(57)【要約】【課題】廃棄物を利用することで、低コストに、汚染土壌から放射性セシウムを除去する。【解決手段】土壌洗浄システム１００は、放射性セシウムが付着した土壌である汚染土壌を収容する反応槽１１０と、任意の処理を通じ、アンモニウムイオンを含む水溶液であるアンモニア水を廃水として排出するアンモニア処理工程を有する設備１２０と、アンモニア処理工程を有する設備１２０において排出される廃水Ｄ２を反応槽１１０に導入する導入部１３０と、反応槽１１０において汚染土壌から廃水Ｄ２へ放射性セシウムが溶出することで、当該放射性セシウムが除去された土壌と、当該放射性セシウムが溶解された廃水ＣＳとを分離する固液分離部１４０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】
放射性セシウムが付着した土壌である汚染土壌を収容する反応槽と、
任意の処理を通じ、アンモニウムイオンを含む水溶液であるアンモニア水を廃水として排出するアンモニア処理工程を有する設備と、
前記アンモニア処理工程を有する設備において排出される前記廃水を前記反応槽に導入する導入部と、
前記反応槽において前記汚染土壌から前記廃水へ放射性セシウムが溶出することで、当該放射性セシウムが除去された土壌と、当該放射性セシウムが溶解された廃水とを分離する固液分離部と、
を備えたことを特徴とする土壌洗浄システム。
【請求項２】
前記アンモニア処理工程を有する設備は、下水処理設備であることを特徴とする請求項１に記載の土壌洗浄システム。
【請求項３】
放射性セシウムが付着した土壌である汚染土壌を反応槽に収容する工程と、
任意の処理を通じ、アンモニウムイオンを含む水溶液であるアンモニア水が廃水として排出されるアンモニア処理工程を有する設備から、該廃水を前記反応槽に導入する工程と、
前記反応槽において前記汚染土壌から前記廃水へ放射性セシウムを溶出させて、前記放射性セシウムが除去された土壌と、当該放射性セシウムが溶解された廃水とを生成する工程と、
前記放射性セシウムが除去された土壌と、当該放射性セシウムが溶解された廃水とを分離する工程と、
を含むことを特徴とする土壌洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウムが付着した土壌を洗浄する土壌洗浄システムおよび土壌洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、汚染物によって汚染された土壌（以下、「汚染土壌」と称する）による環境への影響を低減する技術として、例えば、相対的に汚染物の濃度が高い表層の土壌と、相対的に汚染物の濃度が低い深層の土壌とを入れ換える（所謂、天地返し）技術が知られている。しかし、天地返しは、汚染物を対象地点から除去する技術ではないため、根本的に汚染土壌を浄化することはできない。
【０００３】
そこで、汚染土壌を浄化する技術として、汚染土壌の中にパイプを埋入し、当該パイプから高温過熱水蒸気を汚染土壌中に噴射することにより、汚染土壌中の汚染物を揮発させて除去する技術が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２４３１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、水底の底泥や土壌（以下、纏めて単に「土壌」と称する）が広範囲に亘って放射性物質で汚染される事態が発生したため、土壌の除染が行われている。土壌の除染として、例えば、汚染土壌を取り除いて貯蔵施設で貯蔵し、取り除いた汚染土壌に代えて汚染されていない土壌を配置する技術がある。しかし、土壌の汚染が広範囲に亘る場合、莫大な量の汚染土壌の貯蔵が必要となり、莫大な敷地を確保して貯蔵施設を建設しなければならず、現実的ではなかった。
【０００６】
そこで、上記特許文献１の技術を利用して、汚染土壌から放射性物質を除去することが考えられる。しかし、土壌に吸着した主たる放射性物質である放射性セシウムの沸点は、６７０℃程度と極めて高いため、特許文献１の技術の利用は現実的ではない。
【０００７】
そこで、本発明は、廃棄物を利用することで、低コストに、汚染土壌から放射性セシウムを除去することが可能な土壌洗浄システムおよび土壌洗浄方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の土壌洗浄システムは、放射性セシウムが付着した土壌である汚染土壌を収容する反応槽と、任意の処理を通じ、アンモニウムイオンを含む水溶液であるアンモニア水を廃水として排出するアンモニア処理工程を有する設備と、アンモニア処理工程を有する設備において排出される廃水を反応槽に導入する導入部と、反応槽において汚染土壌から廃水へ放射性セシウムが溶出することで、当該放射性セシウムが除去された土壌と、当該放射性セシウムが溶解された廃水とを分離する固液分離部と、を備えたことを特徴とする。
【０００９】
アンモニア処理工程を有する設備は、下水処理設備であるとしてもよい。
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の土壌洗浄方法は、放射性セシウムが付着した土壌である汚染土壌を反応槽に収容する工程と、任意の処理を通じ、アンモニウムイオンを含む水溶液であるアンモニア水が廃水として排出されるアンモニア処理工程を有する設備から、廃水を反応槽に導入する工程と、反応槽において汚染土壌から廃水へ放射性セシウムを溶出させて、放射性セシウムが除去された土壌と、当該放射性セシウムが溶解された廃水とを生成する工程と、放射性セシウムが除去された土壌と、当該放射性セシウムが溶解された廃水とを分離する工程と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、廃棄物を利用することで、低コストに、汚染土壌から放射性セシウムを除去することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】第１の実施形態にかかる土壌洗浄システムの具体的な構成を説明するための図である。
【図２】土壌洗浄方法の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。
【図３】第２の実施形態にかかる土壌洗浄システムの具体的な構成を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に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詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。
【００１４】
（第１の実施形態：土壌洗浄システム１００）
図１は、第１の実施形態にかかる土壌洗浄システム１００の具体的な構成を説明するための図である。図１に示すように、土壌洗浄システム１００は、反応槽１１０と、アンモニア処理工程を有する設備１２０と、導入部１３０と、固液分離部１４０と、セシウム処理設備１５０と、を含んで構成される。なお、図１中、液体の流れを実線の矢印で示し、固体および固液混合物の流れを破線の矢印で示す。
【００１５】
反応槽１１０は、放射性セシウムが付着した土壌である汚染土壌を収容する。反応槽１１０には、汚染土壌と、後述する廃水Ｄ２とを攪拌して混合するための攪拌部１１２が設けられている。
【００１６】
アンモニア処理工程を有する設備１２０は、任意の処理を通じ、アンモニウムイオンを含む水溶液であるアンモニア水を廃水として排出する。本実施形態において、アンモニア処理工程を有する設備１２０は、例えば、下水処理設備であり、任意の処理としての下水から砂や有機物を除去する処理を通じ、アンモニウムイオンを含む水溶液であるアンモニア水を廃水として排出する。アンモニア処理工程を有する設備１２０については、後に詳述する。
【００１７】
導入部１３０は、例えば、ポンプで構成され、アンモニア処理工程を有する設備１２０において排出される廃水Ｄ２を反応槽１１０に導入する。
【００１８】
アンモニア水中のアンモニウムイオンは、汚染土壌からの放射性セシウムの脱離を効率よく行うことができる。したがって、導入部１３０から導入されたアンモニア水である廃水Ｄ２と、汚染土壌とを反応槽１１０に収容し、攪拌部１１２が廃水Ｄ２と汚染土壌とを攪拌することで、汚染土壌から廃水Ｄ２中に放射性セシウムを効率よく溶出させることができる。
【００１９】
反応槽１１０において生成された、廃水Ｄ２と汚染土壌との固液混合物（除染後土壌と廃水ＣＳとの固液混合物）ＳＳは、固液分離部１４０へ送出される。
【００２０】
固液分離部１４０は、例えば、シックナー等の沈殿槽や加圧濾過器（フィルタープレス）で構成され、反応槽１１０において汚染土壌から廃水Ｄ２へ放射性セシウムが溶出することで得られた固液混合物ＳＳを、放射性セシウムが除去された土壌（除染後土壌）と、放射性セシウムが溶解された廃水ＣＳとに分離する。除染後土壌は、対象地点等に返送され、廃水ＣＳは、反応槽１１０へ返送されたり、セシウム処理設備１５０へ送出されたりする。
【００２１】
セシウム処理設備１５０は、廃水ＣＳに吸着材（例えば、ゼオライトや、プルシアンブルー）を添加することにより、廃水ＣＳに分散された放射性セシウムを吸着材に吸着させる。これにより、汚染土壌と比較して、放射性セシウムが付着した物質（吸着材）の容積を小さくすることが可能となる。そして、廃水ＣＳから放射性セシウムが除去された処理水は、放流されることとなる。
【００２２】
（アンモニア処理工程を有する設備１２０）
続いて、アンモニア処理工程を有する設備１２０としての下水処理設備について説明する。本実施形態においてアンモニア処理工程を有する設備１２０は、沈砂池２１０と、第１沈殿池２２０と、活性汚泥槽２３０と、第２沈殿池２４０と、活性汚泥処理設備２５０とを含んで構成される。
【００２３】
沈砂池２１０には、下水が導入され、下水に含まれる砂等を沈殿させて、下水から砂を沈降分離する。沈降分離された砂は廃棄され、上澄みとして分離された廃水Ｄ１は、第１沈殿池２２０へ送出される。
【００２４】
第１沈殿池２２０には、廃水Ｄ１が導入され、廃水Ｄ１に含まれる相対的に粒径が大きい有機物Ａ１を沈殿させて、廃水Ｄ１から有機物Ａ１を沈降分離する。沈降分離された有機物Ａ１は後述する活性汚泥処理設備２５０へ導入され、上澄みとして分離された廃水Ｄ２は、活性汚泥槽２３０へ送出される。
【００２５】
活性汚泥槽２３０には、活性汚泥が収容されており、不図示の曝気部によって、活性汚泥に空気が曝気されている。活性汚泥槽２３０に廃水Ｄ２が導入されると、活性汚泥によって、廃水Ｄ２中の相対的に粒径が小さい有機物が分解される。相対的に粒径が小さい有機物が除去された廃水は、活性汚泥槽２３０に収容されている活性汚泥の一部とともに固液混合液Ｄ３となって第２沈殿池２４０へ送出される。
【００２６】
第２沈殿池２４０には、固液混合液Ｄ３が導入され、固液混合液Ｄ３に含まれる活性汚泥を沈殿させて、固液混合液Ｄ３から活性汚泥を沈降分離する。沈降分離された活性汚泥は、一部が活性汚泥槽２３０へ返送され、残りは活性汚泥処理設備２５０へ送出される。一方、上澄みとして分離された廃水Ｄ４は、河川等に放流されることとなる。活性汚泥処理設備２５０は、有機物Ａ１や活性汚泥を焼却したり、埋め立てたりする。
【００２７】
以上説明したように、本実施形態にかかる土壌洗浄システム１００によれば、本来廃棄されるアンモニア水（廃水）を利用して、汚染土壌から放射性セシウムを除去することができる。したがって、汚染土壌の洗浄のために、新たにアンモニア水を製造する必要がなく、汚染土壌を洗浄するためのコストを低減することが可能となる。
【００２８】
また、下水処理設備は、人の居住地には必ず存在する設備である、すなわち、地域に万遍なく設置される設備であるため、汚染土壌の近傍にも下水処理設備が設けられていることが多く、汚染土壌の運搬に労力を費やすことなく、汚染土壌の対象地点近傍で汚染土壌を洗浄することができる。したがって、汚染土壌やアンモニア水の運搬に要するコストを低減することが可能となる。
【００２９】
（土壌洗浄方法）
続いて、土壌洗浄システム１００を利用した土壌洗浄方法について説明する。図２は、土壌洗浄方法の具体的な処理の流れを示すフローチャートである。図２に示すように、反応槽１１０に、汚染土壌を収容する（Ｓ１１０）。続いて、導入部１３０は、アンモニア処理工程を有する設備１２０から廃水Ｄ２を反応槽１１０に導入する（Ｓ１２０）。そして、攪拌部１１２を回転駆動させることにより、反応槽１１０において汚染土壌から廃水Ｄ２へ放射性セシウムを溶出させて、放射性セシウムが除去された土壌（除染後土壌）と、放射性セシウムが溶解された廃水ＣＳとの固液混合物ＳＳを生成する（Ｓ１３０）。
【００３０】
固液分離部１４０は、固液混合物ＳＳを、除染後土壌と、廃水ＣＳとに分離し（Ｓ１４０）、分離された除染後土壌は対象地点に返送され、廃水ＣＳは、反応槽１１０へ返送されたり、セシウム処理設備１５０へ送出されたりする。最後に、セシウム処理設備１５０は、廃水ＣＳに吸着材を添加することにより、廃水ＣＳに分散された放射性セシウムを吸着材に吸着させる（Ｓ１５０）。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態にかかる土壌洗浄方法においても、廃棄物を利用することで、低コストに、汚染土壌から放射性セシウムを除去することが可能となる。
【００３２】
（第２の実施形態：土壌洗浄システム３００）
上述した実施形態では、下水処理設備としてのアンモニア処理工程を有する設備１２０における第１沈殿池２２０から活性汚泥槽２３０へ送出される廃水Ｄ２で汚染土壌を洗浄している。しかし、アンモニウムイオンを含む廃水であれば、下水処理設備としてのアンモニア処理工程を有する設備における他の箇所から排出される廃水を汚染土壌の洗浄に利用することもできる。本実施形態では、下水処理設備としてのアンモニア処理工程を有する設備における活性汚泥処理設備から排出された廃水で汚染土壌を洗浄する構成について説明する。
【００３３】
図３は、第２の実施形態にかかる土壌洗浄システム３００の具体的な構成を説明するための図である。図３に示すように、土壌洗浄システム３００は、反応槽１１０と、アンモニア処理工程を有する設備３２０と、導入部３３０と、固液分離部１４０と、セシウム処理設備１５０と、を含んで構成され、アンモニア処理工程を有する設備３２０は、沈砂池２１０と、第１沈殿池２２０と、活性汚泥槽２３０と、第２沈殿池２４０と、活性汚泥処理設備３５０とを含んで構成される。なお、上述した第１の実施形態と実質的に等しい構成要素については、同一の符号を付して重複説明を省略し、ここでは、構成の異なる活性汚泥処理設備３５０および導入部３３０について詳述する。なお、図３中、液体およびガスの流れを実線の矢印で示し、固体および固液混合物の流れを破線の矢印で示す。
【００３４】
活性汚泥処理設備３５０は、第１脱水濃縮部３６０と、発酵槽３７０と、第２脱水濃縮部３８０とを含んで構成される。第１脱水濃縮部３６０には、第１沈殿池２２０から送出された有機物Ａ１および第２沈殿池２４０から送出された活性汚泥が導入される。第１脱水濃縮部３６０は、例えば、シックナー等の沈殿槽や加圧濾過器で構成され、導入された有機物Ａ１および活性汚泥の混合物を、廃水Ｅ１と、固形物（活性汚泥）Ｅ２とに分離する。第１脱水濃縮部３６０において分離された廃水Ｅ１は、活性汚泥槽２３０に返送され、固形物Ｅ２は、発酵槽３７０へ送出される。
【００３５】
発酵槽３７０は、固形物Ｅ２をメタン発酵させる槽である。発酵槽３７０において、固形物Ｅ２をメタン発酵させることにより、メタンと、消化汚泥および廃水の固液混合物Ｅ３とが生成される。発酵槽３７０で生成されたメタンは、後段のプロセスで利用され、固液混合物Ｅ３は、第２脱水濃縮部３８０へ送出される。
【００３６】
第２脱水濃縮部３８０は、例えば、シックナー等の沈殿槽や加圧濾過器で構成され、固液混合物Ｅ３を、廃水Ｅ４と、固形物とに分離する。分離された廃水Ｅ４は、導入部３３０によって、反応槽１１０へ導入されたり、活性汚泥槽２３０へ返送されたりする。また、分離された固形物は、焼却されたり、埋め立てられたりする。
【００３７】
導入部３３０は、例えば、ポンプで構成され、アンモニア処理工程を有する設備３２０において排出される廃水Ｅ４を反応槽１１０に導入する。こうして反応槽１１０に導入された廃水Ｅ４によって、汚染土壌から廃水Ｅ４中に放射性セシウムを効率よく溶出させることができる。
【００３８】
以上説明したように、本実施形態にかかる土壌洗浄システム３００によれば、本来廃棄されるアンモニア水（廃水）を利用して、汚染土壌から放射性セシウムを除去することができる。したがって、汚染土壌の洗浄のために、新たにアンモニア水を製造する必要がなく、汚染土壌を洗浄するためのコストを低減することが可能となる。
【００３９】
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、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００４０】
例えば、下水処理設備としてのアンモニア処理工程を有する設備１２０、３２０において生じる廃水Ｄ２、Ｅ４は、アンモニア処理工程を有する設備１２０、３２０において生じる他の廃水と比較して、アンモニウムイオンの濃度が相対的に高いため、上述した実施形態では、廃水Ｄ２、Ｅ４を汚染土壌の洗浄に利用する場合を例に挙げて説明した。しかし、アンモニウムイオンが含まれる廃水であれば、廃水Ｄ１、Ｄ３、Ｄ４、Ｅ１のいずれの廃水で汚染土壌を洗浄してもよい。
【００４１】
また、上述した実施形態において、アンモニア処理工程を有する設備１２０、３２０が下水処理設備で構成される場合を例に挙げて説明したが、任意の処理を通じ、アンモニウムイオンを含む水溶液であるアンモニア水を廃水として排出するアンモニア処理工程を有する設備であれば、他の設備でもよい。例えば、還元環境下でガス化原料をガス化するガス化炉を含むガス化システムでは、ガス化炉において生成された合成ガスを水で洗浄するスプレー塔やミストセパレータ等の洗浄装置が設けられている。洗浄装置は、合成ガス中に含まれるアンモニアを水に溶解させて除去するため、洗浄装置から廃水としてアンモニア水が排出されることとなる。つまり、洗浄装置が合成ガスを水で洗浄する処理が、上記任意の処理に相当する。また、洗浄装置から排出された廃水をアンモニアと水とに分離するアンモニア放散塔が設けられている場合もある。したがって、アンモニア処理工程を有する設備として、ガス化システムを利用し、ガス化システムの洗浄装置が排出する廃水を汚染土壌の洗浄に用いることで、本来廃棄されるアンモニア水を利用して、汚染土壌から放射性セシウムを除去することができる。また、アンモニア放散塔の運転に要するコストを低減することが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、放射性セシウムが付着した土壌を洗浄する土壌洗浄システムおよび土壌洗浄方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００４３】
１００、３００  土壌洗浄システム
１１０  反応槽
１２０、３２０  アンモニア処理工程を有する設備（下水処理設備）
１３０、３３０  導入部
１４０  固液分離部
【図１】
2015102345.tif 000003
【図２】
2015102345.tif 000004
【図３】
2015102345.tif 000005