(57)【要約】【課題】膨大な量の除去土壌を短時間で分別処理可能とする。【解決手段】放射能レベルが低い粗粒土と放射能レベルが高くかつ前記粗粒土よりも粒径の小さい細粒土とを含む混合土を、噴射ノズルより噴射した水と混合してスラリーを生成するスラリー生成装置５と、前記スラリーを沈降分離により前記粗粒土と前記細粒土を含む懸濁水とに分離する沈降分離機６と、前記懸濁水に凝集剤を添加して前記細粒土を凝集させて分離する凝集分離装置１１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射能レベルが低い粗粒土と放射能レベルが高くかつ前記粗粒土よりも粒径の小さい細粒土とを含む混合土を、噴射ノズルより噴射した水と混合してスラリーを生成するスラリー生成装置と、
前記スラリーを沈降分離により前記粗粒土と前記細粒土を含む懸濁水とに分離する沈降分離機と、
前記懸濁水に凝集剤を添加して前記細粒土を凝集させて分離する凝集分離装置と
を備えることを特徴とする土壌連続処理システム。
【請求項２】
前記沈降分離機から排出される懸濁水を一時的に貯留して前記凝集分離装置に供給する濁水槽をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の土壌連続処理システム。
【請求項３】
前記濁水槽に貯留された前記懸濁水を攪拌する攪拌装置を備えることを特徴とする請求項２記載の土壌連続処理システム。
【請求項４】
前記濁水槽の容量は、前記凝集分離装置で分離された細粒土が詰められる収容容器の容量以上であることを特徴とする請求項２または３記載の土壌連続処理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、土壌連続処理システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
除染作業によって集められた除去土壌には、草、木及び落ち葉等の可燃物や、瓦礫等の不燃物が含まれている。また、除染土壌には、放射能レベルが低い粗粒土や放射能レベルが高い細粒土が含まれている。長期間に亘って放射性物質が貯蔵される中間貯蔵施設においては、貯蔵物ごとに放射能レベルを把握し、焼却減容できる可燃物を取り除いた上で貯蔵物の放射能レベルに応じた管理を行う必要がある。ところが、上述のように様々なものが含まれる除染土壌を収容容器に入れると、収容容器の内部において放射性物質の濃度が不均一となり、当該収容容器の管理が困難となる。また、混在する有機物の腐敗よる有毒ガスや火災を防止する必要もある。このため、除去土壌については、中間貯蔵施設に搬入する前に、受入及び分別施設等において、放射能レベルや可燃あるいは不燃の種別に応じた分別処理が必要となる。
【０００３】
例えば、特許文献１には、除染土壌の分別処理にあたり、除去土壌の洗浄を行うことができる装置が記載されている。このような装置を用いることによって、除去土壌に含まれる油分等の不要成分を除去することができる。除去土壌の分別は、このような特許文献１に示すような装置を用いながら行うことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２８４６２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に示される装置がそうであるように、現在のところ、除去土壌の分別処理を行うために用いられる装置は、各々が独立している。このため、除去土壌の分別処理は、バッチ処理を行うことしかできず、連続処理を行うことができない。現在、発生している除去土壌は、膨大な量である。このため、バッチ処理では、多大な時間と費用が必要となる。また、バッチ処理では、各装置間における移送作業等を作業者が手作業にて行うことになり、作業者の放射線被曝量が多くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、膨大な量の除去土壌を短時間で分別処理可能とすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。
【０００８】
第１の発明は、土壌連続処理システムであって、放射能レベルが低い粗粒土と放射能レベルが高くかつ上記粗粒土よりも粒径の小さい細粒土とを含む混合土を、噴射ノズルより噴射した水と混合してスラリーを生成するスラリー生成装置と、上記スラリーを沈降分離により上記粗粒土と上記細粒土を含む懸濁水とに分離する沈降分離機と、上記懸濁水に凝集剤を添加して上記細粒土を凝集させて分離する凝集分離装置とを備えるという構成を採用する。
【０００９】
第２の発明は、上記第１の発明において、上記沈降分離機から排出される懸濁水を一時的に貯留して上記凝集分離装置に供給する濁水槽をさらに備えるという構成を採用する。
【００１０】
第３の発明は、上記第２の発明において、上記濁水槽に貯留された上記懸濁水を攪拌する攪拌装置を備えるという構成を採用する。
【００１１】
第４の発明は、上記第２または第３の発明において、上記濁水槽の容量が、上記凝集分離装置で分離された細粒土が詰められる収容容器の容量以上であるという構成を採用する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、スラリー生成装置において放射能レベルが低い粗粒土と放射能レベルが高い細粒土とを含むスラリーが生成され、このスラリーが沈降分離機において粗粒土と細粒土を含む懸濁水とに分離され、凝集分離装置において懸濁水に凝集剤が添加されて細粒土が分離される。つまり、本発明によれば、放射能レベルが低い粗粒土と放射能レベルが高い細粒土とを連続的に分離することができる。したがって、本発明によれば、膨大な量の除去土壌を短時間で分別処理することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態における土壌連続処理システム１の概略構成を示したフロー図である。
【図２】本発明の一実施形態における土壌連続処理システム１の動作を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して、本発明に係る土壌連続処理システムの一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。
【００１５】
図１は、本実施形態の土壌連続処理システム１の概略構成を示したフロー図である。この図に示すように、本実施形態の土壌連続処理システム１は、振動篩機２、第１ベルトコンベア３、ホッパ４、スラリー生成装置５、沈降分離機６、第１スクリューコンベア７、第２ベルトコンベア８、濁水槽９、濁水ポンプ１０、凝集分離装置１１、第２スクリューコンベア１２、収容箱１３、返送ポンプ１４、水槽１５、低圧ポンプ１６及び高圧ポンプ１７を備えている。
【００１６】
振動篩機２は、除去土壌そのものである原土Ｘ１に対して振動を付与することによって、原土Ｘ１を、分別土Ｘ２（混合土）と、可燃物Ｘ３と、不燃物Ｘ４とに分別する。ここで、分別土Ｘ２は、放射能レベルが低い粗粒土（粒径がおおよそミリオーダの砂状の土）と、粗粒土よりも粒径が小さく放射能レベルが高い細粒土（粒径がおおよそミクロンオーダの粉末状の土）とを含む混合土である。このような振動篩機２によって、放射性物質を含む分別土Ｘ２と、焼却減容が可能な可燃物Ｘ３及び不燃物Ｘ４とに分離される。
【００１７】
可燃物Ｘ３は草、木及び落ち葉等からなり、不燃物は付着土壌や礫類からなる。この振動篩機２では、必ずしも可燃物Ｘ３と不燃物Ｘ４とを分別する必要はない。つまり、可燃物Ｘ３と不燃物Ｘ４とを別のスラリー生成装置にて分別することも可能である。
【００１８】
第１ベルトコンベア３は、振動篩機２の下流側に配置されており、振動篩機２から排出される分別土Ｘ２を連続的に搬送し、ホッパ４に供給する。ホッパ４は、第１ベルトコンベア３の下流側に配置されており、第１ベルトコンベア３によって搬送されてきた分別土Ｘ２を一時的に貯留すると共に、当該分別土Ｘ２を連続的にスラリー生成装置５に定量供給する。スラリー生成装置５は、ホッパ４の下流側に配置されており、第１ベルトコンベア３から供給される分別土Ｘ２を噴射ノズルから噴射した水と共に衝突板に衝突させてスラリーＸ５を生成する。このスラリー生成装置５については、例えば特開２０１０−２８４６２４号公報に詳細に記載されているため、ここでの詳しい説明については省略するが、高圧ポンプ１７から圧送される高圧水を噴射ノズルから噴射すると共に、低圧ポンプ１６から圧送される同伴水として高圧水に沿って噴射し、これらの水に対して分別土Ｘ２を供給し、高速噴射された水よる衝撃波及び衝突板に衝突させることでスラリーＸ５を生成する。このようなスラリー生成装置５によれば、粗粒土及び細粒土が高速に噴射された水により発生する衝撃波や衝突板に衝突させられること等によって水の中に分散され、これによって分別土Ｘ２中に存在する細粒魂を粉砕する。また、スラリー生成装置５では、粗粒土及び細粒土が高速に噴射された水により発生する衝撃波および衝突板に衝突させられることによって粗粒土及び細粒土の研磨が行われる。
【００１９】
沈降分離機６は、スラリー生成装置５の下流側に配置されており、スラリー生成装置５から供給されるスラリーＸ５を沈降分離することによって、粗粒土Ｘ６と細粒土を含む懸濁水Ｘ７とに分離する。この沈降分離機６は、例えば、粗粒土の沈降速度より遅く、細粒土の沈降速度よりも速い上昇流を沈降分離機６の内部に形成し、細粒土を含む上澄み液を懸濁水Ｘ７として排出し、底部に沈殿する沈降物を粗粒土Ｘ６として排出する。
【００２０】
第１スクリューコンベア７は、沈降分離機６の粗粒土Ｘ６の排出口と接続されており、沈降分離機６から排出された粗粒土Ｘ６を斜め上方に向けて搬送し、液分を残して固相分のみを取り出す。第２ベルトコンベア８は、第１スクリューコンベア７の下流側に配置されており、第１スクリューコンベア７から排出された粗粒土Ｘ６を例えばトラック等まで搬送する。
【００２１】
濁水槽９は、沈降分離機６の懸濁水Ｘ７の排出口と接続されており、貯留槽９ａと、攪拌装置９ｂとを備えている。貯留槽９ａは、懸濁水Ｘ７を一時的に貯留する容器である。攪拌装置９ｂは、貯留槽９ａ内部に貯留された懸濁水Ｘ７を攪拌するものである。なお、本実施形態においては、貯留槽９ａの容量は、収容箱１３に蓄積される細粒土Ｘ８が収容される収容容器の容量以上とされている。すなわち、このような濁水槽９は、沈降分離機６から排出される懸濁水Ｘ７を一時的に貯留すると共に貯留中に攪拌する。
【００２２】
濁水ポンプ１０は、濁水槽９に接続されており、濁水槽９に貯留された懸濁水Ｘ７を凝集分離装置１１に向けて圧送する。凝集分離装置１１は、濁水ポンプ１０の下流側に配置されており、下流側から順に配列される凝集剤添加装置１１ａ、凝集反応管１１ｂ及び遠心分離脱水機１１ｃを備えている。凝集剤添加装置１１ａは懸濁水Ｘ７に凝集剤を添加する。凝集反応管１１ｂは凝集剤が添加された懸濁水Ｘ７を貯留して懸濁水Ｘ７に含まれる細粒土Ｘ８が凝集するまでの間、懸濁水Ｘ７を一時的に貯留する。遠心分離脱水機１１ｃは、懸濁水Ｘ７を細粒土Ｘ８と水Ｘ９とに分離する。すなわち、このような凝集分離装置１１は、懸濁水Ｘ７に凝集剤を添加して細粒土Ｘ８を凝集させて分離する。
【００２３】
第２スクリューコンベア１２は、凝集分離装置１１の下流側に配置されており、凝集分離装置１１から排出された細粒土Ｘ８を斜め上方に向けて搬送し、液分を残して固相分のみを取り出す。収容箱１３は、第２スクリューコンベア１２の下流側に配置されており、第２スクリューコンベア１２から排出された細粒土Ｘ８を一時的に収容する放射線の遮蔽効果を有する容器である。
【００２４】
返送ポンプ１４は、凝集分離装置１１から排出された水Ｘ９を水槽１５に向けて圧送するためのポンプであり、凝集分離装置１１と水槽１５との間に配置されている。水槽１５は、返送ポンプ１４より圧送された水Ｘ９を一時的に貯留する。低圧ポンプ１６は、凝集分離装置１１から水槽１５に向けて流れる水Ｘ９の一部を高圧ポンプ１７よりも低圧にてスラリー生成装置５に圧送するポンプである。この低圧ポンプ１６によって圧送される水Ｘ９がスラリー生成装置５において上記同伴水となる。高圧ポンプ１７は、水槽１５に貯留された水Ｘ９を低圧ポンプ１６よりも高圧にてスラリー生成装置５に圧送するポンプである。本実施形態の土壌連続処理システム１では、これらの返送ポンプ１４、水槽１５、低圧ポンプ１６及び高圧ポンプ１７によって、遠心分離脱水機１１ｃで回収されたスラリー生成装置５で使用した水を再度スラリー生成装置５に供給する構成となっており、水の大半を循環させるシステムとなっている。このため、土壌連続処理システム１の外部への排水を最小限に抑えることができ、環境汚染の拡大の可能性を最小限に抑えることができる。
【００２５】
なお、本実施形態の土壌連続処理システム１は、不図示の制御装置や発電装置を備えており、各装置に必要とされる電力が発電装置によって生成され、また各装置が制御装置によって制御される。
【００２６】
続いて、このように構成された本実施形態の土壌連続処理システム１の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。なお、以下の動作の説明において、特に説明のない限り、その主体は制御装置である。
【００２７】
まず、原土Ｘ１の一次分別する（ステップＳ１）。ここでは、原土Ｘ１を振動篩機２によって分別土Ｘ２と、可燃物Ｘ３及び不燃物Ｘ４との混合体とに分別する。なお、分別土Ｘ２は、第１ベルトコンベア３によってホッパ４に供給され、ホッパ４において一時的に蓄積される。
【００２８】
続いて、分別土Ｘ２に対して洗浄及び研磨を行う（ステップＳ２）。ここでは、スラリー生成装置５にて、ホッパ４から供給される分別土Ｘ２と、低圧ポンプ１６及び高圧ポンプ１７から圧送される水Ｘ９とを衝突板に衝突させることで、見かけ上粗粒土に見える細粒土魂が粉砕され、細粒土が均質に混じりあったスラリーＸ５を生成する。また、粗粒土Ｘ６が研磨されることにより、粗粒土表面に付着した細粒土が剥離され、細粒土がさらに均質に混じりあったスラリーＸ５を生成する。
【００２９】
続いて、スラリーＸ５に対して分級が行われる（ステップＳ３）。ここでは、スラリー生成装置５から排出されたスラリーＸ５を沈降分離機６において沈降分離することによって、粗粒土Ｘ６と懸濁水Ｘ７とに分離する。なお、粗粒土Ｘ６は、第１スクリューコンベア７及び第２ベルトコンベア８を介してトラック等に搬送され、その後収容容器（フレコンバック）に収容される。
【００３０】
続いて、懸濁水Ｘ７に対して凝集分離（ステップＳ４）及び脱水（ステップＳ５）が行われる。ここでは、沈降分離機６から排出された懸濁水Ｘ７を濁水ポンプ１０で凝集分離装置１１に圧送し、凝集剤添加装置１１ａで凝集剤を添加し、凝集反応管１１ｂで凝集反応の進行を待ち、遠心分離脱水機１１ｃで細粒土Ｘ８と水Ｘ９とに分離する。そして、細粒土Ｘ８は、第２スクリューコンベア１２によって収容箱１３やフレコンバック等の収容容器に収容される。また、水Ｘ９は、返送ポンプ１４によって水槽１５に圧送される。
【００３１】
なお、ステップＳ１において分離された可燃物Ｘ３及び不燃物Ｘ４との混合体に対しては、分別土Ｘ２の処理と同様の仕組みを持つ別の分別装置を用いて二次分別が行われる（ステップＳ６）。ここで、分離された可燃物Ｘ３は収容容器（フレコンバック）に収容される。また、不燃物は分級（ステップ３）に戻しても良い。
【００３２】
次に、このような本実施形態の土壌連続処理システム１の作用及び効果について説明する。
【００３３】
細粒土の放射能レベルが高い原因としては、細粒土がケイ素を多く含み、ケイ素の分子構造がセシウム原子を取り込みやすく分離し難いためであると考えられる。本実施形態の土壌連続処理システム１によれば、スラリー生成装置５において放射能レベルが低い粗粒土Ｘ６と放射能レベルが高い細粒土Ｘ８とを含むスラリーＸ５が生成され、このスラリーＸ５が沈降分離機６において粗粒土Ｘ６と細粒土Ｘ８を含む懸濁水Ｘ７とに分離され、凝集分離装置１１において懸濁水Ｘ７に凝集剤が添加されて細粒土Ｘ８が分離される。つまり、本実施形態の土壌連続処理システム１によれば、放射能レベルが低い粗粒土Ｘ６と放射能レベルが高い細粒土Ｘ８とを、スラリー生成装置５、沈降分離機６及び凝集分離装置１１が連動することにより連続的に分離することができる。したがって、本実施形態の土壌連続処理システム１によれば、膨大な量の除去土壌（原土Ｘ１）を短時間で分別処理することができる。
【００３４】
さらに、本実施形態の土壌連続処理システム１によれば、スラリー生成装置５において、スラリーＸ５に含まれる粗粒土Ｘ６と細粒土Ｘ８とが均一化されている。このため、中間貯蔵設備における粗粒土Ｘ６と細粒土Ｘ８の放射能レベルの測定及び管理が容易となる。
【００３５】
また、本実施形態の土壌連続処理システム１においては、沈降分離機６から排出される懸濁水Ｘ７を一時的に貯留して凝集分離装置１１に供給する濁水槽９をさらに備える。このため、例えば、原土Ｘ１に含まれる放射性物質の濃度に変化が生じ、沈降分離機６から排出される懸濁水Ｘ７の放射性物質の濃度が急激に変化した場合であっても、濁水槽９より下流側には、濃度変化前の懸濁水Ｘ７と濃度変化後の懸濁水Ｘ７とが混合されて排出されるため、収容箱１３に溜まる細粒土Ｘ８の濃度変化を緩やかにすることができる。よって、細粒土Ｘ８を収容する収容容器の濃度が急に変化することを抑止することができ、中間貯蔵設備における管理が容易となる。
【００３６】
また、本実施形態の土壌連続処理システム１においては、濁水槽９に貯留された懸濁水Ｘ７を攪拌する攪拌装置９ｂを備える。このため、懸濁水Ｘ７における放射性物質の濃度をより均一にすることができ、貯蔵単位ごとに分別土壌の放射能濃度を均一化することができる。
【００３７】
また、本実施形態の土壌連続処理システム１においては、濁水槽９の容量は、凝集分離装置１１で分離された細粒土Ｘ８が詰められる収容容器の容量以上であるとされている。このため、細粒土Ｘ８を収容容器に詰めたときに、１つの収容容器に収容される放射性物質の濃度が大きく変化することを防止することができる。
【００３８】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００３９】
例えば、上記実施形態においては、振動篩機２を用いて原土Ｘ１から分別土Ｘ２を分離する構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、他の装置を用いて原土Ｘ１から分別土Ｘ２を分離したり、振動篩機２を省略して作業者等によって予め分離された分別土Ｘ２を用いたりするようにしても良い。また、原土Ｘ１に可燃物Ｘ３や不燃物Ｘ４が含まれていないような場合には、原土Ｘ１を本発明の混合土として用い、振動篩機２を省略しても良い。
【符号の説明】
【００４０】
１……土壌連続処理システム、２……振動篩機、３……第１ベルトコンベア、４……ホッパ、５……スラリー生成装置、６……沈降分離機、７……第１スクリューコンベア、８……第２ベルトコンベア、９……濁水槽、９ａ……貯留槽、９ｂ……攪拌装置、１０……濁水ポンプ、１１……凝集分離装置、１１ａ……凝集剤添加装置、１１ｂ……凝集反応管、１１ｃ……遠心分離脱水機、１２……第２スクリューコンベア、１３……コンクリートカルバートボックス、１４……返送ポンプ、１５……水槽、１６……低圧ポンプ、１７……高圧ポンプ、Ｘ１……原土、Ｘ２……分別土（混合土）、Ｘ３……可燃物、Ｘ４……不燃物、Ｘ５……スラリー、Ｘ６……粗粒土、Ｘ７……懸濁水、Ｘ８……細粒土、Ｘ９……水
【図１】
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【図２】
2014070997.tif 000004