水中の放射性物質の殆どが取り除かれる。次いで、二次分離処理として、一次分離処理を経た被処理水を粒状吸着材層に透過させることで、被処理水中に残存していた微小スラッジが粒状吸着材に吸着して除かれ、更に二次処理槽から導出する被処理水をプレコート式のスプリングフィルターにて濾過することにより、１ミクロンサイズの放射性物質を含む微細粒子まで確実に除去される。従って、この処理システムによれば、放射性汚染水の高度な除染を全量濾過方式によって低コストで能率よく安定的に行える。
【００１８】
請求項２の発明によれば、上記処理システムの二次分離処理において、被処理水がスプリングフィルター及び粒状吸着材層を複数回通過する循環処理を行うから、一次分離処理を経た被処理水中に残る可能性のある放射性物質を含む１ミクロン以下の微細粒子までより確実に除去できる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、上記二次分離処理の循環処理工程を複数段で行うから、一次分離処理を経た被処理水中に残る可能性のある１ミクロン以下の放射性物質を含む微細粒子まで確実に除去できると共に、各段の循環処理工程における粒状吸着材の種類を変えることで、各段の循環処理工程を核種が異なる放射性物質の除去に対応させることができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、上記二次分離処理のスプリングフィルターとして、長尺状コイルの外周面が繊維製濾材にて被包され、その外側に濾過助剤がプレコートされたものを用いることから、被処理水中の極めて微細な粒子まで確実に濾過除去できる。また、該スプリングフィルターは、圧縮空気導入による逆洗手段を具備するから、濾過性が低下した際に逆洗すれば、その空気圧で長尺状コイル及び繊維製濾材が伸長し、これに伴って拡大した濾材目を内から外へ通過する清浄水及び空気によって瞬時に目詰まりが解消され、同時にスラッジを付着蓄積したプレコート層が崩壊して繊維製濾材から剥落するが、次に水流を元の濾過方向へ切り換えることで、分散していた濾過助剤が繊維製濾材の外周面に堆積してプレコート層を再生する。
【００２１】
請求項５の発明によれば、上記一次分離処理の吸着材としてゼオライト及び珪藻土の一方又は両方を主体とする粉末を用いることから、特に放射性セシウムの如き原発汚染水の主要核種に対する高い吸着効果が得られる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、上記一次分離処理の無機凝集剤が水中にＡｌ3+とＣａ2+の少なくとも一方を発生させる無機系電解質からなるため、早い凝集速度で高い凝集効果が得られる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、上記一次分離処理における凝集物の濾過除去をベルトプレスにて行うから、凝集物の量が多くても連続的に能率よく濾過除去できる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、上記二次分離処理におけるスプリングフィルターの濾過助剤に、除去すべき放射性物質の核種に対応する粉末吸着材を含むことから、その核種の放射性物質をより効率よく除去できる。
【００２５】
請求項９〜１１の発明によれば、一次分離処理に供する被処理水の前処理により、水素結合した水分子間に捉えられていた極めて微細なスラッジが開放されて自然に凝集するから、このような極めて微細なスラッジとして存在していた放射性物質も以降の一次及び二次分離処理の吸着や濾過等によって分離し易い凝集粒子として挙動する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る放射性汚染水の処理システムの工程図である。
【図２】同処理システムに用いるスプリングフィルターの縦断面図である。
【図３】同スプリングフィルターの要部の挙動を示し、（ａ）は濾過助剤のプレコート開始時、（ｂ）はプレコート完了時、（ｃ）は濾過稼働時、（ｄ）は逆洗時のそれぞれ縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下に、本発明に係る放射性汚染水の処理システムの実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。なお、本発明の処理システムは一次分離処理及び二次分離処理を施すことを特徴とするが、本実施形態では一次分離処理前に前処理を施す共に二次分離処理を前後二段の循環処理工程で行うものとしている。
【００２８】
〔前処理〕
図１に示すように、被処理水タンクＴ内の放射性物質を含む被処理水Ｗ０がポンプＰ１を介して前処理部１に送液され、この前処理部１において被処理水Ｗ０の水分子同士の水素結合を解く前処理が行われる。すなわち、被処理水Ｗ０に含まれる放射性物質は大部分が水中に遊離した懸濁粒子として存在するが、それ以外にも水分子同士が水素結合した集合体（一般的にはクラスターとして説明され、水道水では水分子１２個の集合体とされている）中に可視化されない極めて微細なスラッジとして取り込まれており、このような水分子間に捉えられた微細スラッジは通常の吸着や濾過による水処理では分離できないため、高度の除染を行う上で障害となる。そこで，この前処理では、被処理水Ｗ０にエネルギーを与えて水分子同士の水素結合を解き、もって分子間に捉えられていた極めて微細なスラッジを開放させると、これら微細スラッジ同士がミセルの法則によって自然に凝集するから、該微細スラッジとして存在していた放射性物質も以降は吸着や濾過によって分離し易い凝集粒子として挙動することになる。
【００２９】
このような前処理の具体的手段としては、水分子同士の水素結合を解離させるエネルギーを付与できる処理手段であればよく、特に制約されないが、磁気処理、高速撹拌処理、低濃度酸性ミネラル添加処理が好適であり、これらのいずれか一種又は二種以上の処理を採用することが推奨される。
【００３０】
上記の磁気処理は、被処理水Ｗ０を５，０００ガウス以上の高磁界中に通過させることにより、水分子を磁力で振動させて水分子同士の水素結合を解離させ、もって上記集合体を小さく分解させる。このような水の磁気処理用の装置として、特開平９−１７１２８７号公報、特開１１−１３８１７３号公報、特開２０００−３２５９６２号公報、特開２００２−１７７９６２号公報、特開２００４−３５８０４１号公報、特開２００５−１８５８８２号公報等に開示されるものが知られている。
【００３１】
上記の高速撹拌処理は、撹拌槽に収容した被処理水Ｗ０を長時間かけて高速撹拌することにより、その機械的剪断力で水分子同士の水素結合を解離させ、もって上記集合体を小さく分解させる。この処理には、一般的に高速混合機や高速分散機として知られる種々の形態の撹拌翼を備える高速攪拌機を利用できるが、撹拌翼回転数１０，０００回転以上で１０時間以上の高速撹拌処理を施すことが望ましい。
【００３２】
上記の低濃度酸性ミネラル添加処理は、被処理水Ｗ０に低濃度硫酸ミネラル水溶液の如き低濃度酸性ミネラル水溶液を添加混合することにより、水分子同士の水素結合を解離させて可視化されない不純物として水中に存在していた微細スラッジを凝集させるものである。このような低濃度酸性ミネラル水溶液としては、花崗岩類の酸抽出液として一般的に市販されている高濃度酸性ミネラル水を希釈して低濃度化（数十〜数百ｐｐｍ）したものを使用できる。
【００３３】
〔一次分離処理〕
上述のように前処理部１において水分子同士の水素結合を解く処理を経た被処理水Ｗ１は、図１に示すように、次いで一次分離処理の一次吸着処理槽２へ送られる。この一次吸着処理槽２は、仕切壁２１によって上流側から下流側へ４つの撹拌室２ａ〜２ｄに区画され、これら撹拌室２ａ〜２ｄの各々にパドル型の撹拌機２２が設置されると共に、最上流側の撹拌室２ａの上方に吸着材供給装置２３が配置している。なお、撹拌室２ａ，２ｂ間ならびに撹拌室２ｃ，２ｄ間は仕切壁２１の下側で、撹拌室２ｂ，２ｃ間は仕切壁２１の上側で、それぞれ連通している。
【００３４】
前処理部１から送られてくる被処理水Ｗ１は、各撹拌室２ａ〜２ｄ内が撹拌機２２にて低速撹拌されている状態で、まず最上流側の撹拌室２ａに導入され、この撹拌室２ａにおいて吸着材供給装置２３より投入される粉末吸着材Ａｐが添加混合され、該粉末吸着材Ａｐが分散した懸濁液として底部から撹拌室２ｂへ入り、該撹拌室２ｂ内を上昇して撹拌室２ｃへオーバーフローし、更に撹拌室２ｃ内を下降して底部から最下流側の撹拌室２ｄへ入り、該撹拌室２ｄ内を上昇し、その上部から流出して次の凝集槽３へ送られる。そして、この一次吸着処理槽２内を移動する過程で、被処理水Ｗ１中の放射性物質を含むスラッジの殆どが粉末吸着材Ａｐに吸着される。
【００３５】
ここで、粉末吸着材Ａｐとしては、一般的に廃水中のスラッジの吸着処理に使用される種々の吸着材、例えば、ゼオライトバーミキュライト、珪藻土、フライアッシュ、シリカボディ、プラントオパール、下水汚泥、アトミックカーボン（下水汚泥を窒素ガス炉で焼成したもの）、活性炭等が挙げられる。そして、これらの中でも特にゼオライト及び珪藻土が放射性セシウムの如き原発汚染水の主要核種に対する高い吸着効果が得られることから、ゼオライト及び珪藻土の一方又は両方を主体とする粉末を用いることが推奨される。また、これら一般的な粉末吸着材と共に、除去対象とする放射性物質の核種毎に適した吸着材成分、例えば放射性セシウムに対する吸着性の高いプルシアンブルー等を添加してもよい。
【００３６】
凝集槽３は、パドル型の撹拌機３１を備えると共に、上方に凝集剤供給装置３２が配置している。この凝集槽３では、撹拌機３１による低速撹拌下、一次吸着処理槽２から送られてくる懸濁液形態の被処理水Ｗ２に対し、凝集剤供給装置３２より投入される無機凝集剤Ｆｉが混合され、これによって前記粉末吸着剤Ａｐからなる懸濁物質が瞬時に凝集して粗大フロックを生成する。そして、この粗大フロックを含む被処理水Ｗ３は、仕切壁３３の下側から導出流路３４を上昇し、オーバーフローして外部のベルトプレス４上へ導出される。
【００３７】
凝集槽３で添加する無機凝集剤Ｆｉは、液中にＡｌ3+やＣａ2+等の多価陽イオンを発生させる無機電解質であり、粒子相互が反発する原因である粒子表面の荷電を中和することで凝集を発生させる。このような無機凝集剤Ｆｉの具体例としては、ポリ塩化アルミニウム、硫酸バンド、石灰、ポリ硫酸第二鉄、塩化第二鉄、その他の多価金属塩、これらの混合物等が挙げられるが、例えばモリノ商事社製の商品名スーパーＭロックを始めとして種々の市販品も使用可能である。なお、この一次分離処理の凝集剤として無機凝集剤Ｆｉを用いるのは、有機凝集剤では高分子であるためにベルトプレス４や後述する二次分離処理のスプリングフィルター６が早期に目詰まりして濾過機能を喪失することによる。
【００３８】
ベルトプレス４は、複数のロール４１を介して一部区間で重なって同期走行する無端ベルト状の上部濾布４ａ及び下部濾布４ｂと、重なった両濾布４ａ，４ｂに背圧を加える無端高圧ベルト４ｃとで構成され、下方に濾液槽４１が配置している。このベルトプレス４では、凝集槽３から導出する被処理水Ｗ３を連続的に下部濾布４ｂ上で受け、該被処理水Ｗ３に含まれる粗大フロックを漉し取ってケーキＣとし、このケーキＣを上部濾布４ｂとの間に挟み込んで圧搾脱水し、両濾布４ａ，４ｂの開離部から放出される脱水ケーキＣをスクリューフィーダー４２を介して汚染物保存容器４３やフレコン（フレキシブルコンテナバッグ）等に収容する一方、濾液（被処理水Ｗ４）が下方の濾液槽４１に溜まるようになっている。
【００３９】
このベルトプレス４によって一次吸着処理槽２で添加された粉末吸着材Ａｐの殆どがケーキＣとして分離され、これに伴って粉末吸着材Ａｐに吸着された放射性物質を含むスラッジも除去されるから、濾液槽４１に溜まった濾液中の放射性物質は低濃度になっているが、更に高度の除染を行うために該濾液を被処理水Ｗ４としてポンプＰ２を介して二次分離処理へ送液する。
【００４０】
〔二次分離処理〕
二次分離処理は、前後二段の循環処理工程より構成され、一次分離処理を経た被処理水Ｗ４中に残る可能性のある１ミクロン以下の微細粒子まで確実に除去するものである。図１に示すように、前段及び後段の循環処理工程は共に、内部が仕切壁５１によって複数（図では５つ）の処理室５ａ〜５ｅに分画された二次吸着処理槽５と、この二次吸着処理槽５内の被処理水Ｗ５を処理室５ｅから槽外配管によって処理室５ａへ還流させる循環流路Ｌｃと、該循環流路Ｌｃに介在するスプリングフィルター６とを備え、二次吸着処理槽５の処理室５ａ〜５ｅには各々低速撹拌用としてのパドル型の撹拌機５２が設置されている。そして、二次吸着処理槽５の処理室５ａ，５ｂ間ならびに処理室５ｃ，５ｄ間は仕切壁５１の上側で、処理室５ｂ，５ｃ間ならびに処理室５ｄ，５ｅ間は仕切壁５１の下側で、それぞれ連通している。また、処理室５ｂ，５ｃにわたる底部には粒状吸着材Ａｇ１が、処理室５ｄ，５ｅにわたる底部には粒状吸着材Ａｇ２が、それぞれ堆積層を形成しており、被処理水Ｗ５が処理室５ｂから５ｃならびに処理室５ｄから５ｅへ移動する際に、粒状吸着材Ａｇ１層、Ａｇ２層をそれぞれ透過するように構成されている。
【００４１】
ここで、粒状吸着材Ａｇ１、Ａｇ２としては、一次分離処理で使用する粉末吸着材Ａｐと同様の材料を使用できるが、水より比重が大きい粒状物として、水中に浮遊懸濁せずに沈降して堆積層を形成し得るものであることが必要である。また、粒状吸着材Ａｇ１と粒状吸着材Ａｇ２とは、性状の異なる複数種の微小スラッジＳＳに対する吸着性を高める上で、異種の吸着材料を用いることが望ましい。
【００４２】
循環流路Ｌｃには、スプリングフィルター６の上流側に開閉弁Ｖ１を介して還流用のポンプＰ３，Ｐ４が介装されると共に、該ポンプＰ３，Ｐ４と開閉弁Ｖ１との間に助剤調整槽７からの濾過助剤Ｆａの分散液をスプリングフィルター６へ送る助剤導入管路Ｌｆが開閉弁Ｖ２を介して接続されている。また、二次吸着処理槽５には、最下流側の処理室５ｅから被処理水Ｗ５を排出する排出流路Ｌｏと、底部から液を抜くドレン管路Ｌｄとが接続されている。更に、スプリングフィルター６の二次側にはエアーコンプレッサー８から開閉弁Ｖ３を介して圧縮空気を送給するエアー供給管路Ｌａが接続されている。
【００４３】
前段の循環処理工程では、一次分離処理を経た被処理水Ｗ４がポンプＰ２を介して二次吸着処理槽５の処理室５ｂに導入され、上流側の処理室５ａからオーバーフローしてくる還流水を加えた被処理水Ｗ５として、粒状吸着材Ａｇ１層を透過して次の処理室５ｃへ入り、該処理室５ｃ内を上昇して処理室５ｄへオーバーフローし、該処理室５ｄから粒状吸着材Ａｇ２層を透過して最下流側の処理室５ｅへ入る。そして、最下流側の処理室５ｅに流入した被処理水Ｗ５は、一次分離処理からの導入分に相当する水量が排出流路Ｌｏより導出して後段の循環処理工程へ送られるが、処理室５ａに流入する還流水に相当する水量は循環流路Ｌｃへ入り、スプリングフィルター６を透過して該処理室５ａへ戻される。また、後段の循環処理工程でも同様に、前段の循環処理工程の排出流路Ｌｏを通して被処理水Ｗ５が処理室５ｂへ導入され、上流側の処理室５ａからオーバーフローしてくる還流水を加えて、該処理室５ｂから最下流の処理室５ｅまで順次に移動する間に粒状吸着材Ａｇ１層，Ａｇ２層を透過したのち、該処理室５ｅより、前段の循環処理工程からの導入分に相当する水量が排出流路Ｌｏより排出されると共に、最上流の処理室５ａへの還流水に相当する水量が循環流路Ｌｃへ向かうことになる。
【００４４】
これら前後段の循環処理工程における被処理水Ｗ５の循環量は循環流路Ｌｃに介在するポンプＰ３，Ｐ４の送水量によって任意に設定できるが、導入水が二次吸着処理槽５及びスプリングフィルター６を通るサイクルを複数回経て導出されるように設定することが望ましい。例えば、導水量（ポンプＰ２による二次分離処理への送水量）が１０００Ｌ／分であるとき、循環流路Ｌｃに介在するポンプＰ３，Ｐ４の送水量を５０００Ｌ／分に設定すれば、被処理水Ｗ５は二次吸着処理槽５及びスプリングフィルター６を通るサイクルを５回経て導出されることになる。
【００４５】
スプリングフィルター６は、図２に示すように、縦円筒形の胴枠６１上に球面状をなす蓋枠６２が相互の外向きフランジ部６１ａ，６２ａ同士のボルト止めによって気密接合されると共に、該胴枠６１の下部に径大の底枠６３が溶接一体化されて密閉タンクを構成している。そして、胴部６１の上端部に設けた内向きフランジ部６１ｂに支承される仕切板６４により、内部が下側の広い一次側空間６ａと上側の狭い二次側空間６ｂとに区画され、該仕切板６４から多数本の濾過筒６０が一次側空間６ａに垂下している。また、胴枠６１には助剤調整槽７への戻し管路Ｌｂに接続する戻し口６１ｃが、蓋枠６２には循環流路Ｌｃの下流側に接続する被処理水導出口６２ｂとエアー供給管路Ｌａに接続する圧縮空気導入口６２ｃが、底枠６３には循環流路Ｌｃの上流側に接続する被処理水導入口６３ａとドレン管路Ｌｄに接続する排出口６３ｂが、それぞれ突設されている。
【００４６】
各濾過筒６０は、長尺状コイル６５の外周面を繊維製濾材６６にて被包してなり、仕切板６４に設けた上方へ拡径する保持穴６４ａに、長尺状コイル６５の拡径した上端部を係止している。そして、仕切板６４の上面側には、各濾過筒６０の係止位置に対応する透孔６７ａを備えた押さえ板６７がねじ止めされており、各透孔６７ａを通して濾過水が一次側空間６ａへ流出可能であると共に、該透孔６７ａが長尺状コイル６５の上端部よりも径小に設定されていることにより、各濾過筒６０の上方への抜出が阻止されている。
【００４７】
このスプリングフィルター６はプレコート型であり、予め各濾過筒６０の繊維製濾材の外側に濾過助剤Ｆａをプレコートして用いる。このプレコートを行うには、図２に示すように、濾過助剤Ｆａを助剤供給装置７２から助剤調整槽７の水中に投入し、攪拌機７１で撹拌混合して濾過助剤Ｆａの分散液を調整しておき、スプリングフィルター６の被処理水導入口６３ａに接続する循環流路Ｌｃの開閉弁Ｖ１を閉止した状態で、助剤導入管路Ｌｆの開閉弁Ｖ２を開放してポンプＰ３，Ｐ４を駆動させることにより、上記分散液を該スプリングフィルター６内に導入すればよい。これにより、図３（ａ）に示すように、上記分散液の水分が各濾過筒６０の繊維製濾材６６を透過して二次側へ流出する一方、該繊維製濾材６６の表面に濾過助剤Ｆａが堆積し、図３（ｂ）に示すように、該繊維製濾材６６の外側に濾過助剤Ｆａのプレコート層６８が形成される。
【００４８】
ここで、繊維性濾材６６としては、ガラス繊維、ポリエステル繊維、ポリプロピレン繊維等の繊維材の織布又は不織布が使用される。また、プレコートする濾過助剤Ｆａとしては、特に制約されないが、紙等の繊維材の裁断物に活性炭、珪藻土、石炭、金属粉末等を加えたものが好適である。なお、放射性物質の核種に対応する吸着材として粉末で供給できるものがあれば、それを濾過助剤Ｆａに含めることより、その核種の放射性物質をより効率よく除去することが可能となる。
【００４９】
かくして所要の厚さのプレコート層６８を形成したのち、助剤導入管路Ｌｆの開閉弁Ｖ２を閉止し、二次分離処理を行うために循環流路Ｌｃの開閉弁Ｖ１を開放し、ポンプＰ３，Ｐ４を駆動させる。この二次分離処理では、二次吸着処理槽５の処理室５ｅから循環流路Ｌｃを通して送られてくる被処理水Ｗ５がスプリングフィルター６の一次側空間６ａに流入し、図３（ｃ）に示すように、該被処理水Ｗ５の水分が各濾過筒６０のプレコート層６８及び繊維製濾材６６を透過して二次側へ流出するが、該被処理水Ｗ５中の微小スラッジＳＳは透過できずにプレコート層６８及び繊維製濾材６６に捉えられる。
【００５０】
この二次分離処理では、一次分離処理によって元の被処理水Ｗ０中に含まれていた放射性物質が殆どが除去されて低濃度になった被処理水Ｗ４を対象として、前段の循環処理工程において、二次吸着処理槽５の粒状吸着材Ａｇ１層及びＡｇ２層を通過させることによる微小スラッジＳＳの吸着と、プレコート式のスプリングフィルター６による微小スラッジＳＳの濾過除去とを複数回繰り返した上で、更に後段の循環処理工程において同様の吸着及び濾過除去を複数回繰り返すことになる。従って、最終的に後段の循環処理工程の排出流路Ｌｏより排出される被処理水は、１ミクロン以下の放射性物質を含む微細粒子まで確実に除去された、極めて高度な除染水となっている。
【００５１】
なお、二次分離処理の継続に伴い、スプリングフィルター６では、微小スラッジＳＳが次第にプレコート層６８及び繊維製濾材６６の微小空隙を埋めてゆくと共に、図３（ｃ）の如くプレコート層６８の外側に微小スラッジＳＳの堆積層Ｄが形成されてゆく。そして、繊維製濾材６６及びプレコート層６８の目詰まりの進行によって濾過性がある程度まで低下した際には、循環流路ＬｃのポンプＰ３，Ｐ４を停止すると共に開閉弁Ｖ１を閉止し、エアー供給管路Ｌａの開閉弁Ｖ３を一時的に開放して該スプリングフィルター６の二次側空間６ｂへ圧縮空気Ａｉｒを導入し、同時に戻し管路Ｌｂの開閉弁Ｖ４（図２参照）を一時的に開放することにより、図３（ｄ）に示すように、その空気圧で各濾過筒６０の長尺状コイル６５及び繊維製濾材６６が伸長し、これに伴って拡大した濾材目を内から外へ通過する水と空気によって瞬時に目詰まりが解消され、同時に微小スラッジＳＳを付着蓄積したプレコート層６８及び堆積層Ｄが崩壊して繊維製濾材６６から剥落する。なお、スプリングフィルター６内に流入した圧縮空気Ａｉｒに対応して、一次側空間６ａ内の被処理水Ｗ５の一部が戻し管路Ｌｂを通して助剤調整槽７へ流出する。
【００５２】
上記の圧縮空気Ａｉｒによる逆洗後、戻し管路Ｌｂの開閉弁Ｖ４を閉止すると共に、助剤導入管路Ｌｆの開閉弁Ｖ２を開放してポンプＰ３，Ｐ４を駆動させ、助剤調整槽７内の濾過助剤Ｆａの分散液をスプリングフィルター６内に導入すれば、その分散液中及び一次側空間６ａ内の残留水中に分散する濾過助剤Ｆａが各濾過筒６０の繊維製濾材６６の外周面に堆積してプレコート層６８が再生される。従って、助剤導入管路Ｌｆの開閉弁Ｖ２を閉止し、循環流路Ｌｃの開閉弁Ｖ１を開放することで二次分離処理を再開できる。ただし、この場合のプレコート層６８には先の処理で濾別された微小スラッジＳＳが含まれ、それだけ目詰まりに至る時間が短くなるから、ある程度の逆洗回数を経たのちには、二次側空間６ａ内の液全体をドレン管路Ｌｄより排出し、助剤調整槽７内の濾過助剤Ｆａのみで新たなプレコート層６８を形成するのがよい。
【００５３】
上述のように、本発明の処理システムでは、放射性物質を含む被処理水Ｗ０を対象として、一次分離処理により、被処理水Ｗ１中の上記凝集粒子を含めた水中懸濁物質を吸着材粉末Ａｐの粒子に吸着させ、この吸着材粉末Ａｐを無機凝集剤Ｆｉによって粗大な凝集物沈殿に転化して濾過除去することにより、元の被処理水Ｗ０中の放射性物質の殆どを取り除き、更に二次分離処理として、一次分離処理を経た被処理水Ｗ４を二次吸着処理槽５の粒状吸着材Ａｇ１層，Ａｇ２層に通過させて微小スラッジＳＳを吸着除去し、更にプレコート式のスプリングフィルター６によって微小スラッジＳＳを濾過除去することにより、１ミクロンサイズの放射性物質を含む微細粒子までプレコートの濾過助剤層に取り込まれて確実に除去される。
【００５４】
特に、二次分離処理として、実施形態のように、被処理水Ｗ５が粒状吸着材Ａｇ１層，Ａｇ２層及びスプリングフィルター６を複数回通過する循環処理を採用すれば、一次分離処理を経た被処理水中に残る可能性のある１ミクロン以下の微細粒子まで確実に除去できる。更に、二次分離処理の循環処理工程を複数段で行う構成では、１ミクロン以下の微細粒子まで完全に除去できると共に、各段の循環処理工程における粒状吸着材の種類を変えることで、各段の循環処理工程を核種が異なる放射性物質の除染に対応させることも可能となる。
【００５５】
そして、このような処理システムは、放射性汚染水の高度な除染を全量濾過方式によって低コストで能率よく安定的に行えるものであるから、例えば福島第一原子力発電所で採用されている現状のＡＬＰＳの負荷を軽減するための前段処理や、該ＡＬＰＳに代替し得る処理としても非常に有効である。
【００５６】
なお、本発明の処理システムは、実施形態で示した前処理部１を省略した構成を包含する。ただし、水分子同士の水素結合を解く前処理を行うことで、既述のように、水分子間に捉えられていた放射性物質を含む極めて微細なスラッジが開放されて自然に凝集するから、このような極めて微細なスラッジとして存在していた放射性物質も以降の一次及び二次分離処理の吸着や濾過等によって分離し易い凝集粒子として挙動し、もってより高度な除染が可能となる。また、元の放射性汚染水に粗大ゴミや油分が含まれる場合は、被処理水タンクＴへの導入前もしくは前処理部１の前段に、これらの粗大ゴミや油分の除去工程を組み込むことが望ましい。
【００５７】
二次分離処理としては、実施形態では前後二段回の循環処理工程を採用しているが、処理対象とする放射性汚染水の種類や処理量及び処理速度に応じて、複数の循環処理工程を直列接続や並列接続を含む様々な配置構成に設定できる。また、二次分離処理の粒状吸着材層は、実施形態では二次吸着処理槽５に堆積させた粒状吸着材Ａｇ１層，Ａｇ２層としているが、例えば密閉容器に粒状吸着材を充填し、その充填層中に被処理水を透過させる構成としてもよい。
【００５８】
二次分離処理のスプリングフィルター６としては、コイルスプリングの外側に濾過助剤を直接にプレコートする一般的な構成も採用可能であるが、実施形態のように長尺状コイル６５を被包する繊維製濾材６６の外側に濾過助剤Ｆａをプレコートする構成では、被処理水中の極めて微細な粒子まで確実に濾過除去できるという利点がある。また、実施形態のスプリングフィルター６のように、圧縮空気導入による逆洗手段を採用すれば、その空気圧による長尺状コイル６５及び繊維製濾材６６の伸長に伴って、拡大した濾材目を内から外へ通過する清浄水及び空気によって瞬時に目詰まりが解消されと共に、その際に微小スラッジＳＳを付着蓄積したプレコート層６８が崩壊して繊維製濾材から剥落するが、次に水流を元の濾過方向へ切り換えることで、分散していた濾過助剤Ｆａの粉状物が繊維製濾材の外周面に堆積して簡単にプレコート層を再生できるという利点がある。
【００５９】
一次吸着処理槽２内及び二次吸着処理槽５内の分画数と被処理水の移動経路は、実施形態で例示した構成に限らず、充分な吸着処理を行える滞留時間を確保できるように、処理量及び処理速度に応じて適宜設定すればよい。また、攪拌機２２，５２の形態と設置数についても適宜変更可能である。一方、一次分離処理における凝集物の濾過除去には例示したベルトプレス以外の種々の濾過方式も採用可能であるが、ベルトプレスでは凝集物の量が多くても連続的に能率よく濾過除去できるという利点がある。その他、本発明の放射性汚染水の処理システムでは、配管構成を含め、細部構成については実施形態以外に種々設計変更可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１              前処理部
２              一次吸着処理槽
２２            攪拌機
３              凝集槽
４              ベルトプレス
５              二次吸着処理槽
５ａ            最上流側の処理室（被処理水導入部）
６              スプリングフィルター
６０            濾過筒
６５            長尺状コイル
６６            繊維製濾材
６８            プレコート層
Ａｇ１，Ａｇ２  粒状吸着材
Ａｉｒ          圧縮空気
Ａｐ            粉末吸着材
Ｆａ            濾過助剤
Ｆｉ            無機凝集剤
Ｌｃ            循環流路
Ｗ０〜Ｗ５      被処理水
ＳＳ            微小スラッジ
【図１】
2016090556.tif 000003
【図２】
2016090556.tif 000004
【図３】
2016090556.tif 000005