(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セシウムによって汚染された土壌を浄化するセシウム汚染土壌の浄化方法であって、
前記セシウム汚染土壌を解砕する解砕工程と、解砕されたセシウム汚染土壌を粒子径0.075mm未満と粒子径0.075mm以上の少なくとも２種類の粒子群のグループに分級する分級工程と、粒子径0.075mm以上の粒子群からなるグループの汚染土壌に対してのみ放射性物質を土壌から抽出する抽出剤を添加して洗浄する洗浄工程と、固液分離装置で土壌と洗浄溶液を分離する固液分離工程と、前記土壌の濯ぎ洗いを行う濯ぎ洗い工程とを備え、
前記洗浄工程は、カリウム塩、マグネシウム塩、リチウム塩、ナトリウム塩、セシウム塩の１種類以上のアルカリ塩からなる抽出剤を用いて、ｐＨ０以上、ｐＨ３以下の領域で行うことを特徴とするセシウム汚染土壌の浄化方法。
【請求項２】
前記洗浄工程は、前記固液分離工程で分離された洗浄溶液を抽出剤の一部として用いることを特徴とする請求項１に記載のセシウム汚染土壌の浄化方法。
【請求項３】
濯ぎ洗い後に得られる土壌を解砕前のセシウム汚染土壌と同じｐＨに調整後、汚染土壌を採取した地点もしくは近傍のシルト・粘土成分および／または腐葉土を混合する土壌回復工程を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のセシウム汚染土壌の浄化方法。
【請求項４】
固液分離装置で分離された土壌の濯ぎ洗いにおいて、濯ぎ回数Ｎが下記の式を満たすことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のセシウム汚染土壌の浄化方法。
N≧1.9×ｌｎ(α／C0)／ｌｎ[B／｛A×(1−B)｝]−1
但し、A：土壌と濯ぎ液との固液重量比
B：固液分離後の土壌の含水率
C0：洗浄前の対象とするセシウム濃度（土壌に対する含有量）
α：洗浄後の目標とするセシウム濃度
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はセシウムに汚染された土壌を、セシウム抽出剤を用いて洗浄するセシウム汚染土壌の浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
セシウムに汚染された土壌を浄化する技術として、ａ分級洗浄法、ｂ化学処理法、ｃ熱処理法が知られている。
水洗分級法は、水洗・分塊、もしくは物理的な土壌研磨等により粗い土壌粒子表面から汚染物質または汚染物質を多量に含む微粒子を分離、濃集、捕捉する方法である。
分級洗浄法の場合、土壌磨砕が不十分であると、粗い土壌粒子からの汚染物質であるセシウムまたはセシウムを多量に含む微粒子が完全に除去されず、セシウム濃度を目標値以下まで低減できない可能性がある。
【０００３】
また、土壌磨砕時間を長くしたり、粗い土壌粒子表面を完全に研磨する高度磨砕装置を適用したりすることにより、粗い土壌粒子からのセシウムまたはセシウムを多量に含む微粒子の除去率を向上させることは可能である。
しかし、セシウムの場合は重金属と異なり土粒子表面に強固に固着しているため、セシウム濃度を目標値以下まで確実に低減できるとは限らない。さらに、この場合、前者はランニングコストの増大、後者は装置イニシャルコストの増大となることが指摘されている。
また、磨砕による微細粒子が大量に発生し浄化土壌の歩留まりが低下させることとなる。
【０００４】
化学処理法は、薬剤添加により土壌からセシウムを抽出し、抽出されたセシウムを吸着剤等に吸着させることにより浄化する方法である。セシウムを効果的に土壌から抽出するためには、一定の熱と酸が必要とされており、特にシルト・粘土分において顕著となり、コスト増加の要因となる。また、処理後の土壌、特に、シルト・粘土分においては酸にさらされることにより、土壌成分の一部が溶解し、大量の溶解物残渣が発生する可能性があり、吸着剤等によるセシウム吸着の阻害因子となる場合がある。
【０００５】
熱処理法は、土壌に対して反応促進剤を添加した後にロータリーキルンや溶融炉等でセシウムを揮発させて土壌を焼結または固化する方法である。これら焼結または固化状態にするためには、焼結状態にする場合には：1000〜1200℃、固化状態にする場合には：1600〜2000℃まで加熱する必要があり、大量の熱源を必要とし、ランニングコストの増大を招く。
【０００６】
さらに、加熱気化したセシウムやその他発生する排ガス成分に対しても適切に処理する付加設備等が必要となり、イニシャルコスト増大につながる。また、汚染物質であるセシウムが完全に揮発除去されていない場合、焼結や固化状態が完全に形成されていないと、セシウムが再溶出する可能性があることが指摘されている。
【０００７】
上述したように、水洗分級法、化学処理法、熱処理法のいずれの方法にも欠点があるため、セシウムの除去効率の向上、コスト低減を目的として分級洗浄，化学処理を組み合わせた方法が提案されている。
例えば、特許文献１には分級後の砂分に対して酸処理を行って土壌粒子表面を脆化させた後にスクラビング処理を行ってセシウムを除去する方法が記載されている。
また、特許文献２においては5〜25mmの粗粒土壌と5mm以下の細粒土壌に分離した後に細粒土壌に対して高速せん断ミキサによって浮選性を向上させてセシウムを吸着している0.5mm以下の粘性質土壌を分離回収する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2013-178147号公報
【特許文献２】特開2013-221819号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に開示されている浄化方法の場合、酸処理による砂分表面の脆化によって砂分表面に強固に付着しているセシウムを過度の研磨負荷をかけずに除去することが可能であるが、脆化に伴い土壌成分の溶解、粒子欠損が発生し、微細粒子や残渣が大量に発生する恐れがある。
【００１０】
また、特許文献２に開示されている浄化方法の場合、シルト・粘土分、および、大半の砂分が汚染土壌扱いとなり、未処理のままで埋立処理管理する場合と比較して非常に不経済となる。
さらに、特許文献１、２に開示されている浄化方法の場合、抽出剤等の薬剤種類、薬剤濃度、洗浄時間、固液重量比等、多くのパラメータが存在するため、これらのパラメータの中から、最適条件を見出すことは非常に困難で、技術を具体化し、現地に適用する場合、種々の不利益が生じている。
【００１１】
例えば、過度の薬剤濃度や洗浄時間、固液重量比で洗浄を行なった場合は、装置が大きくなり、ランニングコストが増大するため、浄化コストアップの要因となるばかりか土壌粒子の溶解による浄化土壌の歩留まりも低下する。また、薬剤濃度や洗浄時間、固液重量比が不足した条件下で洗浄を行なった場合、洗浄後の土壌を目標値以下まで低減できない危険性がある。
【００１２】
本発明は、かかる課題を解決するためになされたものであり、コストパフォーマンスに優れたセシウム汚染土壌の浄化方法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】
【００１３】
本発明者らは、セシウムに汚染された土壌（以下、「セシウム汚染土壌」という）をセシウム抽出剤を併用して分級洗浄する方法について鋭意検討し、セシウムによる汚染濃度やセシウムの土壌に対する結合状態が土壌の粒子径に依存することに着目して、浄化する土壌の粒子径ごとに浄化に用いる抽出条件、濯ぎ洗い条件を調整し最適化する土壌浄化方法を完成させた。
【００１４】
図４はセシウムに汚染された土壌について、土壌粒子径毎のセシウム濃度を調査した結果を示すグラフであり、横軸が通過粒子径（μｍ）、縦軸が初期濃度に対するセシウム濃度比を示している。なお、「初期濃度に対するセシウム濃度比」とは、本土壌（全粒度のバルク試料）のセシウム濃度を１としたとき、各粒径のセシウム濃度の比率である。
図４のグラフに示すように、土壌粒子径に依存してセシウム濃度は変化し、粒子径０．０１ｍｍ以下の土壌粒子径にてセシウム濃度が著しく上昇する。
【００１５】
また、シルト・粘土などの細粒土壌の場合、土壌微粒子、特に粘土鉱物による永久電荷作用やアロフェンなどの変異電荷作用により重金属などの汚染物質と強固に結合しやすい。また、細粒土壌は粗粒土壌に比べ活性が高く重金属と難溶性の化合物、鉱物を形成しやすい。
一方、砂質などの粗粒土壌の場合は、土粒子表面への物理吸着や付着などで比較的緩やかに結合している場合が多い。
【００１６】
そこで、本発明者は細粒土壌からのセシウム除去が非常に高コストになることを鑑みて、セシウム汚染土壌を土壌粒子径毎に分級し、一の土壌粒子径以上のセシウム汚染土壌に対して抽出剤を用いた洗浄を行い、洗浄後の土壌に対して固液分離を行った後に、一定の条件下で濯ぎ洗いを実施することによってセシウムの土壌への再付着を防止でき、コストパフォーマンスに優れた洗浄を実現できると考えた。
本発明はかかる考えに基づくものであり、具体的には以下の構成を備えてなるものである。
【００１７】
（１）本発明に係るセシウム汚染土壌の浄化方法は、セシウムによって汚染された土壌を浄化するセシウム汚染土壌の浄化方法であって、
前記セシウム汚染土壌を解砕する解砕工程と、解砕されたセシウム汚染土壌を分級して所定の粒子径の範囲にある粒子群からなる複数のグループに分ける分級工程と、所定の粒子径以上の粒子群からなるグループの汚染土壌に対して放射性物質を土壌から抽出する抽出剤を添加して洗浄する洗浄工程と、固液分離装置で土壌と洗浄溶液を分離する固液分離工程と、前記土壌の濯ぎ洗いを行う濯ぎ洗い工程とを備え、
前記洗浄工程は、カリウム塩、マグネシウム塩、リチウム塩、ナトリウム塩、セシウム塩の１種類以上のアルカリ塩からなる抽出剤を用いて、ｐＨ０以上、ｐＨ３以下の領域で行うことを特徴とするものである。
【００１８】
（２）また、上記（１）に記載のものにおいて、前記洗浄工程は、前記固液分離工程で分離された洗浄溶液を抽出剤の一部として用いることを特徴とするものである。
【００１９】
（３）また、上記（１）又は（２）に記載のものにおいて、濯ぎ洗い後に得られる土壌を解砕前のセシウム汚染土壌と同じｐＨに調整後、汚染土壌を採取した地点もしくは近傍のシルト・粘土成分および／または腐葉土を混合する土壌回復工程を有することを特徴とするものである。
【００２０】
（４）また、上記（１）乃至（３）のいずれかに記載のものにおいて、固液分離装置で分離された土壌の濯ぎ洗いにおいて、濯ぎ回数Ｎが下記の式を満たすことを特徴とするものである。
N≧1.9×ｌｎ(α／C0)／ｌｎ[B／｛A×(1−B)｝]−1
但し、A：土壌と濯ぎ液との固液重量比
B：固液分離後の土壌の含水率
C0：洗浄前の対象とするセシウム濃度（土壌に対する含有量）
α：洗浄後の目標とするセシウム濃度
【００２１】
（５）また、上記（１）乃至（４）のいずれかに記載のものにおいて、前記分級工程は、前記セシウム汚染土壌を粒子径0.075mm未満と粒子径0.075mm以上の少なくとも２種類の粒子群のグループに分級することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２２】
本発明のセシウム汚染土壌の浄化方法は、セシウム汚染土壌を解砕する解砕工程と、解砕されたセシウム汚染土壌を分級して所定の粒子径の範囲にある粒子群からなる複数のグループに分ける分級工程と、所定の粒子径以上の粒子群からなるグループの汚染土壌に対して放射性物質を土壌から抽出する抽出剤を添加して洗浄する洗浄工程と、固液分離装置で土壌と洗浄溶液を分離する固液分離工程と、前記土壌の濯ぎ洗いを行う濯ぎ洗い工程とを備え、
前記洗浄工程は、カリウム塩、マグネシウム塩、リチウム塩、ナトリウム塩、セシウム塩の１種類以上のアルカリ塩からなる抽出剤を用いて、ｐＨ０以上、ｐＨ３以下の領域で行うことにより、セシウム汚染土壌を解砕後、分級した土壌毎に最適な抽出洗浄条件を適用するので、安価な費用で大量のセシウム汚染土壌の浄化を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の一実施形態に係るセシウム汚染土壌の浄化方法の各工程を説明する説明図である。
【図２】本発明の一実施形態の固液分離工程における固液分離装置から回収した洗浄溶液の再利用のための処理工程を説明する説明図である。
【図３】実施例における、種々のセシウム汚染土壌サンプルに対する濯ぎ洗い試験の結果を示すグラフである。
【図４】セシウム汚染濃度と土壌粒子径の関係を示す図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明は、抽出剤を用いて、セシウム染土壌を浄化する方法であって、特定の粒子径を境に分級された汚染土壌の複数の粒子群に対し、一定の粒子径以上の粒子群を抽出剤で洗浄を行い、洗浄後の土壌を固液分離装置にて土壌と洗浄液を分離し、分離後の土壌に対して一定の濯ぎ洗い条件下で濯ぎ洗いを行うことにより、セシウムを選択的に土壌から抽出し、抽出されたセシウムの土壌への再付着を防止することを特徴とするものである。
【００２５】
図１は、セシウム汚染土壌を大小二つの粒子径群に分級した場合のセシウム染土壌の浄化方法の各工程を示すものである。
図１において、１はセシウム汚染土壌を、単体粒子に解砕する工程（以下、第一の工程１）、２は第一の工程１により解砕された、セシウム汚染土壌を分級機により特定の粒子径を境に分級する工程（以下、第二の工程２）、３は、第二の工程２で分級された粒子径の特定の粒子径以上からなる粒子群をセシウムを選択的に抽出する抽出剤を用いて洗浄する工程（以下、第三の工程３）、４は、第三の工程３で抽出・洗浄された土壌を固液分離装置により洗浄液を分離する工程（以下、第四の工程４）、５は、第四の工程４により回収された土壌を濯ぎ液により濯ぎ洗いする工程（以下、第五の工程５）、６は、第二の高低に分級された特定の粒子径未満からなる粒子群および洗浄液等の廃液に対して凝集沈殿・脱水する工程（以下、第六の工程６）を示す。
以下、各工程を詳細に説明する。
【００２６】
[第一の工程]
第一の工程１は本発明の解砕工程に相当し、セシウム汚染土壌を解砕手段により、土壌粒子が凝集し塊状となった状態や礫・砂分等の表面にシルト・粘土が付着した状態から単粒子にときほぐすことを目的とする工程である。
【００２７】
第一の工程１により、単体粒子にときほぐされた土壌は、土壌粒子の大きさごとに分級が可能となる。また、抽出剤による洗浄において、土壌粒子と抽出剤の接触面積が増大し、洗浄時間が短縮し、セシウムを除去する効率も向上する。解砕に用いる土壌解砕機としては、ドラムウオッシャー、パドルミキサー、ロットミル、ボールミルなど既存の装置を利用する。
なお、解砕する前、又は解砕後の土壌から、植物片や炭ガラ、金属片などの異物を比重選別機、磁力選別機、浮遊選別機で取り除いたり、大きな土粒子を振動スクリーンで取り除いたりすることが望ましい。
【００２８】
[第二の工程]
第二の工程２は本発明の分級工程に相当し、第一の工程１で単体粒子にときほぐされた土壌を、特定の粒子径を境に所定の粒子径の範囲にある粒子群のグループに分級することを目的とする。
分級は、スクリーン、スパイラル分級機、遠心分離機、サイクロンなどの各種の装置を単独または組み合わせて行う。
【００２９】
分級する場合、粒子径0.075mm下はシルト・粘土質、粒子径0.075mm超え2.0mm以下は砂質で土壌の性質が異なりセシウムの吸着強度が大きく相違するため、粒子径0.075mm以下と粒子径0.075mm超え2.0mm以下の少なくとも２種類の粒子群に分級することが好ましい。
粒子径0.075mm以下と、粒子径0.075mm超え2.0mm以下のそれぞれを更に分級しても良い。特に、前述したように粒子径0.01mm以下でセシウム濃度が著しく上昇する場合が多いことから、粒子径0.075mm以下の粒子に対して、0.01mmで更なる分級を行ってもよい。
【００３０】
[第三の工程]
第三の工程３は本発明の洗浄工程に相当するものであり、第二の工程２で分級された二つのグループのうちの特定の粒子径以上の粒子群のグループの土壌に対して抽出剤を用いて洗浄することを目的とする。この洗浄に用いる装置は、攪拌翼による混合洗浄等の土壌と抽出剤を十分に混合できるものであればよい。
【００３１】
一般に、粒子径が小さいものほど土壌の中に強固にセシウムが取り込まれており、セシウムを土壌から強制的に脱離させるためには薬剤添加や加熱等が必要となるため、薬剤添加、加熱負荷による大幅なコストアップが予想される。さらに、粒子径が小さいため、処理後土壌の回収においても特殊な装置が必要となり、複数回の洗浄が必要な場合、ランニングコスト増加の要因となる。
他方、粒子径が大きい土壌では土壌とセシウムの付着が比較的緩やかなため、粒子径が小さい場合と比較して薬剤添加、加熱負荷を抑制することができ、また、処理後土壌の回収も安価な装置で対応することができる。
【００３２】
以上の事より、処理コストを抑制するためには、特定の粒子径以上の粒子群に対して抽出剤を用いて洗浄すればよい。
なお、抽出剤としては、雲母等の層間に固定態として取り込まれているセシウムに対して、層間を広げてセシウムと置換する効果のある、カリウム塩やアンモニウム塩、マグネシウム塩などが望ましい。中でも、マグネシウム塩とセルロース誘導体からなる抽出剤は、常温常圧において土壌の分散性を高め土壌とマグネシウム塩の接触性を向上させることにより、セシウムイオンとマグネシウムイオン、水素イオンとの置換反応を促進することができる。
【００３３】
また、セシウムイオンと置換する水素イオンの供給の観点、および、再置換防止の観点から土壌と抽出剤を添加混合したスラリーはｐＨ３以下に調整した方がよい。すなわち、セシウム汚染土壌を酸性領域で抽出・洗浄すると、セシウムを抽出するほか、土壌の構成成分である鉄、アルミニウム等も溶解する。一般に鉄、アルミニウムは、ある一定のｐＨ以上（Fe2+：pH5.2以上，Fe3+：pH2.8以上，Al3+：pH4.3以上）になるとスラリー中の重金属イオンを静電的に吸着する共沈現象を生じやすく、さらに、土壌の溶解により発生する有機分やカルシウム等の存在および土壌の吸着性が相俟って土壌への再付着が発生し、土壌に残留すると考えられるため、pＨ３以下とした方がよい。
【００３４】
しかしながら、ｐＨが低くなるほどセシウムを溶解、抽出するほか、土壌を構成する主要鉱物、物質の溶解、抽出比率が増加し、浄化土壌の歩留まりが低下する上、液の処理などコストパフォーマンスが著しく低下するため、ｐＨ０以上が好ましい。
ｐＨの調整には、例えば塩酸や硫酸などを添加するようにすればよい。
尚、第三工程の洗浄時間としては６０分以下、洗浄装置のイニシャルコストを更に抑制する観点から好ましくは３０分以下とすればよい。
【００３５】
[第四の工程]
第四の工程４は本発明の固液分離工程に相当し、第三の工程３を経て抽出・洗浄されたセシウム汚染土壌から洗浄後の洗浄溶液を固液分離装置により回収することを目的とする。固液分離装置は、スクリーン、スパイラル分級機、遠心分離機、サイクロン、フィルタプレスなどの既存の装置を単独または組み合わせて行う。
尚、固液分離装置で回収された洗浄溶液を、当該土壌の洗浄に再循環させる場合は、土壌を抽出洗浄する洗浄溶液が所定の洗浄能力を確保できるように新液との混合比率を適宜調整する。
【００３６】
図２は第四の工程４を具体化する設備の一例を示し、土壌を抽出・洗浄する抽出剤溶液が所定の洗浄能力を確保できるように新たな抽出剤溶液である新液との混合比率を適宜調整する設備の一例である。
図２において、７は抽出剤溶液の濃度および／またはｐＨを検出する検出器、８は検出器７で検出した抽出剤溶液の濃度および／またはｐＨに基づいて抽出・洗浄槽に使用する新抽出剤溶液の量を調整する制御装置、９は新たな抽出剤溶液である新液の量を調整する流量調整弁、１０は固液分離装置から回収した抽出剤溶液を、当該土壌に使用する新液を供給する配管系に接合させる配管（再循環路）を示す。
【００３７】
図２に示した設備においては、検出器７によって添加する抽出剤溶液（新液と回収した抽出剤溶液との混合液）の濃度および／またはｐＨを検出し、検出値に基づいて制御装置８が注入すべき新液の量を演算し、演算値に基づいて流量調整弁９を制御する。新液は流量調整弁９を介して配管１０に注入され、当該土壌に添加する抽出剤溶液の濃度および／またはｐＨが調整される。
【００３８】
[第五の工程]
第五の工程５は本発明の濯ぎ洗い工程に相当し、第四の工程４で固液分離装置により抽出剤溶液を除去した土壌を、濯ぎ洗い処理をすることを目的とする。抽出剤溶液により洗浄された土壌を浄化土壌として再利用するためには、土壌中に残留する汚染物質であるセシウムと薬剤成分を除去する必要がある。
濯ぎ洗いとしては、第三の工程３の抽出・洗浄と同様に、土壌と濯ぎ液の混合後のｐＨを３以下とすることにより、土壌の汚染物の再付着を防止することができ、優れた濯ぎ効果を得ることができる。なお、濯ぎ液として水もしくは弱酸が好ましい。
【００３９】
また、土壌の濯ぎ回数が不十分であると、汚染物質であるセシウムを大量に含んだ濯ぎ液が土壌に再度残留，付着するので、抽出剤溶液による洗浄効果が損なわれる。
濯ぎ液の残留によりもたらされるセシウムの土壌への再付着を防止するためには、濯ぎ液を土壌から完全に分離できればよいのであるが、現在の既存の固液分離装置では限界があり、ある一定の濯ぎ液が土壌に残留する。
【００４０】
したがって、複数回、固液分離と土壌濯ぎを実施することにより、浄化後の土壌に対するこれらの影響を非常に小さいものとすることができるが、この場合、最適な濯ぎ回数、固液比等の条件で実施しなければ、濯ぎ液使用量、固液分離装置や濯ぎ洗い槽等の装置費が増大してしまう。
そこで、本発明者らは、種々の濯ぎ洗い試験より、土壌と濯ぎ液との固液重量比：A，固液分離後の土壌の含水率：B，抽出剤溶液での洗浄前の対象とするセシウム濃度（土壌に対する含有量）：C0，洗浄後の目標とするセシウム濃度：αと濯ぎ回数：N（０以上の整数）の間に下記（１）式の関係を見出した。
なお、濯ぎ回数とは、抽出剤溶液での抽出・洗浄後の固液分離された土壌を濯ぎ洗い後に再度、固液分離する工程を１工程とし、その繰り返し回数とする。
【００４１】
N≧1.9×ｌｎ(α／C0)／ｌｎ[B／｛A×(1−B)｝]−1  ・・・・(1)
【００４２】
ここで、上記の（１）式の導出方法を説明する。
＜前提条件＞
(i)固液分離後の土壌には、一定の濯ぎ液が付着し、その付着水に含まれる汚染物質により、土壌含有量が真の値より大きくなるものとする。
(ii)次の濯ぎ洗い時には、付着水は一旦、土壌から遊離し、濯ぎ洗い液と均一の混合されるものとする。
(iii)濯ぎ洗い時に、汚染物質の沈殿等は起こらないものとする。
(iv)用いる記号は下記の通り。
土壌と濯ぎ液との固液重量比：A［液kg/土kg］
固液分離後の土壌の含水率：B[−]
酸性溶液での洗浄前の対象とする汚染物質の土壌含有量：C0[mg/土kg]
酸性溶液で洗浄後の汚染物質の真の土壌含有量：C[mg/土kg]
濯ぎ液で洗浄後の汚染物質の見掛けの土壌含有量：Z[mg/土kg]
土壌含有量指定基準：α[−]
濯ぎ回数：N[正の整数]
土壌重量： [土kg]
付着水重量：X[液kg]
廃液、濯ぎ液における汚染物質濃度：L[mg/液kg]  (比重＝１とする)
土壌の付着水として持ち出される汚染量：V[mg]
【００４３】
＜算出式＞
土壌含水率Bと土壌重量W、付着水重量Xは以下の関係で示される。
B＝X/（W+X）[−]  ・・・・(I)
X＝B・W/（１-B）[液kg]  ・・・・(II)
また、廃液における汚染物質濃度L0は、
L0＝(C0-C)/A0［mg/液kg］  ・・・・(III)
したがって、濯ぎ洗い１に土壌の付着水として持ち出される汚染量V0は、
ｖ0＝(C0-C)/A0×B・W/（１-B）[mg]  ・・・・(IV)
付着水として持ち出された汚染量を濯ぎ洗い液で希釈するとすると汚染物質濃度L1は、
L1＝(C0-C)/A0×B・W/（1-B）×1/(W・A1)
＝(C0-C)/A0×B/［（1-B）×A1］［mg/液kg］  ・・・・(V)
同様に、濯ぎ洗い２での汚染物質濃度汚染物質濃度L2は、
L2＝(C0-C)/A0×B/［（1-B）×A1］×B/［（1-B）×A2］［mg/液kg］  ・・・(VI)
したがって、濯ぎ洗いＮでの汚染物質濃度Lnは、
Ln＝(C0-C)/A0×B/［（1-B）×A1］×・・・×B/［（1-B）×An］［mg/液kg］  ・・(VII)
濯ぎ洗い、脱水後の見掛けの汚染物質の土壌含有量Zに換算すると、
Z-C＝[濯ぎ洗いＮでの濯ぎ液中の汚染濃度]×[付着水重量]／[土壌重量]
＝(C0-C)/A0×B/［（1-B）×A1］×・・・×B/［（1-B）×An］×B・W/（1-B）×1/W
＝(C0-C)/A0×B/［（1-B）×A1］×
・・・×B/［（1-B）×An］×B/（1-B）［mg/土kg］  ・・・(VIII)
脱水後の見掛けの汚染物質の土壌含有量Zが含有量指定基準αより小であれば
含有量の観点からの濯ぎ洗いは完了となるので、
α≧Ｚ
≧(C0-C)/A0×B/［（1-B）×A1］×
・・・・×B/［（1-B）×An］×B/（1-B）+C  ・・・(IX)
今、A=A0＝・・・＝Anとすると、
α≧(C0-C)/A×［B/｛（1-B）×A｝］n×B/（1-B）+C  ・・・(X)
α-C≧(C0-C)×[B/｛（1-B）×A｝]n+1  ・・・(XI)
[(α-C)/（C0-C）]≧[B/｛（1-B）×A｝]n+1  ・・・(XII)
ln[(α-C)/（C0-C）]≧(n+1)・ln[B/｛（1-B）×A｝]  ・・・(XIII)
ln[B/｛（1-B）×A｝]＜0より、
n+1≧ln[(α-C)/（C0-C）]／ln[B/｛（1-B）×A｝]  ・・・(XIV)
n≧ln[(α-C)/（C0-C）]／ln[B/｛（1-B）×A｝]-1  ・・・(XV)
(α-C)/(C0-C)＝(α/C0)Q  と仮定すると、
n≧Q×ln(α/C0)/ln[B/｛（1-B）×A｝]-1  ・・・・（１）
【００４４】
図３に、種々のセシウム汚染土壌サンプルに対する土壌と濯ぎ液の混合後のｐＨを２以下の条件下とした濯ぎ洗い試験の結果を示す。なお、処理後のセシウム濃度の目標値は３，０００（Ｂｑ／ｋｇ）とした。
図３に示すように、セシウム濃度に関わらず、上記（１）式の関係を満たす場合、浄化後の土壌のセシウム濃度は目標値を下回るが（中抜きの記号）、満たさない場合は、浄化後の土壌のセシウム濃度が目標値より上回った（中実の記号）。
尚、土壌サンプルは、濯ぎ洗い前に、マグネシウム塩からなる抽出剤を用い、0.075〜2.0mmの砂質からなる粗粒土壌を対象として混合後のｐＨを１〜２として３０分間洗浄した。
【００４５】
濯ぎ洗いを複数回おこなう場合において、各濯ぎ洗いでの固液比：Ａ、含水率：Ｂ等の条件が異なる場合は、上記(1)式により、それぞれの条件下のＮを算出しそれらの数値の算術平均または調和平均を用いればよい。濯ぎ洗いにおける上記（１）式の効果は、濯ぎ洗いする土壌が、セシウム汚染土壌を抽出剤溶液で抽出・洗浄後、固液分離装置により得られるものであればよく、洗浄方法を限定するものではない。
【００４６】
[第六の工程]
第六の工程６は、第二の工程２で分級された特定の粒子径未満の粒子群、および、第三、第五の工程５の廃液に対して、凝集沈殿、脱水処理することを目的とする。
本工程における凝集剤としては、無機凝集剤、高分子凝集剤等、フロックを形成、成長させ沈殿を促進させるものであればよい。
【００４７】
なお、脱水処理された特定の粒子径未満の粒子群、および、廃液中の浮遊物、遊離したセシウムは固形化され、固形化後は所定の場所で保管等行えばよい。この際、固形化の補助剤として、セメントや生石灰、石膏などを添加してもよい。
また、抽出剤により抽出、遊離したセシウムは、搬送時、および、第六の工程６において、特定の粒子径未満の粒子群に含まれる粘土分などのセシウム吸着性の高い成分に吸着されるため、新たに吸着剤添加を必要としないため非常に有益である。
【００４８】
本発明は以上に述べた第一の工程１〜第六の工程６により、セシウム汚染土壌を安価な費用で浄化することが可能である。尚、各工程の説明に用いた図１では各工程を一回実施する場合を示したが、本発明は所望の洗浄効果が得られるまで必要に応じて、いずれかの工程を複数回実施することが可能である。
【００４９】
[土壌回復工程]
第六の工程６後、浄化された土壌を再利用する場合、掘削前の土壌と同じ値のｐＨに再調整し埋め戻しを行えばよい。尚、ここで同じ値とは、周辺環境の生態系が速やかに回復可能な程度であれば良く、同一であることを意味しない。
ｐＨを再調整する手段として、下記に示す１〜３のいずれか一つもしくは複数を実施すればよい。
１  水による土壌洗浄を数回実施する。
２  水酸化カルシウム、酸化カルシウム、炭酸カルシウムなどのアルカリ性薬剤を添加する。
３  非汚染が確認されている、アルカリ性の土壌および／または石炭灰を添加する。
【００５０】
また、早期に、埋め戻しを行った地点の土壌を周辺環境になじませる場合は、土壌ｐＨの再調整が完了後、汚染土壌を採取した地点もしくは近傍のシルト・粘土成分および／または腐葉土を混合すればよい。
以上の説明は、解砕後に土壌を大小二つの粒子径に分級する場合について述べたが、本発明は、解砕後の分級する粒子群のグループ数を限定するものでなく、解砕後、土壌を３つ以上のグループに分級し、１または複数のグループの土壌に対して抽出剤による抽出・洗浄を行ってもよい。
【実施例】
【００５１】
本発明の効果を確認するための実験を行ったので、以下説明する。
セシウム汚染土壌に対し、水を１５％添加、パドルミキサーにより100rpm、10分間の解砕を行った後、水を固液重量比で１：１になるよう添加した。このスラリを攪拌翼の回転数300rpmで10分間水洗浄し、0.075mmの振動篩いで分級した。分級後の篩い上土壌に対し、固液重量比１：３で塩化マグネシウム５重量％、塩酸５重量％、および、セルロース誘導体からなる抽出剤溶液を添加し、30分間攪拌（攪拌条件：攪拌翼の回転数300rpm）した。この時の土壌と抽出剤溶液の混合後ｐＨは洗浄開始直後で1.5、終了前で2.5であった。
【００５２】
次に、このスラリ土壌を遠心分離器（3000rpm、10分間）で脱水し、得られた土壌を固液重量比１：３の酸性溶液で濯ぎ洗いし、遠心分離器（3000rpm、10分間）で脱水、この濯ぎ洗い操作を２回繰り返し繰り返した。
この時のすすぎ液におけるｐＨは1.8、2.3であった。さらに、消石灰を添加、混合して土壌を元の土壌と同じｐＨ6.7とし、風乾した。この浄化土壌をゲルマニウム半導体検出器で同位体セシウム濃度（Cs134、Cs137の合計）を測定した。結果を表１に示す。
【００５３】
【表１】
0006640028.tif 000002
【００５４】
比較例１として、実施例で用いたセシウム汚染土壌における0.075mm分級篩上の土壌に対して、実施例と同じ条件下で抽出・洗浄、および、脱水を行った。
脱水後の土壌に対して、濯ぎ洗いを行わず、消石灰を添加、混合して土壌を元の土壌と同じｐＨ6.7とし、風乾した。この浄化土壌をゲルマニウム半導体検出器で同位体セシウム濃度（Cs134、Cs137の合計）を測定した。結果を上述した表1に比較例１として合わせて示す。
【００５５】
また、他の比較例として、実施例２での濯ぎ洗い操作を1回とし、それ以外の条件は実施例と同じとした結果を上述した表１に比較例２として合わせて示す。
【００５６】
表１の結果のように、本発明によれば、セシウム汚染土壌に対し優れた浄化効果を確認することができた。さらに、抽出剤溶液での洗浄後にｐＨ３以下の条件下で濯ぎ洗いを行なうことにより、優れた濯ぎ効果が得られた。また、最適な土壌の濯ぎ洗い回数を定義することにより、濯ぎ洗いにおける濯ぎ液（水）の使用量を低減することができた。
【符号の説明】
【００５７】
１  第一の工程
２  第二の工程
３  第三の工程
４  第四の工程
５  第五の工程
６  第六の工程
７  検出器
８  制御装置
９    流量調整弁
１０  再循環流路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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