(57)【要約】【課題】汎用的で安価な機器機材のみを用いた極めて簡単な設備で、粗粒分の表面切削を可能とし、洗浄効果を高め、洗浄プラントの小規模化及び洗浄コストの低減に寄与する。【解決手段】この洗浄方法では、有害物質で汚染された土壌と水とを混ぜたスラリーａを容器１に入れて、容器１内のスラリーａを容器１、ポンプ２、輸送配管３の間で循環させ、このスラリーａの循環をポンプ２の連続運転により繰り返し、一定時間循環させた後のスラリーａから分級により土壌の粗粒分ｂを取り出し、有害物質の濃度が元の土壌に比べて低濃度になった粗粒分ｂを得る。【選択図】図１
2014161828.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
有害物質で汚染された土壌と水とを混ぜたスラリーを容器に入れて、前記容器内のスラリーをポンプにより吸引し、前記ポンプから輸送配管を経由して搬送し、前記容器内に戻すことにより、前記容器内のスラリーを前記容器、前記ポンプ、前記輸送配管の間で循環させ、前記スラリーの循環を前記ポンプの連続運転により繰り返し、一定時間循環させた後の前記スラリーから分級により土壌の粗粒分を取り出し、有害物質の濃度が元の土壌に比べて低濃度になった粗粒分を得る、
ことを特徴とする汚染土壌の洗浄方法。
【請求項２】
有害物質で汚染された土壌と水とを混ぜたスラリーを入れるための容器と、
前記容器内のスラリーを吸引し送り出すためのポンプと、
一端が前記ポンプに接続されて、他端はそこから放出されたスラリーが前記容器内に戻るように配置され、前記ポンプから送り出されたスラリーを搬送するための輸送配管と、
を備え、
前記容器内に入れたスラリーを、前記ポンプの連続運転により、前記容器、前記ポンプ、前記輸送配管の間で繰り返し循環させる、
ことを特徴とする汚染土壌の洗浄システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性物質、重金属等の有害物質に汚染された汚染土壌の洗浄方法及び洗浄システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性物質、重金属等の有害物質に汚染された土壌において、有害物質は土粒子の内部にまでは侵入し難いため、主に土粒子の表面付近に付着したり吸着したりしている。よって、有害物質に汚染された土壌の汚染濃度をその構成要素の土粒子の粒子径別に比較した場合、比表面積の大きい細粒分ほど高濃度となり、比表面積の小さい粗粒分ほど低濃度になる。そこで、汚染土壌を洗浄する場合、通常は、元の土壌に水を加えて解砕し（すなわち、当初の土壌に含まれている細粒分の塊を解し、粗粒分に付着している細粒分を剥離させて、土粒子をバラバラにし）た上で、分級により粗粒分のみを取り出すという方法を取る。なお、粗粒分を取り出した後の濁水には元の土壌の細粒分が含まれており、汚染濃度が高いため、濁水処理設備で細粒分を汚泥として回収し、脱水の上、高濃度汚染物として処分し、細粒分除去後の処理水は洗浄に再利用する。かかる方法では、解砕設備としてウォータージェット装置、ドラムウォッシャー等、分級設備として水平バケット式分級機、スパイラル式分級機、サイクロン式分級機等、濁水処理設備として凝集沈殿設備等がよく用いられる。この種の汚染土壌の洗浄方法に関連する技術が例えば特許文献１などにより提案されている。
また、この方法で取り出された粗粒分は、通常、汚染濃度が目標値以下となり、洗浄済み土となるところ、元の汚染土壌の濃度や有害物質の種類によっては、目標値以下の濃度にならないことがある。このような場合、当該汚染土壌は洗浄に適さない土壌であるとして洗浄対象から外されることが多い。しかし、その一方で何とか汚染除去効果を上げて目標値以下の濃度に下げる試みも行われている。この場合、粗粒分のみになった濃度が目標値以下にならないのであるから、濃度をより低下させるために、有害物質を多く付着、吸着している粗粒分の表面を削り取ることになる。粗粒分の表面を削り取るには、例えば商品名でハリケーンと呼ばれる特殊磨砕機、キャビテーションジェット等の装置が使用されており、また、表面切削を促進するための薬剤を併用することも行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−２８２９０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の汚染土壌の洗浄方法では、これに用いる土壌洗浄プラントが、基本的な構成だけでも、解砕設備、分級設備、濁水処理設備と大掛かりな設備が必要であり、これに加えて、粗粒分の表面切削関連の設備まで備えるとなると、極めて大規模なプラントになってしまい、イニシャルコスト、ランニングコストが共に増加して、実用性に乏しいものになる、という問題がある。
【０００５】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、この種の汚染土壌の洗浄において、従来のように特殊磨砕機や薬剤等、粗粒分の表面切削関連の機器、機材を使用することなく、汎用的で安価な機器、機材のみを用いた極めて簡単な設備で、粗粒分の表面切削を可能とし、洗浄効果を高めることができ、洗浄プラントの小規模化及び洗浄コストの低減に寄与することのできる汚染土壌の洗浄方法及び洗浄システム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】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の汚染土壌の洗浄方法は、有害物質で汚染された土壌と水とを混ぜたスラリーを容器に入れて、前記容器内のスラリーをポンプにより吸引し、前記ポンプから輸送配管を経由して搬送し、前記輸送配管の先端から放出されたスラリーを前記容器内に戻すことにより、前記容器内のスラリーを前記容器、前記ポンプ、前記輸送配管の間で循環させ、前記スラリーの循環を前記ポンプの連続運転により繰り返し、一定時間循環させた後の前記スラリーから分級により土壌の粗粒分を取り出し、有害物質の濃度が元の土壌に比べて低濃度になった粗粒分を得る、ことを要旨とする。
【０００７】
また、本発明の洗浄システムは、有害物質で汚染された土壌と水とを混ぜたスラリーを入れるための容器と、前記容器内のスラリーを吸引し送り出すためのポンプと、一端が前記ポンプに接続されて、他端はそこから放出されたスラリーが前記容器内に戻るように配置され、前記ポンプから送り出されたスラリーを搬送するための輸送配管とを備え、前記容器内に入れたスラリーを、前記ポンプの連続運転により、前記容器、前記ポンプ、前記輸送配管の間で繰り返し循環させる、ことを要旨とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の汚染土壌の洗浄方法によれば、容器内に入れたスラリーを、ポンプの連続運転により、容器、ポンプ、輸送配管の間で繰り返し循環させ、一定時間循環させた後のスラリーから分級により土壌の粗粒分を取り出し、有害物質の濃度が元の土壌に比べて低濃度になった粗粒分を得るようにしたので、汚染土壌の洗浄において、従来のように特殊磨砕機や薬剤等、粗粒分の表面切削関連の機器、機材を使用することなく、汎用的で安価な機器、機材のみを用いた極めて簡単な設備で、粗粒分の表面切削を可能とし、洗浄効果を高めることができ、洗浄プラントの小規模化及び洗浄コストの低減に寄与することができる。
また、本発明の洗浄システムによれば、容器、ポンプ、輸送配管を備え、容器内に入れたスラリーを、ポンプの連続運転により、容器、ポンプ、輸送配管の間で繰り返し循環させるので、上記汚染土壌の洗浄方法を実現し、上記洗浄方法に基づく効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施の形態における汚染土壌の洗浄方法を示す図
【図２】同汚染土壌の洗浄方法に用いる洗浄システムの構成を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明を実施するための形態について図を用いて説明する。
図１に汚染土壌の洗浄方法を示している。
図１に示すように、この洗浄方法では、容器（循環用容器）１、ポンプ２、輸送配管３を使用する。容器１は、放射性物質、重金属等の有害物質に汚染された土壌（以下、単に汚染土壌という。）と水とを混ぜた所定量のスラリーを循環させるのに適した材質、大きさ及び形状を有するものであればよい。この場合、容器１の周面の下部側がテーパ状に形成されて、容器１の底部中央付近に設置するポンプ２の吸引口側に向けて傾斜が付けられており、容器１内に沈降した粗粒分をポンプ２付近に集めやすくしてある。なお、この容器１の傾斜は必須ではなく、無くてもかまわない。ポンプ２は所謂サンドポンプ等のポンプで、砂分まで吸引搬送可能なポンプであれば、容器１内の水中に設置するタイプの水中ポンプでもよく、ポンプ本体を容器１とは別に置くタイプの吸引ポンプ等でもよく、特に形式は問わない。この場合は、ポンプ２を既述のとおり容器１の底部中央付近に設置している。輸送配管３は汚染土壌と水とを混ぜたスラリーを循環搬送させるのに適した材質、径、長さを有すればよい。この場合、輸送配管３の先端にホース３１を取り付けており、このホース３１の向きを変えることでスラリーの放出先を切り替えるようにし、スラリーの放出先を容器１又はこの容器１に近接する分級機の投入ホッパー４へ切り替えるようにしている。なお、ここでは、輸送配管３の先端のホース３１でスラリーの放出先を容器１から投入ホッパー４へ又はその反対に切り替えるようにしたが、輸送配管からスラリーを容器、投入ホッパーの両方に放出できるように、予め輸送配管をバルブを介して容器、投入ホッパーの両方に配管しておき、バルブの操作によりスラリーの放出先を切り替えることとしても差し支えない。ここではこの輸送配管３は一端をポンプ２の吐出口に接続して容器１上に設置し、他端のホース３１を容器１内に容器１の底部に向けて配置している。
【００１１】
図１に示すように、この洗浄方法においては、まず、汚染土壌と水とを混ぜたスラリーａを容器１に入れて、容器１内のスラリーａをポンプ２により吸引し、ポンプ２から輸送配管３を経由して搬送し、容器１内で輸送配管３の先端から放出して元に戻すことにより、容器１内のスラリーａを容器１、ポンプ２、輸送配管３の間で循環させ、このスラリーａの循環をポンプ２の連続運転により繰り返す。
この場合、容器１に所定量の水を注入し、ポンプ２を運転して水を循環させながら順次汚染土壌を投入すればよい。なお、汚染土壌中にポンプ２を通過できないような大径の礫や大きな異物が多く混入されている場合は、これらの礫や異物をスクリーン等を使って除去しておく。このように容器１に投入された汚染土壌はポンプ２による水の循環作用により即時に水とともに撹拌されてスラリーａとなる。容器１に所定量の汚染土壌の投入が終了したら、そのままポンプ２の運転を続け、スラリーａを容器１、ポンプ２、輸送配管３の間で繰り返し循環させる。このスラリーａの循環の間、スラリーａ中の粗粒分ｂが、図示のように容器１下部に沈降するが、サンドポンプ等、砂分まで吸引搬送できるポンプ２を使用することで、この沈降した粗粒分ｂを何ら問題なく循環させることができる。また、容器１の周面の下部側がテーパ状でポンプ２側へ傾斜が付けられているので、容器１内で沈降した粗粒分ｂがポンプ２付近に集まりやすくなり、粗粒分ｂも円滑に循環させることができる。このようにしてスラリーａ中の粗粒分ｂが、ポンプ２や輸送配管３を何度も通過し、この通過の際に、ポンプ２の羽根等による強い撹拌、ポンプ２内部や輸送配管３の壁面への衝突、粗粒分ｂ同士の擦れ合い等の作用により、粗粒分ｂ表面付近の高濃度に汚染された層が切削され、また、土壌の解砕が進み、細粒分の塊が解され、粗粒分に強固に付着していた細粒分が剥離されていく。
そして、一定時間循環させた後のスラリーａから分級により土壌の粗粒分ｂを取り出し、有害物質の濃度が元の土壌に比べて低濃度になった粗粒分ｂを得る。
この場合、一定時間の循環が終了したところで、図１中破線で示すように、輸送配管３先端のホース３１の向きを変え、ホース３１の口を容器１近傍に設置された分級装置の投入ホッパー４に向けて、スラリーｂを分級装置の投入ホッパー４に放出する。
その後、分級装置により、一定時間循環後のスラリーａから粗粒分ｂを取り出すと、取り出された粗粒分ｂは表面の切削や表面に付着していた細粒分の剥離が進んだ粗粒分であり、有害物質の濃度が元の土壌に比べて低濃度の粗粒分ｂとなる。
【００１２】
以上説明したように、この汚染土壌の洗浄方法によれば、容器１内に入れたスラリーａを、ポンプ２の連続運転により、容器１、ポンプ２、輸送配管３の間で繰り返し循環させ、一定時間循環させた後のスラリーａから分級により土壌の粗粒分ｂを取り出し、有害物質の濃度が元の土壌に比べて低濃度になった粗粒分ｂを得るようにしたので、汚染土壌の洗浄において、従来のように特殊磨砕機や薬剤等、粗粒分の表面切削関連の機器、機材を使用することなく、汎用的で安価な機器、機材のみを用いた極めて簡単な設備で、粗粒分の表面切削を可能とし、洗浄効果を高めることができ、洗浄プラントの小規模化及び洗浄コストの低減に寄与することができる。
【００１３】
図２に図１の洗浄方法に用いる洗浄システムのみを示している。
図２に示すように、この洗浄システムＳは、汚染土壌と水とを混ぜたスラリーを入れるための容器１と、容器１内のスラリーを吸引し送り出すためのポンプ２と、一端がポンプ２に接続されて、他端はそこから放出されたスラリーが容器１内に戻るように配置され、ポンプ２から送り出されたスラリーを搬送するための輸送配管３とを備える。なお、この洗浄システムＳに近接して図示されない分級機が設置され、容器１に隣接して分級機の投入ホッパー４が配置される。この場合、分級装置の形式は問わない。
容器１は、汚染土壌と水とを混ぜたスラリーを循環させるのに適した材質、大きさ及び形状を有するものであればよい。なお、この容器１の場合、容器１の周面の下部側がテーパ状に形成されて、この容器１の下部側に容器１の底部中央付近に設置するポンプ２の吸引口に向けて傾斜が付けられており、容器１内に沈降した粗粒分をポンプ２付近に集めやすくしている。
ポンプ２はサンドポンプ等のポンプで、砂分まで吸引搬送可能なポンプであれば、容器１内の水中に設置するタイプの水中ポンプでもよく、ポンプ本体を容器１とは別に置くタイプの吸引ポンプ等でもよく、特に形式は問わない。このポンプ２は既述のとおり容器１の底部中央付近に設置される。
輸送配管３は汚染土壌と水とを混ぜたスラリーを循環搬送させるのに適した材質、径、長さを有すればよい。この場合、輸送配管３の先端にホース３１が取り付けられており、このホース３１の向きを変えることでスラリーの放出先を切り替えるようにし、この場合、スラリーの放出先を容器１又はこの容器１に隣接する分級機の投入ホッパー４へ切り替えるようにしている。なお、輸送配管３の先端のホース３１に代えて、予め輸送配管をバルブを介して容器、投入ホッパーの両方に配管しておき、バルブの操作によりスラリーの放出先を切り替えるようにしてもよい。また、輸送配管３のスラリー放出端から放出されたスラリーが容器１に戻るように、容器１に別途スラリー戻し水路等を設けてもよい。この場合、輸送配管３のスラリー放出端は容器１内に配置する必要がなく、スラリーを戻し水路等に放出できるように配置してあればよい。ここでは、この輸送配管３は一端がポンプ２の吐出口に接続されて容器１上に設置され、他端は前述のように容器１内又は分級機の投入ホッパー４にスラリー放出先が選べるように配置されている。
この洗浄システムＳはこのような構成を有し、容器１内に入れたスラリーを、ポンプ２の連続運転により、容器１、ポンプ２、輸送配管３の間で繰り返し循環させるようになっている。この洗浄システムＳにより、既述の汚染土壌の洗浄方法を実現することができる。
【００１４】
（放射能汚染土壌の洗浄実験）
本願発明者らは、放射能汚染土壌について、Ａ：解砕、分級のみによる従来洗浄法の効果、Ｂ：解砕、分級に磨砕機による粗粒分の表面切削を加えた従来洗浄法の効果、Ｃ：本願発明のポンプ循環法により解砕や土粒子表面切削等を行った後分級するという洗浄法の効果を確認するため、それぞれの方法による洗浄実験を行った。この実験ではＢについては３種類の磨砕機を使用した。また、Ｃについては循環時間を１５分および３０分とした。
その結果以下のような放射能濃度除去率が得られ、本願発明のポンプ循環法は、磨砕機による粗粒分の表面切削を加えた従来洗浄法と略同程度の効果があることを確認した。
Ａ：解砕、分級のみによる従来洗浄法の除去率                          ８２．７％
Ｂ１：磨砕機甲による２時間の表面切削を加えた従来洗浄法の除去率      ８７．７％
Ｂ２：磨砕機乙による３０分の表面切削を加えた従来洗浄法の除去率      ８９．１％
Ｂ３：磨砕機丙による４回の表面切削を加えた従来洗浄法の除去率        ８９．９％
Ｃ１：本願発明のポンプ循環（１５分）後分級するという洗浄法の除去率  ８７．１％
Ｃ２：本願発明のポンプ循環（３０分）後分級するという洗浄法の除去率  ８９．３％
【００１５】
また、この洗浄システムＳを用いた土壌洗浄プラントの装置構成と、従来の土壌洗浄プラントの装置構成とを比較するため、粗粒分土粒子の表面切削まで行わない解砕、分級のみの従来の土壌洗浄プラントの装置構成をＡに、解砕、分級に磨砕機による粗粒分の表面切削を加えた従来の土壌洗浄プラントの装置構成をＢに、本願発明のポンプ循環法により土壌の解砕や土粒子の表面切削を行う方法での土壌洗浄プラントの装置構成をＣに示す。なお、元の汚染土壌に礫や異物が混入していた場合は事前にそれらを除去するためのスクリーンが必要となるが、これはＡ、Ｂ、Ｃいずれの場合も必要であるため、下記の装置構成では省略している。
Ａ：解砕装置（ウォータージェット装置、ドラムウォッシャー等）
分級装置（水平バケット式分級機、スパイラル式分級機、サイクロン式分級機等）
濁水処理設備（凝集沈殿設備等）
Ｂ：解砕装置（ウォータージェット装置、ドラムウォッシャー等）
分級装置（水平バケット式分級機、スパイラル式分級機、サイクロン式分級機等）
粗粒分土粒子表面切削装置（特殊磨砕機ハリケーン、キャビテーションジェット装置
等）
濁水処理設備（凝集沈殿設備等）
Ｃ：本案ポンプ循環式粗粒分土粒子表面切削装置（循環用容器、ポンプ、輸送配管で構      成される）
分級装置（水平バケット式分級機、スパイラル式分級機、サイクロン式分級機等）
濁水処理設備（凝集沈殿設備等）
これらＡ、Ｂ、Ｃの各装置構成から明らかなように、Ｃの装置構成では、循環用容器、ポンプ、輸送配管（以下、本案使用機器と呼ぶ。）を用いるので、このＣと同等の洗浄性能を持つＢの装置構成に比べ、解砕装置（ウォータージェット装置、ドラムウォッシャー等）や粗粒分土粒子表面切削装置（特殊磨砕機ハリケーン、キャビテーションジェット等）を不要とすることができ、以下の効果が得られることとなった。
（１）本案使用機器は、解砕装置や粗粒分土粒子表面切削装置に比べて、はるかに安価であるため、洗浄プラントの建設費を大幅に低減することができ、したがって洗浄コストの大幅な低減を図ることができる。
（２）本案使用機器で構成される循環装置は、解砕装置や粗粒分土粒子表面切削装置に比べて、はるかにコンパクトにできるため、洗浄プラントのコンパクト化が可能となる。
（３）本案使用機器は、汎用的機器、機材であるため、解砕装置や粗粒分土粒子表面切削装置に比べて、はるかに入手が容易で、プラント建設に即時に着手でき、増設や修理への対応等も容易となる。
なお、上記Ａの表面切削まで行わない従来の土壌洗浄プラントと比較すると、Ａの装置構成では上記（１）〜（３）のいずれの効果も得られないが、本案は上記（２）の効果が必ず得られるとは言い難いものの、上記（１）と（３）の効果は確実に得られ、さらに、粗粒分土粒子表面切削による濃度低減効果が加わることから、これらの点で十分にメリットのある汚染土壌洗浄法となる。
【００１６】
なお、この実施の形態では、この発明の汚染土壌の洗浄方法及び洗浄システムにより汚染土壌を直接洗浄する場合について説明したが、この洗浄方法及びシステムは汚染土壌を切削機械により切削した後の土砂粗粒分に付着している切削粉の除去のための洗浄に用いることもできる。特に、放射能汚染土壌の場合は、切削後の粗粒分からの切削粉の除去の程度が除去率に大きく影響するため、簡単な設備で効率的に切削粉の除去ができる本案の方法及びシステムは極めて有効である。
【符号の説明】
【００１７】
Ｓ  洗浄システム
１  容器（循環用容器）
２  ポンプ
３  輸送配管
３１  ホース
４  投入ホッパー
ａ  スラリー
ｂ  粗粒分
【図１】
2014161828.tif 000003
【図２】
2014161828.tif 000004