(57)【要約】【課題】  汚染土壌を処理する際に、粘土分が付着した汚染砂から粘土分を剥離する工程及び装置を簡素化するとともに、確実に汚染砂から粘土分を剥離して、減容化を促進するする。【解決手段】  粘土分が付着した汚染砂と洗浄水とを混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成する混合撹拌工程（Ｓ１）と、比重が均一となった洗浄水及び汚染砂の混合物を吸引し、圧縮空気とともにジェット状に噴射して板状部材に衝突させて汚染砂から粘土分を剥離する粘土分剥離工程（Ｓ２）と、粘土分剥離工程（Ｓ２）により粘土分を剥離した汚染砂と洗浄水に対して、次段の混合撹拌工程（Ｓ１）と次段の粘土分剥離工程（Ｓ２）とを繰り返して実施することにより汚染砂を連続洗浄する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
粘土分が付着した汚染砂と洗浄水とを混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成する混合撹拌工程と、
前記混合撹拌工程により比重が均一となった洗浄水及び汚染砂の混合物を吸引し、圧縮空気とともにジェット状に噴射して板状部材に衝突させて汚染砂から粘土分を剥離する粘土分剥離工程と、
前記粘土分剥離工程により粘土分を剥離した汚染砂と洗浄水に対して、次段の混合撹拌工程と次段の粘土分剥離工程とを繰り返して実施することにより汚染砂を連続洗浄処理する、
ことを特徴とする汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法。
【請求項２】
前記汚染砂の洗浄処理は、循環して実施することを特徴とする請求項１に記載の汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法。
【請求項３】
粘土分が付着した汚染砂と洗浄水とを混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成する混合撹拌装置と、
前記混合撹拌装置により比重が均一となった洗浄水及び汚染砂の混合物を吸引し、圧縮空気とともにジェット状に噴射して板状部材に衝突させて汚染砂から粘土分を剥離する粘土分剥離装置と、
により一組の装置群を構成し、
前記装置群を複数組備えて複数段となるように設置し、
前段の装置群で洗浄処理した後の汚染砂及び洗浄水を次段の装置群に送出して連続洗浄処理を行うことを特徴とする汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進装置。
【請求項４】
第１段目の装置群は、混合撹拌装置を設置した混合撹拌水槽と、粘土分剥離装置を設置したコリジョンジェット水槽とからなり、
前記コリジョンジェット水槽内に混合撹拌装置を設置して、次段に設置したコリジョンジェット水槽に混合物を送出することにより、第２段目以降の装置群を構成することを特徴とする請求項３に記載の汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法及び装置に関するものであり、例えば、除染作業で発生した汚染砂を連続的に洗浄することにより、減容化を促進するための方法及び処理に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、鉛やカドミウム等の重金属、ダイオキシン類、さらには放射性物質に汚染された土壌が存在し、良好な環境を保つために、これらの汚染物質を除去することが急務となっている。従来、汚染土壌から汚染物質を除去するための技術が種々開発されている（例え
ば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された技術は、高い減容化率を達成するとともに、分級及び洗浄工程を自動運転化することが可能であり、さらに運転効率を高めて大量処理を可能とした汚染土壌の減容化処理方法に関するものである。この汚染土壌の減容化処理方法は、減容化対象となる汚染土壌（除去土壌）に含まれる夾雑物を除去する工程と、夾雑物を除去した汚染土壌（除去土壌）から、除去対象物である礫分を分級・洗浄して除去する工程と、礫分を除去した汚染土壌（除去土壌）から、縦型の遠心分級脱水機を用いて、除去対象物である砂分を分級・脱水するとともに、洗浄を行って除去する工程と、砂分を除去した汚染土壌（除去土壌）から、粘土分を脱水して除去する工程とを含んでいる。
【０００４】
この特許文献１に記載された技術は、７５μｍ〜２ｍｍ程度の粒径を有する汚染土壌を減容化処理するための工程として、４つの工程を含んでおり、これらの工程により、汚染砂表面から汚染物質が吸着した粘土分を剥離することで、汚染物質の減容化を図っている。
【０００５】
第１の工程は、圧縮空気と汚染砂を含む泥水をジェット状に噴射して金属板に衝突させることにより、剪断力による土粒子のもみすり洗いを行うとともに、土粒子表面から粘土分を剥離させる工程である。
【０００６】
第２の工程は、ベンチュリ管から汚染砂を含む泥水を噴射することにより、泥水中に空気を引き込み、らせん状のラインミキサー内を通過させてマイクロバブルを発生させ、乱流の発生により土粒子同士のもみすり洗いを行うとともに、粘土分の浮上分離による砂分への粘土分の再付着を防止する工程である。
【０００７】
第３の工程は、土粒子表面に分散材を吸着させ、分散した土粒子に対する電離作用により土粒子同士を反発させて土粒子の分離状態を維持し、汚染砂表面から粘土分を剥離させるとともに、粘土分の分離状態を維持する工程である。
【０００８】
第４の工程は、泥水中でのマイクロバブルの発生及び泥水に対する高周波振動の付与によりラジカルイオンを発生させ、当該ラジカルイオンの作用で汚染砂表面に存在する有機物を分解させて、有機物吸着態として汚染砂表面に存在する汚染物質を分離する工程である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１４−６９１５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかし、上述した従来の技術は、大量の汚染土壌を効率的に処理することが可能であるという点で有用な技術であるが、汚染砂の表面から汚染物質が吸着した粘土分を剥離する４つの工程で汚染砂表面から汚染物質が吸着した粘土分を剥離しているため、必然的にバッチ処理方式を採用せざるを得ない。このため、同じ装置を複数台用意することで、疑似的な連続処理方式とすることが必要となる。したがって、大量の汚染砂の減容化が必要となる事例では、設備が大型化してしまう可能性があった。
【００１１】
また、第１の工程及び第２の工程においては、水槽下部に設置したポンプに汚染砂が供給されることで初めて減容化処理が実施されることになる。しかし、水槽内での撹拌力が強い場合には、粒径の小さい汚染砂は水槽上部に長時間滞留することになるため、一度もポンプを通過しないで処理時間が終了してしまう可能性がないとは言い切れない。
【００１２】
さらに、ベンチュリ管やらせん状のラインミキサーが汚染砂により摩耗することが考えられるとともに、高周波振動装置が故障する可能性もあり、メンテナンスに手間がかかることも想定できる。
【００１３】
本発明は、上述した事情に鑑み提案されたもので、汚染土壌を処理する際に、粘土分が付着した汚染砂から粘土分を剥離する工程及び装置を簡素化するとともに、確実に汚染砂から粘土分を剥離して減容化を行うことが可能な汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明に係る汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法及び装置は、上述した目的を達成するため、以下の特徴点を有している。すなわち、本発明に係る汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法は、粘土分が付着した汚染砂と洗浄水とを混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成する混合撹拌工程と、混合撹拌工程により比重が均一となった洗浄水及び汚染砂の混合物を吸引し、圧縮空気とともにジェット状に噴射して板状部材に衝突させて汚染砂から粘土分を剥離する粘土分剥離工程とからなる。そして、粘土分剥離工程により粘土分を剥離した汚染砂と洗浄水に対して、次段の混合撹拌工程と次段の粘土分剥離工程とを繰り返して実施することにより汚染砂を連続洗浄処理するようになっている。
【００１５】
また、汚染砂の洗浄処理を循環して実施することが可能である。この場合、混合撹拌工程に使用する装置と粘土分剥離工程に使用する装置とを一組の装置群として、当該装置群を複数組設ける。さらに、複数組の装置群において汚染砂と洗浄水の混合物を循環させてもよい。
【００１６】
本発明に係る汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進装置は、粘土分が付着した汚染砂と洗浄水とを混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成する混合撹拌装置と、混合撹拌装置により比重が均一となった洗浄水及び汚染砂の混合物を吸引し、ジェット状に噴射して板状部材に衝突させて汚染砂から粘土分を剥離する粘土分剥離装置とにより一組の装置群を構成する。そして、当該装置群を複数組備えて複数段となるように設置し、前段の装置群で洗浄処理した後の汚染砂及び洗浄水を、次段の装置群に送出して連続洗浄処理を行う。
【００１７】
また、第１段目の装置群は、混合撹拌装置を設置した混合撹拌水槽と、粘土分剥離装置を設置したコリジョンジェット水槽とからなり、コリジョンジェット水槽内に混合撹拌装置を設置して、次段に設置したコリジョンジェット水槽に混合物を送出することにより、第２段目以降の装置群を構成することが可能である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法及び装置によれば、従来の汚染土壌の減容化処理において最も汚染砂の減容化処理の費用対効果が高い装置構成を採用して、この装置構成により汚染砂の連続洗浄及び減容化を行うため、装置構成が簡素化するばかりではなく、確実に汚染砂から粘土分を剥離することが可能となり、減容化が促進される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進装置の模式図。
【図２】本発明の実施形態に係る汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法のフローチャート。
【図３】本発明の実施形態に係る汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進装置で使用する粘土分剥離装置の模式図。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態に係る汚染砂の連続洗浄処理による減容化促進方法及び減容化促進装置（以下、減容化促進方法、減容化促進装置という。）を説明する。図１〜図３は本発明の実施形態に係る減容化促進方法及び減容化促進装置を説明するもので、図１は減容化促進装置の模式図、図２は減容化促進方法のフローチャート、図３は粘土分剥離装置の模式図である。
【００２１】
＜減容化促進方法及び減容化促進装置の概要＞
本発明の実施形態に係る減容化促進方法及び減容化促進装置は、粘土分が付着した汚染砂と洗浄水とを混合して撹拌することにより比重を均一とした後に、混合物を圧縮空気とともにジェット状に噴射して板状部材に衝突させて汚染砂から粘土分を剥離するという工程を繰り返して行う点に特徴がある。なお、本発明において汚染砂とは、汚染物を含んだ粘土分が付着した土であり、「地盤材料の工学的分類方法（地盤工学会基準：JGS 0051）」における０．０７５〜２ｍｍの粒径を有する細砂、中砂、粗砂だけではなく、細礫及び中礫の範囲に含まれる粒径の礫も含むものとする。
【００２２】
＜減容化促進装置＞
本発明の実施形態に係る減容化促進装置は、図１に示すように、混合撹拌装置１０と粘土分剥離装置２０とを一組の装置群として、複数組の装置群を備えている。各組の装置群は、汚染砂と洗浄水の混合物の洗浄処理を連続して実施するため、複数段となるように設置されている。
【００２３】
そして、前段の装置群で洗浄処理した後の汚染砂及び洗浄水を、次段の装置群に送出して連続洗浄処理を行うようになっている。第１段目の装置群は、混合撹拌装置１０を設置した混合撹拌水槽３０と、粘土分剥離装置２０を設置したコリジョンジェット水槽４０とからなる。そして、コリジョンジェット水槽４０に混合撹拌装置１０を設置して、次段に設置したコリジョンジェット水槽４０に混合物を送出することにより、第２段目以降の装置群を構成する。また、複数組の装置群において汚染砂と洗浄水の混合物を循環させることにより、装置構成を小型化することができる。
【００２４】
＜混合撹拌装置＞
混合撹拌装置１０（撹拌翼１１、撹拌モータ１２、回転軸１３）は、粘土分が付着した汚染砂と洗浄水とを混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成するための装置である。本実施形態では、混合撹拌水槽３０及びこれに付帯した装置と、コリジョンジェット水槽４０及びこれに付帯した装置が混合撹拌装置１０として機能する。なお、洗浄対象となる汚染砂に粘土塊が混入するリスクがある場合には、鬼刃ロールまたはロールプレスなどの解砕機を単独もしくは組合せて粘土塊を解砕した後、水中ミキサーまたはサンドポンプを単独もしくは組合わせて、解砕した粘土隗を解泥する設備を併用する。
【００２５】
＜混合撹拌水槽＞
混合撹拌水槽３０は、ベルトコンベア等の搬送装置５０により搬送されてきた汚染砂を投入し、撹拌翼１１や水中ミキサー（図示せず）により洗浄水とともに混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成するための水槽である。したがって、洗浄処理工程の１段目では混合撹拌水槽３０及びこれに付帯した撹拌翼１１と撹拌モータ１２と回転軸１３とが混合撹拌装置１０として機能する。なお、混合撹拌装置１０は、撹拌翼１１と撹拌モータ１２と撹拌軸１３に代えて、水中ミキサーを使用する場合もある。
【００２６】
＜コリジョンジェット水槽＞
コリジョンジェット水槽４０は、汚染砂から粘土分を剥離する処理を行った後に、洗浄砂と洗浄水の混合物を回収するための水槽である。また、コリジョンジェット水槽４０は、粘土分を剥離した後の汚染砂と洗浄水の混合物について、撹拌翼１１や水中ミキサー（図示せず）により撹拌して、混合物の泥水比重を均一とする機能も備えている。したがって、洗浄処理工程の２段目以降では、コリジョンジェット水槽４０及びこれに付帯した撹拌翼１１と撹拌モータ１２と回転軸１３とが混合撹拌装置１０として機能する。
【００２７】
撹拌翼１１は、撹拌モータ１２の回転軸１３の下端部に取り付けられている。また、撹拌翼１１の形状は、図示されたＶ字型のものに限定されず、Ｉ型の撹拌翼を複数枚設置してもよい。この撹拌翼１１は、混合撹拌水槽３０及びコリジョンジェット水槽４０の下部に沈殿した汚染砂がアーチングを生じて、混合撹拌水槽３０及びコリジョンジェット水槽４０の下端部に設けた排出口が閉塞することを防止する機能と、混合撹拌水槽３０及びコリジョンジェット水槽４０内の洗浄砂と洗浄水の混合物を撹拌する機能を担っている。また、混合撹拌水槽３０及びコリジョンジェット水槽４０内に、洗浄砂と洗浄水の混合物の水位を計測するための水位センサ（図示せず）を設け、水位センサが所定水位を検知した場合に、次段のコリジョンジェット水槽４０に洗浄砂と洗浄水の混合物を送出するための吸引装置（サンドポンプ）２１が稼働するようにしてもよい。
【００２８】
＜粘土分剥離装置＞
粘土分剥離装置２０は、混合撹拌装置１０により比重が均一となった洗浄水及び汚染砂の混合物を吸引し、圧縮空気とともにジェット状に噴射して板状部材２４に衝突させて汚染砂から粘土分を剥離するための装置である。上述したように、粘土分剥離装置２０はコリジョンジェット水槽４０に設置されている。なお、粘土分剥離装置２０をコリジョンジェット水槽４０の内部に設けてもよいし、コリジョンジェット水槽４０の上部に設けてもよい。また、各段における粘土分剥離装置２０は、１つに限られず複数個であってもよい。
【００２９】
粘土分剥離装置２０をコリジョンジェット水槽４０の上部に設けた例を図３に示す。図３に示すように、コリジョンジェット水槽４０の上部には、下部が開放した筺状の収容部４１を設けてあり、収容部４１内に粘土分剥離装置２０の構成部材である圧縮空気供給装置２２と、噴射装置（噴射ノズル）２３と、板状部材（鉄板）２４を設置する。また、圧縮空気供給装置２２及び噴射装置（噴射ノズル）２３には、吸引装置（サンドポンプ）２１が連通接続されている。収容部４１は、汚染砂及び洗浄水の混合物が、コリジョンジェット水槽４０の外部に飛散することを防止するための装置である。
【００３０】
粘土分剥離装置２０は、汚染砂と洗浄水の混合物を吸引するためのサンドポンプ等からなる吸引装置２１と、圧縮空気供給装置２２と、汚染砂と洗浄水の混合物をジェット状に噴射する噴射装置（噴射ノズル）２３と、圧縮空気とともにジェット状に噴射された汚染砂と洗浄水の混合物を衝突させる板状部材（鉄板）２４とを備えている。そして、汚染砂と洗浄水の混合物を吸引装置２１により吸引して、噴射装置（噴射ノズル）２３から圧縮空気とともにジェット状に噴射し、板状部材２４に衝突させることにより、剪断力による土粒子のもみすり洗いを行うとともに、土粒子表面から粘土分を剥離させることができる。なお、図３に示す例では鉄板が板状部材２４となるが、粘土分剥離装置２０をコリジョンジェット水槽４０内に設けた場合には、コリジョンジェット水槽４０の内壁が板状部材２４となる。
【００３１】
＜複数の装置群を用いた連続洗浄処理＞
本発明の実施形態に係る減容化促進装置は、混合撹拌水槽３０と、複数段に設けたコリジョンジェット水槽４０とを備えており、洗浄品質を担保するため、コリジョンジェット水槽４０を複数台設置する。コリジョンジェット水槽４０の設置数は、汚染の種類や程度に応じて適宜設定する。また、混合撹拌水槽３０及びコリジョンジェット水槽４０の容量は、洗浄処理の対象となる汚染砂と洗浄水の混合物の滞留時間が５分程度となるように設定することが好ましい。
【００３２】
また、処理設備を設置する場所の制約等で、処理設備を小さくする必要がある場合には、最終段に設けたコリジョンジェット水槽４０から、第１段目のコリジョンジェット水槽４０に汚染砂と洗浄水の混合物を循環させる。
【００３３】
＜減容化促進方法＞
本発明の実施形態に係る減容化促進方法は、図２に示すように、混合撹拌工程（Ｓ１）と粘土分剥離工程（Ｓ２）とを一組の洗浄処理工程として、当該洗浄処理工程を複数回繰り返すようになっている。すなわち、粘土分剥離工程（Ｓ２）により粘土分を剥離した汚染砂と洗浄水に対して、次段の混合撹拌工程（Ｓ１）と次段の粘土分剥離工程（Ｓ２）とを繰り返して実施することにより汚染砂を連続洗浄処理する。この場合、洗浄処理工程は、汚染砂と洗浄水の混合物を循環させる工程としてもよい。また、洗浄処理の終了判定工程として、粘土分離工程（Ｓ２）を実施した洗浄砂に対して、粘土分の付着状態（残留度や放射線濃度等）を測定して、粘土分の付着状態（残留度や放射線濃度等）が所定の閾値以下となった場合に（Ｓ３）、洗浄処理を終了する。
【００３４】
なお、粘土分の付着状態をリアルタイムで判定することはできないため、通常は分析結果を待って再処理するか、洗浄処理を終了とするかを判断する。また、汚染対象が放射性物質である場合には、ベルトコンベアで洗浄砂を移送する際に、放射能濃度計(ＮａＩシンチレーション検出器等)で放射能濃度を測定し、放射能濃度の測定結果に応じて、振分けベルトコンベア等により、再処理する汚染砂と、洗浄処理を終了する汚染砂とを分別する。また、重金属類の場合には、迅速分析や工程分析の結果を待って、洗浄処理を終了するか否かを判定する。
【００３５】
＜混合撹拌工程＞
混合撹拌工程は、粘土分が付着した汚染砂と洗浄水とを混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成するための工程である。この撹拌混合工程は、混合撹拌水槽３０又はコリジョンジェット水槽４０において行われる。
【００３６】
＜粘土分剥離工程＞
粘土分剥離工程は、混合撹拌工程により比重が均一となった洗浄水及び汚染砂の混合物を吸引し、圧縮空気供給装置２２及び噴射装置（噴射ノズル）２３により、圧縮空気とともにジェット状に噴射して板状部材２４に衝突させて、汚染砂から粘土分を剥離するための工程である。この粘土分剥離工程は、コリジョンジェット水槽４０に設けた粘土分剥離装置２０において行われる。
【００３７】
＜洗浄処理工程の繰り返し実施＞
洗浄処理工程の繰り返し実施について、具体的に説明する。ベルトコンベア等の搬送装置５０により搬送されてきた汚染砂を混合撹拌水槽３０に投入して洗浄水とともに混合して撹拌することにより、比重が均一となった混合物を生成する。そして、比重が均一となった洗浄水及び汚染砂の混合物をサンドポンプ等の吸引装置２１で吸引し、コリジョンジェット水槽４０内で圧縮空気供給装置２２及び噴射装置（噴射ノズル）２３を用いて、圧縮空気とともにジェット状に噴射し、板状部材２４に衝突させて汚染砂から粘土分を剥離する。
【００３８】
続いて、コリジョンジェット水槽４０内において、汚染砂と洗浄水の混合物の泥水比重が均一となるように、撹拌翼１１や水中ミキサー等からなる混合撹拌装置１０により撹拌する。そして、サンドポンプ等の吸引装置２１により泥水比重が均一となった汚染砂と洗浄水の混合物を吸引して次段のコリジョンジェット水槽４０へ導き、圧縮空気供給装置２２及び噴射装置（噴射ノズル）２３を用いて、圧縮空気とともにジェット状に噴射して板状部材２４に衝突させることにより汚染砂から粘土分を剥離する。
【００３９】
そして、順次、次段以降に設置したコリジョンジェット水槽４０内において、上述した粘土分剥離処理と、汚染砂と洗浄水の混合撹拌処理を繰り返して行う（連続洗浄処理）。また、設備規模を小さくする場合には、最終段のコリジョンジェット水槽４０で洗浄処理した後の汚染砂と洗浄水の混合物を第１段目のコリジョンジェット水槽４０に循環させることにより、上述した連続洗浄処理を繰り返して実施する。
【００４０】
そして、汚染砂から粘土分が十分剥離した（放射能濃度等が許容値以下に低下した）と判断したら、汚染砂と洗浄水の混合物を取り出して連続洗浄処理を終了し、次段の処理として、汚染物質分離処理（サイクロン処理）及びフィルタープレス等の脱水処理装置を用いた脱水処理等を実施して汚染土壌（汚染砂）の減容化を行う。
【００４１】
＜従来技術と比較した有利な効果＞
本発明に係る汚染砂の減容化促進方法及び減容化促進装置は、従来技術と比較して以下に示す有利な効果を奏する。
（１）一度も洗浄処理が実施されない汚染砂の発生リスクを防止することができる。
（２）洗浄処理の品質管理は、コリジョンジェット水槽４０の設置台数で制御することができる。
（３）連続処理が可能となることから、設備の大幅な小型化による設置コスト(放射線防護テント設備を含む)や設備の設置面積の縮減を図ることができる。
（４）洗浄処理が十分に行われなかった場合、再度当該設備に汚染砂を供給する（循環処理する）ことで、浄化目標を確実に満足することができる。
（５）洗浄処理及び減容化処理に必要な設備類を大幅に簡易化することができるので、処理コストが低減する。
【符号の説明】
【００４２】
１０  混合撹拌装置
１１  撹拌翼
１２  撹拌モータ
１３  回転軸
２０  粘土分剥離装置
２１  吸引装置（サンドポンプ）
２２  圧縮空気供給装置
２３  噴射装置
２４  板状部材
３０  混合撹拌水槽
４０  コリジョンジェット水槽
４１  収容部
５０  搬送装置（ベルトコンベア）
【図１】
2020025930.tif 000003
【図２】
2020025930.tif 000004
【図３】
2020025930.tif 000005