JP6047814B2 - 放射性物質汚染土壌処理方法及び放射性物質汚染土壌処理システム - Google Patents

Description

本発明は、放射性物質汚染土壌処理方法及び放射性物質汚染土壌処理システムに関するものである。

従来から、汚染土壌を採取して汚染物質を除去する汚染土壌処理が行われており、代表的な手法としては、湿式除染方法と、乾式除染方法（例えば、特許文献１、２参照。）とが挙げられる。湿式除染方法は、汚染土壌を例えば高圧洗浄水で洗浄することで、洗浄水とともに汚染物質を隔離し、洗浄後の土壌を採取地に戻すものである。又、乾式除染方法は、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を分別して回収し、粒径の大きな土壌を採取地に戻すものである。更に、湿式と乾式とを組み合わせた除染方法も提案されている（例えば、特許文献３参照。）。

特開２００４−２４９２４１号公報 特開２００１−２１９１５５号公報 特開２００７−０５０３４７号公報

しかしながら、従来の湿式除染方法及び乾式除染方法は、各々、次のような課題を有するものであった。まず、湿式除染方法は、汚染水が大量に発生し、洗浄後に大掛かりな濁水処理が必要となる。又、濁水処理プラントを設置するにあたり、大掛かりな基礎の構築が必要不可欠となる。しかも、湿式除染方法は、土壌に含まれるミネラル分等の良質な成分まで洗い流してしまうことから、農地の土壌を除染するには適さないものである。
一方、乾式除染方法は、汚染物質が土壌中の細粒に付着しやすいという性質を利用して、土壌を粒径で分別する分級を行い、粒度の細かい土壌のみ回収するものである。しかしながら、水分の含有量や、土壌の凝集等、処理対象となる土壌の状態によって、分級精度にばらつきが生じ得るものである。

更に、湿式と乾式とを組み合わせた除染方法は、分級後に洗浄を行う工程を含むものであり、湿式と同様の課題に加え、汚染されていない粒度の土壌まで研磨する工程を含むために、効率的な除染が困難なものである。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、汚染土壌の処理の際に汚水が発生せず、効率的に除染を行うことが可能な汚染土壌処理技術を提供することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）放射性物質により汚染された土壌を採取する汚染土壌採取工程と、
該汚染土壌採取工程で採取された土壌を乾燥させる乾燥工程と、
該乾燥工程にて乾燥された土壌の凝集を解く解砕工程と、
該解砕工程にて解砕された土壌を粒度に応じて分別する分級工程と、
該分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離する隔離工程と、
該分級工程にて分級された土壌のうち、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定する放射能レベル測定工程と、を含み、
該放射能レベル測定工程にて線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、該放射能レベル測定工程にて線量が所定値を上回る場合には前記分級工程へと戻し、前記分級工程、前記隔離工程、前記放射能レベル測定工程を繰り返す放射性物質汚染土壌処理方法（請求項１）。
本項に記載の放射性物質汚染土壌処理方法は、汚染土壌採取工程で採取された放射性物質により汚染された土壌を乾燥工程にて乾燥させ、更に、乾燥された土壌の凝集を解砕工程にてほぐすことで、乾燥させた土壌の粒度を、続く分級工程における、粒度に応じた土壌の分別に適した状態となるように調整するものである。そして、解砕工程にて解砕された土壌を粒度に応じて分級工程にて分別する際に、採取された土壌の水分の含有量や、土壌の凝集等、処理対象となる土壌の状態に起因する分級精度のばらつきの発生を回避し、分級精度を高めることとなる。そして、分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を、続く隔離工程にて隔離し、残余の土壌を土壌採取地へと戻すことで、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を分別して回収し、粒径の大きな土壌を採取地に戻すものである。
又、放射性物質により汚染された土壌の除染に際して、分級工程にて分級された土壌のうち、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定し、線量が所定値を上回る場合には、分級工程へと戻すことで、有害物質を含む土壌の隔離、保管を確実にするものである。
しかも、以上の各工程により乾式除染方法による土壌洗浄がなされるものであることから、全工程にわたり、汚染水等の副産物が発生することがない。又、土壌の必要成分（栄養分等）を洗い流してしまうことがないので、洗浄後の土壌は、土壌採取地に戻して再利用しやすい状態のものとなる。又、乾燥させた土壌を解砕して分級することにより、大量の土壌を粉砕する等の処理時間がかかる作業が不要となり、処理効率を高めるものとなる。

（２）上記（１）項において、前記分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌の粒度を更に細かく粉砕する微粉砕工程と、
該微粉砕工程にて粉砕された土壌を粒度に応じて分別する二次分級工程と、
該二次分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離する二次隔離工程と、
該二次分級工程にて分級された土壌のうち、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定する二次放射能レベル測定工程と、を更に含み、
該二次放射能レベル測定工程にて線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、該二次放射能レベル測定工程にて線量が所定値を上回る場合には前記二次分級工程へと戻し、前記二次分級工程、前記二次隔離工程、前記二次放射能レベル測定工程を繰り返す放射性物質汚染土壌処理方法（請求項２）。
本項に記載の汚染土壌処理方法は、分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌の粒度を、微粉砕工程において更に細かく粉砕し、微粉砕工程にて粉砕された土壌を、それに続く二次分級工程にて、粒度に応じて更に分別する。そして、二次分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を、続く二次隔離工程にて隔離し、残余の土壌を土壌採取地へと戻すことで、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を、より精密に分別して回収して、隔離、保管する土壌を減容し、可能な限り多くの土壌を採取地に戻すものであるから、再利用することのできる土壌の歩留まり向上が期待できる。しかも、放射性物質により汚染された土壌の除染に際して、二次分級工程にて分級された土壌のうち、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定し、線量が所定値を上回る場合には、二次分級工程へと戻すことで、有害物質を含む土壌の隔離、保管を確実にするものである。又、本項の発明においても、全工程にわたり、乾式除染方法による土壌洗浄がなされるものであり、汚染水等の副産物が発生することがない。

（３）上記（２）項において、前記微粉砕工程において、土壌粒子の表面部分を剥離させて土壌を研磨するとともに、前記二次分級工程で該剥離した土壌粒子の表面部分を細粒として分別する汚染土壌処理方法（請求項３）。
本項に記載の汚染土壌処理方法は、微粉砕工程において、土壌粒子の表面部分を剥離させて土壌を研磨するとともに、前記二次分級工程で該剥離した土壌粒子の表面部分を細粒として分別することで、上記（２）項の所定の作用を、より効果的に奏するものである。すなわち、土壌の細粒子は、その表面部分に多くの汚染物質が付着していることから、土壌を強力な力で一挙に微粉砕するのではなく、研磨するような形で徐々に表面から微粉砕し、剥離した表面部分を、二次分級工程により細粒子として分別して分離すれば、極めて効率的に汚染物質が付着した細粒子を分離して隔離できることとなる。

（４）上記（１）から（３）項において、前記乾燥工程にて、熱した空気を供給することで土壌を所定の乾燥度まで乾燥させる放射性物質汚染土壌処理方法（請求項４）。
本項に記載の汚染土壌処理方法は、乾燥工程において、熱した空気を供給することで土壌を所定の乾燥度まで乾燥させることで、全工程にわたり、乾式除染方法による土壌洗浄がなされるものであり、汚染水等の副産物が発生することがない。

（５）採取された、放射性物質により汚染された土壌を乾燥させる、乾燥工程を行う攪拌乾燥装置と、
該攪拌乾燥装置で乾燥させた土壌を解砕する、解砕工程を行う衝撃式破砕装置と、
該衝撃式破砕装置で破砕した土壌を粒度に応じて分別する、分級工程を行う気流式分級装置と、
該気流式分球装置により分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離する隔離工程を経た後の、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定する、放射能レベル測定工程を行う放射線測定器とを含み、
該放射線測定器を用いた放射能レベル測定工程で検出された、線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、線量が所定値を上回る土壌を、前記気流式分球装置へと戻し、前記分球工程と、前記隔離工程と、前記放射能レベル測定工程とを繰り返す放射性物質汚染土壌処理システム（請求項５）。
本項に記載の放射性物質汚染土壌処理システムは、放射性物質により汚染された土壌を採取し攪拌乾燥装置に投入して乾燥させ（乾燥工程）、更に、乾燥された土壌の凝集を衝撃式破砕装置にてほぐすものである（解砕工程）。そして、乾燥され凝集が解かれた土壌を、気流式分級装置によって、粒度に応じた土壌の分別に適した状態となるように、調整するものである（分級工程）。これにより、衝撃式破砕装置にて解砕された土壌を気流式分級装置によって粒度に応じて分別する際に、採取された土壌の水分の含有量や、土壌の凝集等、処理対象となる土壌の状態に起因する分級精度のばらつきの発生を回避し、分級精度を高めるものである。そして、気流式分級装置にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌、すなわち、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を、続く隔離工程にて隔離し、残余の、粒径の大きな土壌を採取地に戻すことで、乾式除染方法による土壌洗浄を行うものである。
又、放射線測定器を用いた放射能レベル測定工程で検出された、線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、線量が所定値を上回る土壌を、気流式分球装置へと戻し、分球工程と、隔離工程と、放射能レベル測定工程とを繰り返すことで、有害物質を含む土壌の隔離、保管を確実にするものである。
よって、本システムにより実施される全工程にわたり、汚染水等の副産物が発生することがない。又、土壌の必要成分（栄養分等）を洗い流してしまうことがないので、洗浄後の土壌は、土壌採取地に戻して再利用するに適した状態を維持するものとなる。又、乾燥させた土壌を解砕して分級することにより、大量の土壌を粉砕する等の処理時間がかかる作業が不要となり、処理効率を高めるものとなる。

（６）上記（５）項において、前記気流式分級装置で分級した土壌のうち、粒度の細かい土壌の粒度を更に細かく粉砕する、微粉砕工程を行う遠心流動粉砕装置と、
該遠心流動粉砕装置で微粉砕した土壌を粒度に応じて分別する、二次分級工程を行う気流式分級装置と、
前記気流式分球装置により分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離する二次隔離工程を経た後の、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定する、二次放射能レベル測定工程を行う放射線測定器とを含み、
該放射線測定器を用いた二次放射能レベル測定工程で検出された、線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、線量が所定値を上回る土壌を、前記二次分級工程を行う気流式分球装置へと戻し、前記二次分級工程と、前記二次隔離工程と、前記二次放射能レベル測定工程とを繰り返す放射性物質汚染土壌処理システム（請求項６）。
本項に記載の放射性物質汚染土壌処理システムは、気流式分級装置（分級工程）にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌の粒度を、遠心流動粉砕装置よって更に細かく粉砕し（微粉砕工程）、粉砕された土壌を、再度、気流式分級装置によって、粒度に応じて更に分別するものである（二次分級工程）。そして、二次分級された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離し、残余の土壌を土壌採取地へと戻すことで、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を、より精密に分別して回収し、隔離、保管する土壌を減容し、可能な限り多くの土壌を採取地に戻すものである（二次隔離工程）。本項の発明においても、本システムにより実施される全工程にわたり、乾式除染方法による土壌洗浄がなされるものであり、汚染水等の副産物が発生することがない。しかも、二次分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を、続く二次隔離工程にて隔離し、残余の土壌を土壌採取地へと戻すことで、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を、より精密に分別して回収するので、隔離、保管する土壌を減容でき、可能な限り多くの土壌を採取地に戻すことができるものであるから、再利用することのできる土壌の歩留まり向上が期待できる。しかも、放射線測定器を用いた二次放射能レベル測定工程で検出された、線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、線量が所定値を上回る土壌を、二次分級工程を行う気流式分球装置へと戻し、二次分級工程と、二次隔離工程と、二次放射能レベル測定工程とを繰り返すことで、有害物質を含む土壌の隔離、保管を確実にするものである。

（７）上記（５）（６）項において、前記各装置が移動可能に構成されている放射性物質汚染土壌処理システム（請求項７）。
本項に記載の放射性物質汚染土壌処理システムは、上記（５）（６）項記載の各装置が移動可能に構成されることで、土壌採取地にて各装置を稼動させて、乾式除染方法による土壌の採取、乾燥、解砕、分級の各工程を行い、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を分別して回収し、残余の土壌を採取地に戻すものである。又、上記（５）（６）項記載の各装置が移動可能となるように、例えば、各装置をトレーラの荷台に搭載し、あるいは、各装置を搭載する特殊車両を構成するものである。これらのトレーラや特殊車両には、各装置の大きさに応じて、各々別々に載置され、又は、一台の車両に複数種類（或いは全て）が載置され、土壌採取地にて、上記所定の作業工程が円滑に実施されるように配置されるものである。しかも、本システムを土壌採取地に設置する際に、基礎工事等が不要であり、設置に要する工期も短く、又、異なる土壌採取地に移動して稼動することが容易なものである。

本発明はこのように構成したので、汚染土壌の処理の際に汚水が発生せず、効率的に除染を行うことが可能となる。

（ａ）は、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法を示すフローチャートであり、（ｂ）は、（ａ）及び図２の汚染土壌処理方法に係る汚染土壌処理システムの概略的構成を示すブロック図である。 図１に示される汚染土壌処理方法の応用例を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法に用いられる、攪拌乾燥装置を示す模式図であり、（ａ）は長手方向断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図である。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法に用いられる、衝撃式破砕装置を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法に用いられる、気流式分級装置を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法に用いられる、遠心流動粉砕装置を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システムを移動可能に構成した場合のイメージを示すものであり、（ａ）、（ｂ）は、本システムを構成する各装置を搭載する特殊車両のイメージ図である。

以下、本発明を実施するための形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、同一の符号を付して詳しい説明を省略する。
本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法は、図１（ａ）に示される各工程からなるものであり、以下に順を追って説明する。又、本方法は、図１（ｂ）に示される汚染土壌処理システム１により実施されるものである。なお、汚染土壌は、例えば、セシウム１３７等の放射性物質により汚染された土壌を対象としている。

Ｓ１００（汚染土壌採取工程）：汚染された土壌を採取するものであり、土壌に応じて、バックホウ等適切な土木機械を用いて、又は、必要に応じ人手により、地表面から適切な深さまでの土壌を採取する工程である。
Ｓ１１０（乾燥工程）：汚染土壌採取工程（Ｓ１００）で採取された土壌を、攪拌乾燥装置２（図１（ｂ）、図３参照）を用いて乾燥させる工程である。
Ｓ１２０（解砕工程）：乾燥工程（Ｓ１１０）にて乾燥された土壌の凝集を、衝撃式破砕装置４（図１（ｂ）、図４参照）を用いてほぐす工程である。
Ｓ１３０（分級工程）：解砕工程（Ｓ１２０）にて解砕された土壌を、気流式分級装置６（図１（ｂ）、図５参照）を用いて、粒度に応じて分別する工程である。
Ｓ１４０（管理工程）：分級工程（Ｓ１３０）にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離し、残余の土壌を土壌採取地へと戻す工程であり、以下の各工程を含むものである。

Ｓ１５０（隔離工程）：分級工程（Ｓ１３０）にて分別された細粒子は、汚染物質が土壌中の細粒に付着しやすいという性質から、放射能レベル（放射線量）が高くなる。よって、細粒子については、適切な方法によって隔離、保管する。なお、ここで分別される細粒子の粒度については、土壌の種類によって異なるため、予め放射能レベルが高い細粒子の粒度を調査して、その範囲を決めることが好ましい。
Ｓ１６０（放射能レベル測定工程）：汚染物質が土壌中の細粒に付着しやすいという性質から、分級工程（Ｓ１３０）にて分別された粗粒子は、放射能レベル（放射線量）が低くなる。しかしながら、念のために粗粒子についても放射線測定器を用いて放射能レベルを測定する。そして、素粒子の放射能レベル予め適切に定められた基準値よりも高い場合には、粗粒子を分級工程（Ｓ１３０）へと戻す。
Ｓ１７０：放射能レベル測定工程（Ｓ１６０）において、素粒子の放射能レベルが予め適切に定められた基準値よりも低い場合には、粗粒子を土壌採取地に戻す。

更に、図２には、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法の応用例が示されている図２のフローにおけるＳ１００〜Ｓ１４０、Ｓ１６０及びＳ１７０の各ステップについては、図１（ａ）に示される対応する工程と同一又は相当する内容であることから、詳しい説明を省略する。
Ｓ２２０（微粉砕工程）：分級工程（Ｓ１３０）にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌（細粒子）の粒度を、遠心流動粉砕装置８（図１（ｂ）、図６参照）を用いて、更に細かく粉砕する工程である。
なお、前述の微粉砕工程においては、土壌を強力な力で一挙に微粉砕するのではなく、研磨するような形で徐々に表面から微粉砕していくことが好ましい。というのは、遠心流動装置８に投入される土壌の細粒子は、その表面部分に多くの汚染物質が付着しているから、表面部分が剥離するよう研磨するようにして微粉砕することにより、剥離した表面部分を二次分級工程により細粒子として分別して分離すれば、極めて効率的に汚染物質が付着した細粒子を分離して隔離できる。
Ｓ２３０（二次分級工程）：微粉砕工程（Ｓ２２０）にて細かく解砕された土壌を、分級工程（Ｓ１３０）と同様の気流式分級装置６（図１（ｂ）、図５参照）を用いて、粒度に応じて分別する工程である。
Ｓ２４０（二次管理工程）：二次分級工程（Ｓ２３０）にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離し、残余の土壌を土壌採取地へと戻す工程であり、以下の各工程を含むものである。

Ｓ２５０（二次隔離工程）：二次分級工程（Ｓ２３０）にてより精密に分別された細粒子は、放射能レベル（放射線量）が高くなる。よって、細粒子については、適切な方法によって隔離、保管する。
Ｓ２６０（放射能レベル測定工程）：二次分級工程（Ｓ２３０）にて分別された粗粒子は、放射能レベル（放射線量）が低くなる。しかしながら、念のために粗粒子についても放射線測定器を用いて放射能レベルを測定する。そして、粗粒子の放射能レベルが予め適切に定められた基準値よりも高い場合には、粗粒子を二次分級工程（Ｓ２３０）へと戻す。
Ｓ２７０：放射能レベル測定工程（Ｓ２６０）において、粗粒子の放射能レベルが予め適切に定められた基準値よりも低い場合には、粗粒子を土壌採取地に戻す。

続いて、上記各工程に用いられる各装置の具体的構成について、以下に説明する。なお、以下の各装置は、本実施の形態に適した装置例を示したものであり、各々、同様の機能を奏する装置に適宜置換して、汚染土壌処理システム１を構成することが可能なものである。
攪拌乾燥装置２は、図３に例示されるように、ガス分散板１０２を高さ方向略中央部に備えており、この上部には攪拌室１０３を、下部には送風室１０４を備えている。そして、攪拌室１０３の底板１３０は、断面が部分半円形の樋状に形成されており、この中央円弧部分にガス分散板１０２が配されている。
又、底板１３０の裏面を含む送風室１０４の内壁面には耐火物１４３が内張りされており、高温熱風に対して保護されている。なお、この耐火物１４３はガス分散板１０２にも施されており、そのガス孔としての開口部であるスリット１２０、又はスリット１２１の一部は耐火物１４３で形成されている。なお、本実施形態においては、内張りに耐火物１４３を使用したが、使用するガスの温度等により、耐火物を使用しなくても良い場合もあることは勿論である。

攪拌室１０３内にはパドル軸１０５が攪拌室１０３の両外側壁にブラケットを介して取付けられた軸受１５０に軸承されて回転自在に設けられており、このパドル軸１０５に軸方向に複数個（本実施形態では６個）の攪拌用のパドル１５１が略等間隔で取付けられている。この各々のパドル１５１は、例えば、その腕１５１ａがパドル軸１０５に貫通され、腕１５１ａの螺子部にパドル軸１０５を挟んで両則からナット１５１ｂを螺合させて締付けることにより、パドル軸１０５に対して着脱自在に取付けられている。そして、パドル１５１は、その回転によって被乾燥物としての土壌を掻き上げるべく平板状に形成され、その先端部はパドル１５１の回転方向へ折曲されて土壌の掻き上げをより確実にするように形成されている。又、パドル１５１の先端は底板１３０に近接させた位置に設定されている。更に、パドル１５１はパドル軸１０５方向に隣接し合うパドル１５１の軸方向視の取付角度を互いに異ならせて取付けられている。なお、本実施形態では軸方向に隣接し合うパドル１５１は円周方向の取付角度を順次１２０度ずつ位相をずらして取付けられている

又、本実施形態においては、パドル軸１０５の一端側で攪拌室１０３の上方部分に供給口１３１が設けられ、さらに、パドル軸１０５の他端側の攪拌室１０３の側壁に、乾燥された土壌の取出口１３２が設けられている。この取出口１３２の攪拌室１０３の側壁への取付開口１３２ａの下端部１３２ｂは、部分半円形の底板１３０の起端部とほぼ一致させて形成されている。さらに、土壌の供給口１３１の下方に位置する送風室１０４の側壁にはガス導入口１４１が設けられ、攪拌室３の取出口１３２が位置する側の上壁に、乾燥を終えた熱風の排出口１４２が設けられている。
なお、本実施形態において、パドル１５１の供給口１３１側の４個は、パドル軸１０５の軸線に対して傾斜されて取付けられ、取出口１３２の側壁に臨んだ２個はパドル軸１０５の軸線と平行に設定されて取付けられている。さらに、パドル１５１は、パドル軸１０５の軸線に対して傾けられて取付けられており、本実施形態では約１０度に設定されている。パドル１５１は、この傾斜により、被乾燥物である土壌をパドル軸方向へ移動させる効果を有する。

ここで、本実施形態では、取出口１３２の下方に位置する送風室１０４の空間部分と、送風室１０４のガス導入口１４１を配した側の空間部分との間に、流量調整板１２５を配している。流量調整板１２５は、その上端がガス分散板１０２に固設されて、送風室１０４を概ね２つに仕切るよう配設された平板状の部材である。そして、その下部は、送風室１０４の下部に達することなく隙間が設けられ、連通部を残して部分的に仕切る態様になっている。そのため、送風室１０４の空気導入口１４１側と、送風室１０４の取出口１３２下方側との間は、流量調整板１２５と送風室１０４底部との間の隙間を介して、ガスが流れる構成となっている。

ガス分散板１０２の、図中符号Ｘで示される第１ゾーンにある部分は、その円弧に沿う方向に、ガス孔として細長く形成されたスリット状の開口部（スリット１２０と称する）が、又、ガス分散板１０２の、図中符号Ｙで示される第２ゾーンにある部分は、ガス孔として細長く形成されたスリット状の開口部（スリット１２１と称する）が、並置させて形成されている。なお、本実施形態において、第１ゾーンＸ及び第２ゾーンＹに設けたスリット状の開口部の長さ、及び幅は同一であるが、第２ゾーンＹに設けたスリット１２１の本数は、第１ゾーンＸに設けたスリット１２０と比較して、単位面積あたり２倍の本数を加工した。従って、第２ゾーンＹにおけるガス分散板１０２の単位面積あたりの開口面積は、第１ゾーンＸにおけるガス分散板１０２の単位面積あたりの開口面積の略２倍となっている。

上記構成を有する攪拌乾燥装置２を運転し、採取土壌を乾燥させる手順は以下の通りである。まず、採取土壌を、攪拌乾燥装置２の供給口１３１から攪拌室１０３内に供給し、ガス分散板１０２の第１ゾーンＸ上に載せるとともに、下方のガス導入口１４１から熱した空気（熱風と称することもある）を送風室１０４内に供給する。空気導入口１４１から送風室１０４内に供給された熱風は、ガス分散板１０２を通して攪拌室１０３内に流れ込む。ここで、図示していない駆動電流機を駆動してパドル軸１０５を回転させてパドル１５１を回転させると、第１ゾーンＸにある採取土壌は、ガス分散板１０２のスリット１２０から高速で噴射する高温の熱風により流動化され、取出口１３２側へ移動されつつ、乾燥される。そして、凝集した土壌は、回転するパドル軸１０５に取付けた平板状のパドル１５１によって、たたかれて、塊がほぐされつつパドル軸方向の取出口１３２側へ移動され、この間に少しづつほぐされ、乾燥される。

ここで、熱風が、送風室１０４の第１ゾーンＸから第２ゾーンＹに達するためには、流量調整板１２５の下方に形成した連通部である隙間を通る必要があるが、この部分で熱風の流路が絞られているため、必然的に送風室１０４の第２ゾーンＹに流れ込む熱風の量が減少する。従って、第２ゾーンのスリット１２１から吹き出す熱風の流速は、熱風の流量の低下に伴い低下する。換言すれば、この隙間の大きさにより第２ゾーンＹに流れ込む熱風の量が調整される。一例として、流量調整板１２５により、この隙間の大きさが、本来の流路面積の約１０％程度になるよう流量調整板１２５の大きさを調整する。なお、この隙間の大きさは、本実施形態に用いた隙間の大きさに限らないことは勿論であって、実際の各々運転においては、採取土壌のほぐされる度合いを見て、この隙間の大きさを調整すれば良い。又、必要に応じ、第２ゾーンＹに形成したスリット１２１の単位面積あたり本数を、第１ゾーンＸに形成したスリット１２０の単位面積あたり本数より、多く形成することによって、スリット１２１から吹き出す熱風の流速をさらに低減させることとしてもよい。

本発明の実施形態においては、前述した構成によって、攪拌室１０３の第２ゾーンＹ上において、吹き上げる熱風の流量、及び流速が減少することによって、流動化が抑制され、採取土壌が、強くパドル１５１で攪拌される。従って、例え、第１ゾーンＸで充分にほぐされていない凝集土壌があったとしても、第２ゾーンＹ上にあるパドル１５１により、強く掻きほぐされながら、少しずつに軸方向へ移動し、充分に解砕もしくは破砕できる。そして、攪拌室１０３内で乾燥解砕されて、取出口１３２側に至った採取土壌は、最終的にパドル１５１により上方の開口１３２ａまで掻き上げられて開口１３２ａから取出口１３２を通って排出される。なお、採取土壌を乾燥させた熱風は、排出口１４２から排出される。
ここで、採取土壌の乾燥度は、パドル１５１の軸方向視の傾斜角度、回転数、又は熱風の温度等を、調整することによって、制御可能であり、解砕の度合いは、第１ゾーンＸ及び第２ゾーンＹのガス分散板１０２に形成した開口面積、流量調整板１２５により残した連通部の面積等を調整することによって、調整可能である。従って、本実施形態においては、攪拌乾燥装置２により、採取土壌を所定の乾燥度にすることのみならず、採取土壌を充分に攪拌することができ、解砕（予備解砕）することができる。

衝撃式破砕装置４は、図４に例示されるように、ケーシング４０１と、ケーシング４０１内に配置されたロータ４０２、調整板４０３、４０４と、チェーンカーテン４０５とを備えている。ケーシング４０１は、上方に攪拌乾燥装置２により乾燥された採取土壌を投入するための供給口４０１ａを有し、チェーンカーテン４０５は供給口４０１ａを緩やかに塞ぐ態様で設けられている。又、ケーシング４０１の下方には、本装置にて解砕された採取土壌を排出するための排出口４０１ｂが開口している。ロータ４０２は高速回転するものであり、その周方向に複数の打撃板４０２ａが設けられている。調整板４０３、４０４は、ロータ４０２に対する距離を調整可能に、ケーシング４０１に取付けられている。
そして、供給口４０１ａに投入された採取土壌は、チェーンカーテン４０５を押し上げるようにして落下し、回転するロータ４０２の打撃板４０２ａに衝突して、強力な打撃を受けて打撃板４０２ａの接線方向へと投げつけられる。そして、適切な距離に調整された調整板４０３、４０４に衝突して破砕され、同時に再び跳ね返って、順次投入される採取土壌と空中で衝突して更なる解砕が進行する。このようにして連続して解砕された土壌は、ケーシング４０１内を落下して、最終的には排出口４０１ｂから排出される。

気流式分級装置６は、衝撃式破砕装置４（図４）によって粉砕された採取土壌を、気流によって所要の粒度の粉体へと選別するものであり、その分級原理としては重力分級、慣性力分級および遠心力分級に大別される。粉体の大量分級に好適な遠心力分級には、分級室の形状を渦巻状にすることで気流を旋回させる自由渦式のものと、分級室内に設けられた回転羽根によって気流を強制的に旋回させる強制渦のものと、これらふたつの合成である自由渦と強制渦の共用式のものとがある。
図５に例示されるものは、円筒状の分級室６０１と下方縮径の分散室６０２の内部に構成されたもので、分級室６０１の中心に、回転可能に支持された垂直な駆動軸６０７とその周囲に一体的に回転する多数の分級羽根６０８を取付けた回転羽根車６０８Ａを有し、羽根車６０８Ａの上方には回転羽根６０８Ａの内部と連通する微粉排出口６０９を配している。回転羽根車６０８Ａの外周には、分級用空気に旋回を与えるための多数のスリット状開孔を具備する固定翼６０６を同心円状に適当間隔離間して固設し，固定翼６０６に連結して下方縮径のガイドコーン６１０を備えている。

分散室６０２の内部には、回転羽根車６０８Ａの下方部分の駆動軸６０７に分散板６０４を設け，供給口６０３から供給される、衝撃式破砕装置４によって破砕された採取土壌が，分級室６０１で分級される。そして、固定翼６０６およびガイドコーン６１０の内壁を沿って落下してくる粒子とともに、分級用空気取込口６０５からスリット６０５Ａを経由して侵入してくる分級用空気の中に投入され分散する構造としたものである。

一方、回転羽根車６０８Ａは、中間径の位置で外側が高い段差を有する円錐形状の円板とされ、段差部には複数個の透孔６０８Ｂが円周上等ピッチで配列されており、透孔６０８Ｂのより内側の円錐円板へ落下した粗粉又は粗粒を下方へ落下できるようになっている。透孔６０８Ｂの直径は５〜１０ｍｍ程度とするが、できるだけ閉塞しない程度に小さくする。回転羽根車６０８Ａを段差のある円錐円板としたのは、円錐円板上に落下した粗粉が確実に透孔６０８Ｂから排出されるようにし、透孔６０８Ｂを通り越して回転羽根間を内側から外側へ通り抜けることを防止するためである。
分級は、最初１次旋回気流で行なわれ、さらに、２次旋回気流において、遠心力と内向きに流れる空気の抗力とのバランスで行なわれ、所要粒度の微粒子は微粉排出口６０９を経由して微粉として系外へ取り出される。一方、所要粒度より大きい粗粒子は２次旋回気流による遠心力を受け回転羽根車６０８の外周方向へ跳ね飛ばされて固定翼６０６の内側に沿って下降する間に、固定翼６０６を経由して内側へ侵入してくる分級用空気に晒されて、分散作用を受けるが、粗粒子はさらに粗粉排出口６１１に向かって落下を続ける。そして、分散した微粒子は再び分級用空気とともに２次旋回気流中に運ばれ分級されるものである。かかる分級原理から、気流式分級装置６は、分級工程（Ｓ１３０）、二次分級工程（Ｓ２３０）のいずれにも使用可能なものである。

遠心流動粉砕装置８は、図６に例示されるように、本体部分を覆うケーシング８０８の内側に、連結部材８０９を介して外周環８０７が取付けられている。符号８１０は脚柱であり、ベアリング８１１を介して回転皿８０６を枢支している。回転軸８０２は、減速機構等を介して電動モータ等の動力源に駆動される。ケーシング８０８の天井中央部分には、土壌の投入管８１２が設置され、この投入管１２の周囲を囲むように開口８１３が設けられ、この開口８１３にダクト８１４が接続されている。ダクト８１４は気流式分級装置６（図５）に接続されている。
又、外周環８０７には、本実施形態では、ライナが内張りされると共に、その壁面を貫通するように多数のスリット又は小孔８１５が穿孔されている。外周環８０７外面の底部とケーシング８０８内面との間には、側部カバー８１６が環状に設けられており、側部カバー８１６とケーシング８０８及び外周環８０７外面との間に空気導入室８１７が区画形成され、空気導入管８１８から空気が導入可能となっている。なお、側部カバー８１６の上端は、外周環８０７の側部外面に密着固定されている。

回転皿８０６の外周縁と外周環８０７の底部内周面との間には、鋼球等のボール８２３の、最小ボール径の１０〜３０％のクリアランス８１９が確保され、底部カバー８２０がクリアランス８１９の下側を覆うように環状に配置されている。本実施形態では、側部下バー８１６に穿孔を施し、あるいは空気導入管を接続するなどして、底部カバー８２０内への空気導入を可能としている。
底部カバー８２０及び空気導入室８１７には、気流式分級装置６によって分級された、採取土壌のうちの細粒子の、抜出し及び搬送用の管路８２１が接続され、管路８２１は投入管８１２へ細粒子を返送可能となっている。又、回転皿８０６の外周縁下側には、スクレーパ８２２が設置され、底部カバー８２０内に落下した細粒子を抜出し用の管路８２１の接続部へ向けて寄せ集めるように構成されている。

上記構成を有する遠心流動粉砕装置８の投入管８１２から、気流式分級装置６によって分級された、採取土壌のうちの細粒子が投入されると、回転皿８０６の回転に伴い、ボール８２３は外周環８０７の内壁面と皿面とを循環する円運動と、回転皿８０６の中心軸周りの回転運動との合成による、縄を結うがごとき螺旋運動を生じることで、細粒子の更なる粉砕を行うものである。
そして、空気導入管８１８から空気導入室８１７及び底部カバー８２０内に導入された空気は、クリアランス８１９、スリット又は小孔８１５を通って粉砕室内に流入し、粉砕によって生じた粉末を伴ってダクト８１４内に入り、気流式分級装置６へと送られることとなる。

さて、上記構成をなす、本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、図１（ａ）に示されるように、汚染土壌採取工程（Ｓ１００）で採取された土壌を乾燥工程（Ｓ１１０）にて乾燥させ、更に、乾燥された土壌の凝集を解砕工程（Ｓ１２０）にてほぐすことで、乾燥させた土壌の粒度を、続く分級工程（Ｓ１３０）における、粒度に応じた土壌の分別に適した粒度となるように調整することが可能となる。よって、解砕工程（Ｓ１２０）にて解砕された土壌を粒度に応じて分級工程（Ｓ１３０）にて分別することで、採取された土壌の水分の含有量や、土壌の凝集等、処理対象となる土壌の状態に起因する分級精度のばらつきの発生を回避し、分級精度を高めることが可能となる。そして、分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を、続く管理工程（Ｓ１４０）にて隔離し（Ｓ１５０）、残余の土壌を土壌採取地へと戻すことで（Ｓ１７０）、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を分別して回収し、粒径の大きな土壌を採取地に戻すものである。
しかも、以上の各工程により乾式除染方法による土壌洗浄がなされるものである。よって、全工程にわたり、汚染水等の副産物が発生することがない。又、土壌の必要成分（栄養分等）を洗い流してしまうことがないので、洗浄後の土壌は、土壌採取地に戻して再利用するに適したものとなる。又、乾燥させた土壌を解砕して分級することにより、大量の土壌を粉砕する等の処理時間がかかる作業が不要となり、処理効率を高めるものとなる。

又、必要に応じ、図２に示されるように、分級工程（Ｓ１３０）にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌の粒度を、微粉砕工程（Ｓ２２０）において更に細かく粉砕し、微粉砕工程（Ｓ２２０）にて粉砕された土壌を、それに続く二次分級工程（Ｓ２３０）にて、粒度に応じて更に分別する。そして、二次分級工程（Ｓ２３０）にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を、続く二次管理工程（Ｓ２４０）にて隔離（Ｓ２５０）し、残余の土壌を土壌採取地へと戻すことで（Ｓ２７０）、有害物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を、より精密に分別して回収し、粒径の大きな土壌を採取地に戻すものである。
本応用例においても、全工程にわたり、乾式除染方法による土壌洗浄がなされるものであり、汚染水等の副産物が発生することがない。しかも、分級工程（Ｓ１３０）にて分級された、汚染土壌を含む細粒に対して微粉砕を行うことで（Ｓ２２０）、全工程での分級効率が高まることとなる。又、汚染土壌が除かれた残余の細粒土壌については、微粉砕を行うものではないので、土壌採取地に戻して再利用するに適した粒度を維持することとなる。

又、土壌の細粒子は、その表面部分に多くの汚染物質が付着していることから、微粉砕工程（Ｓ２２０）において、土壌を強力な力で一挙に微粉砕するのではなく、研磨するような形で徐々に表面から微粉砕し、剥離した表面部分を、二次分級工程により細粒子として分別して分離すれば、極めて効率的に放射性汚染物質が付着した細粒子を、分離して隔離できることとなる。

しかも、分級工程（Ｓ１３０）又は二次分級工程（Ｓ２３０）にて分級された土壌のうち、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定し（Ｓ１６０、Ｓ２６０）、線量が所定値を上回る場合には、分級工程（Ｓ１３０）又は二次分級工程（Ｓ２３０）へと戻すことで、放射性物質により汚染された土壌を含む土壌の隔離、保管を確実にすることが可能となる。

なお、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１は、土壌を乾燥させる攪拌乾燥装置２（図３）と、攪拌乾燥装置２で乾燥させた土壌を解砕する衝撃式破砕装置４（図４）と、衝撃式破砕装置４で破砕した土壌を粒度に応じて分別する気流式分級装置６（図５）とを含むものである。又、必要に応じて、気流式分級装置６で分級した土壌のうち、粒度の細かい土壌の粒度を更に細かく粉砕する遠心流動粉砕装置８（図６）を更に含むものである。そして、これらの各装置を用いることで、上記各工程における所定の作業を効率的に行うことを可能とするものである。

更には、図７（ａ）、（ｂ）にイメージされるように、汚染土壌処理システム１を構成する上記各装置が移動可能となるように、各装置２〜８をトレーラの荷台に搭載し、又は、各装置を搭載する特殊車両を構成することとしてもよい。これらの特殊車両等１０には、各装置の大きさに応じて、各々の装置が別々に載置され、又は、一台の車両に複数種類（或いは全て）が載置され、土壌採取地にて、上記所定の作業工程が円滑に実施されるように配置されるものである。しかも、汚染土壌処理システム１を土壌採取地に設置する際に、基礎工事等が不要であり、設置に要する工期も短く、異なる土壌採取地に移動して稼動することが容易なものとなる。
加えて、汚染土壌処理システム１の設置認可が不要であり、設置にあたって地元の承諾も得やすいといった、副次的効果も期待できるものとなる。
本発明の実施の形態では、以上のごとく、土壌が放射性物質により汚染された場合の、汚染土壌処理方法及び汚染土壌処理システムを例示して説明したが、他の汚染源に対する土壌処理技術にも対応可能であることは、理解されるであろう。

１：汚染土壌処理システム、２：攪拌乾燥装置、４：衝撃式破砕装置、６：気流式分級装置、８：遠心流動粉砕装置、Ｓ１００：汚染土壌採取工程、Ｓ１１０：乾燥工程、Ｓ１２０：解砕工程、Ｓ１３０：分級工程、Ｓ１４０：管理工程、 Ｓ１５０、Ｓ２５０：二次隔離工程、 Ｓ１６０、Ｓ２６０：放射能レベル測定工程、Ｓ２２０：微粉砕工程、Ｓ２３０：二次分級工程、Ｓ２４０：二次管理工程

Claims (7)

1. 放射性物質により汚染された土壌を採取する汚染土壌採取工程と、
   該汚染土壌採取工程で採取された土壌を乾燥させる乾燥工程と、
   該乾燥工程にて乾燥された土壌の凝集を解く解砕工程と、
   該解砕工程にて解砕された土壌を粒度に応じて分別する分級工程と、
   該分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離する隔離工程と、
   該分級工程にて分級された土壌のうち、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定する放射能レベル測定工程と、を含み、
   該放射能レベル測定工程にて線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、該放射能レベル測定工程にて線量が所定値を上回る場合には前記分級工程へと戻し、前記分級工程、前記隔離工程、前記放射能レベル測定工程を繰り返すことを特徴とする放射性物質汚染土壌処理方法。
2. 前記分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌の粒度を更に細かく粉砕する微粉砕工程と、
   該微粉砕工程にて粉砕された土壌を粒度に応じて分別する二次分級工程と、
   該二次分級工程にて分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離する二次隔離工程と、
   該二次分級工程にて分級された土壌のうち、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定する二次放射能レベル測定工程と、を更に含み、
   該二次放射能レベル測定工程にて線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、該二次放射能レベル測定工程にて線量が所定値を上回る場合には前記二次分級工程へと戻し、前記二次分級工程、前記二次隔離工程、前記二次放射能レベル測定工程を繰り返すことを特徴とする請求項１記載の放射性物質汚染土壌処理方法。
3. 前記微粉砕工程において、土壌粒子の表面部分を剥離させて土壌を研磨するとともに、前記二次分級工程で該剥離した土壌粒子の表面部分を細粒として分別することを特徴とする請求項２記載の放射性物質汚染土壌処理方法。
4. 前記乾燥工程において、熱した空気を供給することで土壌を所定の乾燥度まで乾燥させることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の放射性物質汚染土壌処理方法。
5. 採取された、放射性物質により汚染された土壌を乾燥させる、乾燥工程を行う攪拌乾燥装置と、
   該攪拌乾燥装置で乾燥させた土壌を解砕する、解砕工程を行う衝撃式破砕装置と、
   該衝撃式破砕装置で破砕した土壌を粒度に応じて分別する、分級工程を行う気流式分級装置と、
   該気流式分球装置により分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離する隔離工程を経た後の、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定する、放射能レベル測定工程を行う放射線測定器とを含み、
   該放射線測定器を用いた放射能レベル測定工程で検出された、線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、線量が所定値を上回る土壌を、前記気流式分球装置へと戻し、前記分球工程と、前記隔離工程と、前記放射能レベル測定工程とを繰り返すことを特徴とする放射性物質汚染土壌処理システム。
6. 前記気流式分級装置で分級した土壌のうち、粒度の細かい土壌の粒度を更に細かく粉砕する、微粉砕工程を行う遠心流動粉砕装置と、
   該遠心流動粉砕装置で微粉砕した土壌を粒度に応じて分別する、二次分級工程を行う気流式分級装置と、
   前記気流式分球装置により分別された土壌のうち、粒度の細かい土壌を隔離する二次隔離工程を経た後の、隔離されない残余の土壌の放射線量を測定する、二次放射能レベル測定工程を行う放射線測定器とを含み、
   該放射線測定器を用いた二次放射能レベル測定工程で検出された、線量が所定値以下の残余の土壌を再利用すると共に、線量が所定値を上回る土壌を、前記二次分級工程を行う気流式分球装置へと戻し、前記二次分級工程と、前記二次隔離工程と、前記二次放射能レベル測定工程とを繰り返すことを特徴とする請求項５記載の放射性物質汚染土壌処理システム。
7. 前記各装置が移動可能に構成されていることを特徴とする請求項５又は６記載の放射性物質汚染土壌処理システム。

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