JP5062579B1 - 放射性物質を含む汚染土壌処理システム。 - Google Patents

Abstract

【課題】 有害な放射性物質を含む汚染土壌から放射性物質を完全に取り去ることのできる放射性物質を含む汚染土壌の処理システムを構築する。
【解決手段】 アルカリ性の温水を放射性物質を含む汚染土壌の洗浄水として使用し、汚染土壌の洗浄工程の一部に放射性元素吸着剤を加え放射性元素を吸着した固形物を含む土壌洗浄水から固液分離装置を介して完全に無害な浄水と有害な放射性物質を含む固形物である汚泥とに分離し、有害な放射性物質を含む固形物は放射線遮蔽カプセルに封入することにより完全に放射線の漏洩を防止すると共に、その完全無害化された洗浄水は汚染土壌用洗浄水として循環閉塞回路を構成し再利用する放射性物質を含む汚染土壌処理システム。
【選択図】図１

Description

本発明は、放射性物質を含む汚染土壌処理の処理に関し、高性能な洗浄装置と放射性元素吸収剤を使用して有害放射性物質を含む土壌のみを洗浄水から固液分離して、固形化された有害放射性物質を含む固形物は、放射線遮蔽カプセルに封じ込めて外部への漏洩を防止すると共に、分離された洗浄水は再び汚染土壌の洗浄水として放射性物質を含む汚染土壌の洗浄工程に再利用することのできる放射性物質を含む汚染土壌処理システムに関するものである。

従来、油や重金属に汚染された土壌を汚染区域内で安全にかつ確実で、素早く大量に安価な方法で無害化する対策が検討されて来た。
平成２３年３月１１日に発生した東日本大震災における大量の放射能汚染物質の飛散による汚染土壌は５億トンとも推定されている。
一般に、汚染された土壌の処理方法としては、汚染された土壌を掘削し、汚染区域外に搬出除去し、別に新たな土壌を搬入して入れ替える方法があるが、この方法は、そのサイト内の汚染は確実に取り除く事が出来るが、汚染された土壌が放射性物質を含んだ汚染土壌の場合は、搬出した土壌の運搬中の放射能漏れ防止対策や受け入れ先や安全性の問題がある。

その他、土壌汚染問題の対策方法に、土壌を薬品や水で洗浄し、汚染物質を抽出除去し、洗浄した土壌をサイト内に埋め戻す方法（例えば、特許文献１参照）があるが、この方法は、汚染物質の除去率を高める為、大掛かりな洗浄設備が必要となり、対策設備に費用が掛かり、放射性物質を含む汚染土壌には対応出来ないと思われる。

しかも、前述の如き洗浄設備では、十分な効果が得られないばかりか洗浄後の汚染土壌の再利用は困難であり、洗浄処理済みの産業廃棄物として処理を余儀なくされてきた。加えて、洗浄液や浄化剤として使用される薬品は一般的に高価であるため、大量に処理しなければならない重金属含有土壌の処理に使用すると費用が莫大なものとなり、経済的にも問題があった。また前述の特許文献１における洗浄技術のような従来の技術では、洗浄に使用された洗浄水を「再利用」することができない点では、浄化作業に対する水質環境浄化、産業廃棄物の発生抑制に対しては、あまり効果は期待できず、ましてや放射性物質を含む汚染土壌への対応は全く期待できないのが現状である。

そこで、本発明者は、別途高性能で小スペースの土壌洗浄設備を用い、カンラン岩を使用して有害物質に汚染された土壌を洗浄し、重金属を洗浄吸着・不溶化して固化し、汚染物質を完全に無害化して再利用を可能とする汚染物質不溶化・浄化剤を発明して出願した（特許文献２、３参照）。そして更に汚染土壌中の有害物質の洗浄除去と洗浄に使用した後の水を浄化無害化して再利用する処理方法をも発明し出願している（特許文献３参照）。更には、海藻を利用した吸着剤を発明し、既に出願している。これは、焼成したある種の海藻炭と貝殻凝集沈殿剤との混合により、９０％以上の重金属の凝集沈殿効果を有するものである。

特開２００４−５７９５３号公報 特開２００７−２８３２７９号公報 特開２０１１−１１１６１７号公報

そこで、本発明は前述した先行技術を利用し、更に改良を加え、放射性物質を含む汚染土壌に対し、高性能な洗浄装置と放射性元素吸収剤を使用して有害放射性物質を含む土壌のみを洗浄水から固液分離して、固形化された有害放射性物質を含む固形物は、放射線遮蔽カプセルに封じ込めて外部への漏洩を防止すると共に、分離された洗浄水は再び汚染土壌の洗浄水として放射性物質を含む汚染土壌の洗浄工程に再利用することのできる放射性物質を含む汚染土壌処理システムの提供を目的とするものである。

請求項１に記載された発明は、汚染土壌の洗浄にアルカリ性温水を使用し、汚染土壌を摺り潰しと揉み潰しを連続的に行う洗浄磨砕装置や汚染土粒子から重力式衝撃作用により有害汚染物を土壌粒子の表面から剥離する重力式洗浄装置または、摩擦により強制的に有害汚染物を土壌粒子の表面から剥離する強制研磨型洗浄装置を使用する第１工程と、ゴミ取り分級装置による汚染土壌中の木くずやごみ、軽石などを取り除き、前記第１工程で有害物質が剥離された土壌粒子を２階級の粒土群に分級排出する第２工程と、

第２工程による汚染成分を含む残留水（以下単に「汚染残留水」という）を高速の竜巻状回転水流を起して高濃度の汚染土壌を洗浄し固形物と汚染残留水に分離する連続シルト分級装置に投入し、沈殿した微細粒土を排出する第３工程と前記第３工程により分離された汚染残留水を撹拌洗浄装置に投入し、更に洗浄して沈殿物としての固形物と汚染残留水とに分離し、その沈殿物を再び第３工程に帰還させて再処理させると共に、その汚染残留水を次の撹拌凝集固液分離装置に送る第４工程と、

前記第４工程により分離された汚染残留水に強制的に放射性元素吸着剤（特願２０１１ −１０６６９８参照）を投入し、混合撹拌を連続的に行う撹拌凝集固液分離装置により、汚染残留水から放射性物質を吸着させる第５工程と、前記第５工程により放射性物質を吸着した放射性元素吸着剤と残留水を分離する遠心分離機により、有害な放射性物質を含有した汚泥と完全に有害物質を取り去られ無害化された浄水とに分離する第６工程を含み、前記第６工程により完全に無害化された洗浄水は前記第１工程や第３工程の洗浄水として帰還させ洗浄循環路を構成し、前記第６工程により分離された有害な放射性物質を含有した汚泥は、更に乾燥・固化形整してカンラン岩を主成分とする放射線遮蔽機能を持った固形剤（例えば「アースプロテクター（登録商標）」により表面をコーティングして放射線遮蔽処理を行うことを特徴とする放射性物質を含む汚染土壌処理システムである。

そして、請求項２項に記載された発明は、前記第１工程に使用するアルカリ性温水の温度を２０℃〜６０℃に保持して使用するものであり、請求項３に記載された発明は、前記第５工程において使用する洗浄水の温度を２０℃〜５０℃に保持して使用するものである。

請求項４に記載された発明は、第６工程で分離された有害な放射性物質を含有している汚泥を更に乾燥・固化形整してカンラン岩を主成分とする放射線遮蔽機能を有する固形剤によって構成されたカプセルに前記乾燥・固化形整された有害な放射性物質を封入処理して放射線の外部への漏洩放出を防止するものである。

本発明によると汚染土壌の洗浄にアルカリ性の温水を使用することにより、汚染土壌に付着した放射性物質を剥離する能力が飛躍的に向上するのである。そして更に第５工程における撹拌凝集固液分離装置に本発明者が発明した放射性元素吸収剤を強制投入することにより、処理工程第６工程で遠心分離された洗浄水は、ほとんど放射性物質に汚染された固形物を含有せず、通常の洗浄水として再利用できる。

そして固形物として分離された有害放射性物質を含有する汚泥は、別途、更に乾燥・固化形整されて放射線遮蔽機能を持った固形剤で構成されたカプセルに入れて封入処理して放射線の外部への漏洩放出を防止することが出来るののである。
したがって、第１工程で投入された膨大な放射能汚染土壌はその数％の固形物に濃縮されるため遮蔽用のカプセルを保存する場所も膨大な面積を必要とせず、災害復旧作業に先立って迅速に有害放射性物質を含む土壌の除去作業が可能となる優れた効果を有するのである。

また、本発明の汚染土壌処理システムは、小スペースで確実に大量の汚染土壌を連続処理することができるので、前記本発明の効果に加えて、安価に汚染土壌の処理が可能であるため処理費用の削減に多大に寄与することができるのである。

さらに、本発明の吸着凝固剤を使用する連続処理方法においては、場外排水処理は不要となり、処理の途中で分級装置から排出された土壌には放射性物質はほとんど付着しておらず、埋め戻し土壌や有害廃棄物の場外排出量も削減できる。

本発明の放射性物質を含む汚染土壌処理システム説明図である。

以下、本発明の放射性物質を含む汚染土壌処理システムについて説明するが本発明は、これらの実施例に限定されるものではない。また、以下の説明において同一の機能を有する部材や部位、構成については、同一の符号を付けて説明を省略する場合がある。

以下、本発明の放射性物質を含む汚染土壌処理システムの実施例を図１のシステム説明図に基づき説明する。
汚染地域における放射性物質を含む汚染土壌（以下単に「汚染土壌」と言う）Ａは、汚染地域からショベルカーなどの機械力により掘削されてコンクリガラ・木片・プラスティック・鉄片などを分離して、ダンプカー等の運搬装置により土壌処理場に搬送され、第１の処理工程（以下単に「第・・工程」と言う）である強制洗浄装置１に投入され、アルカリ温水製造機Ｂから供給される２０℃〜６０℃、好ましくは５０℃のアルカリ性の洗浄水ｂと混入されて摺り潰し且つ揉み潰しを連続的に行い汚染土壌の粒子の表面から有害汚染物質を剥離する。アルカリ性水溶液としては、例えば、ＰＨ８〜１２程度の水酸化ナトリウム（苛性ソーダ）水溶液が使用されるが、アルカリ性の温水であれば洗浄効果は向上する。

アルカリ性の濃度は汚染土壌の土質によって調整する。そして、この強制研磨型洗浄装置１は、摺り潰し且つ揉み潰しを連続的に行う洗浄磨砕装置や、汚染土壌粒子の表面から重力式衝撃作用により有害汚染物を剥離する重力洗浄装置が使用されるが、この実施例ではハリケーン洗浄磨砕装置として公知の洗浄装置を使用している。

ここで汚染土壌粒子の表面から有害汚染物質を剥離された土壌１ａは、第２工程であるゴミ取り分級装置２に供給され、汚染土壌中の木くずやごみ、軽石などを取り除き、これらは別途産廃処分物Ｃとして処理する。そして第１工程で有害物質が剥離された土壌粒子は複数階級の粒土群、例えば４０ｍｍ〜２０ｍｍ及び２０ｍｍ〜５ｍｍの２群Ｄ，Ｅに分級されて排出される。この第２工程で使用されるゴミ取り分級装置２も既に市販のものが使用される。

第２工程による汚染成分や汚染物質を含む残留水（以下単に「汚染残留水」という）２ａは高速の竜巻状回転水流を起こして高濃度の汚染土壌を洗浄し、固形物と汚染残留水とに分離する第３工程に送られる。第３工程では、例えば連続シルト分級装置３が使用され、ここで沈殿した粒子（５ｍｍ〜７μｍ）は微細粒土Ｆとして分級排出される。そして、この汚染残留水３ａは、次の処理工程である第４工程の撹拌洗浄装置４に送られ、更に洗浄されて沈殿物Ｒとしての固形物と汚染残留水４ａとに分離され、沈殿物Ｒは再び前述した第３工程の連続シルト分級装置３に帰還させて再処理される。なお、第４工程で使用される撹拌洗浄装置４には、市販の変形シックナーマイクロバブル撹拌機が使用される。

第４工程により分離された汚染残留水４ａは、混合撹拌を連続的に行う第５工程である撹拌凝集固液分離装置５に送られる。この撹拌凝集固液分離装置５は、市販のハイドロミキサー凝集固液分離装置が使用されており、この第５工程に本発明者が別途開発した放射性元素吸着剤であるアースプロテクター（登録商標）Ｐを強制的に供給することにより、汚染残留水から放射性物質を吸収し、吸着保持することが出来るのである。

アースプロテクターＰは、カンラン岩を主成分とする汚染物質吸着剤であり、汚染残留水から微細な汚染物質を吸着保持する。したがって、微細な汚染物質を吸着保持したアースプロテクターと残留水とを分離するため、両者を含む固形物と残留水５ａは、次の第６工程である遠心分離機６に送られ、放射性物質を含有する脱水汚泥Ｇと、放射性物質を取り除かれて無害化された浄水Ｗに分離される。第６工程で使用する遠心分離機には、市販のスクリュウデカンタ型の遠心分離機が使用される。

こうして、無害化された浄水Ｗは、再び第１工程用のアルカリ温水洗浄機Ｂに帰還させ、或いは浄水タンクＴに貯水して置き、連続シルト分級装置３の洗浄水としても再利用することが出来る。そして、脱水汚泥Ｇは、更に乾燥・固形化形整してカンラン岩を主成分とする放射能遮蔽機能を有する固形剤であるアースプロテクターでコーティングし、或いはカプセルを構成してその中に封入することにより、完全に放射線の漏洩を防止する封入処理７を行うことが出来るのである。

なお、第２工程や第３工程で分級排出された粒土は、粒子表面汚染物質はほとんど剥離されているので、環境に応じて埋め戻し用の土壌としても利用することが出来る。

１・・・強制研磨型洗浄装置
２・・・ゴミ取り分級装置
３・・・連続シルト分級装置
４・・・撹拌洗浄装置
５・・・撹拌凝集固液分離装置
６・・・遠心分離機
７・・・放射性物質封入処理
Ａ・・・汚染土壌
Ｂ・・・アルカリ温水製造機
Ｃ・・・産廃処分物
Ｄ・・・粗粒土
Ｅ・・・中粒土
Ｆ・・・微細粒土
Ｐ・・・放射性元素吸着剤
Ｒ・・・沈殿物
Ｔ・・・浄水タンク（無害）
Ｇ・・・脱水汚泥
Ｗ・・・浄水（無害）

Claims (4)

1. 汚染土壌の洗浄にアルカリ性温水を使用し、汚染土壌を摺り潰しと揉み潰しを連続的に行う洗浄磨砕装置や汚染土粒子から重力式衝撃作用により有害汚染物を土壌粒子の表面から剥離する重力式洗浄装置または、摩擦により強制的に有害汚染物質を土壌粒子の表面から剥離する強制研磨型洗浄装置を使用する第１工程と、
   ゴミ取り分級装置による汚染土壌中の木くずやごみ、軽石などを取り除き、前記第１工程で有害物質が剥離された土壌粒子を複数階級の粒土群に分級排出する第２工程と、
   第２工程による汚染成分を含む残留水（以下単に「汚染残留水」という）を高速の竜巻状回転水流を起して高濃度の汚染土壌を洗浄し固形物と汚染残留水に分離する連続シルト分級装置に投入し、沈殿した微細粒土を分級排出する第３工程と、
   前記第３工程により分離された汚染残留水を攪拌洗浄装置に投入し、更に洗浄して沈殿物としての固形物と汚染残留水とに分離し、その沈殿物を再び第３工程に帰還させて再処理させると共に、その汚染残留水を次の攪拌凝集固液分離装置に送る第４工程と、
   前記第４工程により分離され、送り込まれた汚染残留水に強制的に放射性元素吸着剤を投入し、混合攪拌を連続的に行う攪拌凝集固液分離装置により、汚染残留水から放射性物質を吸着させる第５工程と、
   前記第５工程により放射性物質を吸着した放射性元素吸着剤残留水を分離する遠心分離器により、有害な放射性物質を含有した汚泥と完全に有害物質を取り去られ無害化された浄水とに分離する第６工程を含み、
   前記第６工程により完全に無害化された浄水は前記第１工程や第３工程の洗浄水として帰還させて洗浄循環路を構成することを特徴とする放射性物質を含む汚染土壌処理システム。
2. 前記第１工程に使用するアルカリ性温水の温度は２０℃〜６０℃に保持して使用することを特徴とする請求項１記載の放射性物質を含む汚染土壌処理システム。
3. 前記放射性元素吸着剤を投入して行う第５工程に使用する洗浄水の温度は２０℃〜５０℃に保持して使用することを特徴とする請求項１又は２記載の放射性物質を含む汚染土壌処理システム。
4. 前記第６工程により分離された有害な放射性物質を含有した汚泥は、更に乾燥・固化形整してカンラン岩を主成分とする放射線遮蔽機能を持った固形剤により構成されたカプセルに封入することを特徴とする請求項１，２又は３記載の放射性物質を含む汚染土壌処理システム。

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