(57)【要約】      （修正有）【課題】放射性物質含有微粒子を含む洗浄水を濃縮減容化することにより、汚染土壌の浄化システムの最終処理において、使用装置を小型化し、使用する部品（ろ過膜等）や廃材の量の減少等を図ることができる放射性汚染土壌の浄化システム及び浄化方法を提供する。【解決手段】放射性汚染土壌の浄化システム１は、混合撹拌・粒径処理部２と蒸発濃縮装置３と分離除去処理部４とを備える。混合撹拌・粒径処理部２は、放射性汚染土壌と洗浄水とを混合撹拌して生成された混合物に対して、１又は複数回の分級処理を行うことによって、所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離する。蒸発濃縮装置３は、混合撹拌・粒径処理部２で得られた放射性物質含有微粒子を有する洗浄水を蒸発濃縮して減容化する。分離除去処理部４は、蒸発濃縮装置３からの濃縮液から放射性物質含有微粒子を分離除去する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性汚染土壌と洗浄水とを混合撹拌して生成された混合物に対して、１又は複数回の分級処理を行うことによって、所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離する混合撹拌・粒径処理部と、前記放射性物質含有微粒子を含む洗浄水から放射性物質含有微粒子を分離除去する分離除去処理部とを備えた放射性汚染土壌の浄化システムであって、
前記混合撹拌・粒径処理部と前記分離除去処理部との間に、前記放射性物質含有微粒子を有する洗浄水を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置を設けたことを特徴とする放射性汚染土壌の浄化システム。
【請求項２】
前記蒸発濃縮装置により得られた凝縮水は、再利用水として蒸発濃縮装置の上流側に返送されるように構成されている請求項１に記載の放射性汚染土壌の浄化システム。
【請求項３】
前記分離除去処理部がフィルタープレスであり、該フィルタープレスにより得られた透過水は、再利用水として蒸発濃縮装置の上流側に返送されるように構成されている請求項１又は２に記載の放射性汚染土壌の浄化システム。
【請求項４】
放射性汚染土壌と洗浄水とを混合撹拌し、生成された混合物に対して、１又は複数回の分級処理を行うことによって、所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離する混合撹拌・粒径処理工程と、前記放射性物質含有微粒子を含む洗浄水から放射性物質含有微粒子を分離除去する分離除去処理工程とを備えた放射性汚染土壌の浄化方法であって、
前記混合撹拌・粒径処理工程と前記分離除去処理工程との間に、前記放射性物質含有微粒子を有する洗浄水を蒸発濃縮する蒸発濃縮工程を設けたことを特徴とする放射性汚染土壌の浄化方法。
【請求項５】
前記蒸発濃縮工程において得られた凝縮水は、前記混合撹拌・粒径処理工程に戻され再利用水として使用される請求項４に記載の放射性汚染土壌の浄化方法。
【請求項６】
前記分離除去処理工程がフィルタープレスを用いた処理であり、該フィルタープレスにより得られた透過水は、前記混合撹拌・粒径処理工程に戻され再利用水として使用される請求項４又は５に記載の放射性汚染土壌の浄化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射線元素によって汚染された汚染土壌の浄化化システム及び浄化方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
汚染土壌の浄化方法の従来例としては、放射性汚染土壌に水を導入し、当該水と土壌表面を撹拌した後、放置し、土壌を粒径別に分級させて、放射性物質含量の高い細粒子画分を除去することが提案されている（以下の特許文献１参照）。ここで、放射性物質含量の高い細粒子画分を除去する方法（本願発明における放射性物質含有微粒子を分離除去する分離除去処理工程に相当）としては、細粒子画分が、細粒子画分を含む土壌懸濁液（本願発明における放射性物質含有微粒子を含む洗浄水に相当）である場合は、排水すれば良く、具体的には、排水された細粒子画分を含む土壌懸濁液は、凝集剤を加えた沈殿、ベルトプレスやフィルタープレス等や、これらの手法を組み合わせたて、細粒子をオンサイトで回収することが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−５０４０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来例のように、細粒子画分を含む土壌懸濁液を減容化することなくそのままの状態で、凝集剤を加えた沈殿、ベルトプレスやフィルタープレス等によって細粒子を回収すると、当該回収処理の対象となる液の容量が大きく、凝集剤の添加量の増大、フィルタープレス等の目詰まりによる交換等による手間の増大、さらには、使用後に廃棄されるフィルタープレス等の廃材の量の増大によりコストの増大を招く等の種々の課題が指摘されていた。
そこで、上記課題を解消するため、当該回収処理（本願発明における洗浄水から放射性物質含有微粒子を分離除去する処理に相当）の前に、細粒子画分を含む土壌懸濁液を濃縮して減容化することが所望されていた。
【０００５】
本願発明は、上記課題に鑑みて考え出されたものであり、その目的は、洗浄水から放射性物質含有微粒子を分離除去する処理の前に、放射性物質含有微粒子を含む洗浄水を濃縮して減容化することにより、汚染土壌の浄化システムの最終処理（放射性物質含有微粒子を分離除去する処理）の使用装置を小型化し、消費財（凝集剤といった添加薬品など）または廃材（ろ過膜などの使用後に廃棄される当該部品）の量の減少等を図ることができる放射性汚染土壌の浄化システム及び浄化方法を提供することである。
【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請求項１記載の発明は、放射性汚染土壌と洗浄水とを混合撹拌して生成された混合物に対して、１又は複数回の分級処理を行うことによって、所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離する混合撹拌・粒径処理部と、前記放射性物質含有微粒子を含む洗浄水から放射性物質含有微粒子を分離除去する分離除去処理部とを備えた放射性汚染土壌の浄化システムであって、前記混合撹拌・粒径処理部と前記分離除去処理部との間に、前記放射性物質含有微粒子を有する洗浄水を蒸発濃縮する蒸発濃縮装置を設けたことを特徴とする。
【０００７】
上記構成によれば、蒸発濃縮装置により、放射性物質含有微粒子を有する洗浄水が蒸発濃縮され、減容化される。これにより、分離除去処理部における放射性物質含有微粒子の分離除去処理を小型化し、消費財（凝集剤といった添加薬品など）または廃材（ろ過膜などの使用後に廃棄される当該部品）の量の減少等を図ることができる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載の放射性汚染土壌の浄化システムであって、前記蒸発濃縮装置により得られた凝縮水は、再利用水として蒸発濃縮装置の上流側に返送されるように構成されていることを特徴とする。
【０００９】
上記のように蒸発濃縮装置により得られた凝縮水を再利用水として使用できることにより、コストの低減が図れる。なお、凝縮水を再利用水として使用可能な理由は以下の通りである。即ち、所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水は、蒸発濃縮装置で蒸発濃縮されるが、蒸発濃縮により得られる凝縮水には放射性物質がほとんど含まれていないことから、得られる凝縮水を再利用することが可能となるからである。
【００１０】
また、請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の放射性汚染土壌の浄化システムであって、前記分離除去処理部がフィルタープレスであり、該フィルタープレスにより得られた透過水は、再利用水として蒸発濃縮装置の上流側に返送されるように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
上記のようにフィルタープレスにより得られた透過水を再利用水として使用できることにより、コストの低減が図れる。なお、透過水を再利用水として使用可能な理由は以下の通りである。即ち、フィルタープレスにより得られる透過水は、放射性物質をほとんど含まないことから、得られる透過水を再利用することが可能となるからである。
【００１２】
また、請求項４記載の発明は、放射性汚染土壌と洗浄水とを混合撹拌し、生成された混合物に対して、１又は複数回の分級処理を行うことによって、所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離する混合撹拌・粒径処理工程と、前記放射性物質含有微粒子を含む洗浄水から放射性物質含有微粒子を分離除去する分離除去処理工程とを備えた放射性汚染土壌の浄化方法であって、前記混合撹拌・粒径処理工程と前記分離除去処理工程との間に、前記放射性物質含有微粒子を有する洗浄水を蒸発濃縮する蒸発濃縮工程を設けたことを特徴とする。
【００１３】
上記構成によれば、放射性物質含有微粒子の分離除去処理において、使用装置を小型化し、使用する部品（ろ過膜等）や廃材（使用後に廃棄される当該部品）の量の減少等を図ることができる。
【００１４】
また、請求項５記載の発明は、請求項４記載の放射性汚染土壌の浄化方法であって、前記蒸発濃縮工程において得られた凝縮水は、前記混合撹拌・粒径処理工程に戻され再利用水として使用されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項６記載の発明は、請求項４又は５記載の放射性汚染土壌の浄化方法であって、前記分離除去処理工程がフィルタープレスを用いた処理であり、該フィルタープレスにより得られた透過水は、前記混合撹拌・粒径処理工程に戻され再利用水として使用されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、蒸発濃縮装置により、放射性物質含有微粒子を有する洗浄水が蒸発濃縮され、減容化される。これにより、分離除去処理部における放射性物質含有微粒子の分離除去処理において、使用装置を小型化し、使用する部品（ろ過膜等）や廃材（使用後に廃棄される当該部品）の量の減少等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】実施の形態に係る汚染土壌の浄化装置の構成図。
【図２】実施例に係る汚染土壌の浄化装置の構成図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施の形態に基づいて詳述する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。
図１は実施の形態に係る放射性汚染土壌の浄化システムの全体構成図である。放射性汚染土壌の浄化システム１は、混合撹拌・粒径処理部２と蒸発濃縮装置３と分離除去処理部４とを備える。ここで、放射性汚染土壌の浄化システム１が対象とする「汚染土壌」としては、市街地、山林、工業跡地、農用地（畑、水田）、沼地、排土等で、放射性物質を含有する土壌が挙げられる。
【００１９】
混合撹拌・粒径処理部２は、放射性汚染土壌と洗浄水とを混合撹拌する撹拌混合機構部２Ａと、撹拌混合機構部２Ａで生成された混合物に対して１又は複数回の分級処理を行うことによって所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離する粒径処理機構部２Ｂとから構成されている。
【００２０】
ここで、混合撹拌・粒径処理部２における「分級処理」には、分級機による分級処理の他に、振動篩による篩い分け、遠心分離機による分離処理等も含まれる。なお、混合撹拌・粒径処理部２は、撹拌混合機構部２Ａと粒径処理機構部２Ｂとが明確に分離されている構成であってもよく、また、撹拌混合機構部２Ａと粒径処理機構部２Ｂとが一体的である構成であってもよい。また、「所定の粒径以下」とは、一般的に多くの放射性物質を含有する微粒子の粒径を基準としたものであって、例えば１５０μｍ以下であるのが好ましい。微粒子の粒径をこのような値に設定すれば、所定の粒径よりも大きい粗粒土には含まれる放射性物質の量が少なく、所定の粒径よりも大きい粗粒土を取り出せば、再生土として利用することもできる。一方、所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水には、放射性物質が多く含まれることから、放射性物質をより高い精度で除去することができる。
【００２１】
蒸発濃縮装置３としては、特に限定されるものではなく、例えば、真空蒸発濃縮装置等が挙げられ、具体的には、蒸発缶内に伝熱管を備えた真空多管式蒸発濃縮装置を用いることができる。また、蒸発缶内には伝熱管を有しておらず、蒸発缶外のヒーターで液を加熱して、蒸発缶内でフラッシュ蒸発させるフラッシュ型の真空蒸発濃縮装置を用いてもよい。蒸発濃縮装置３の熱源は、蒸発缶内の蒸気を圧縮機（ターボ形、ルーツ形など）により圧縮し、圧縮により温度が上昇した蒸気を熱源としてもよく、外部に蒸気がある場合はその蒸気を用いてもよい。所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水は、蒸発濃縮装置３で蒸発濃縮されるが、蒸発濃縮により得られる凝縮水には放射性物質がほとんど含まれていないことから、得られる凝縮水を再利用することが可能となる。
【００２２】
分離除去処理部４は、放射性物質含有微粒子を含む洗浄水から放射性物質含有微粒子を分離除去する機能を有する構成のものであればよく、「分離除去処理」としては、汚染土壌の浄化方法における最終処理であって、例えば、重力分離、フィルタープレス、膜ろ過、蒸発乾燥分離等により放射性物質含有微粒子を分離除去する処理が挙げられる。
【００２３】
次いで、上記構成放射性汚染土壌の浄化システム１の処理動作について説明する。先ず、放射性汚染土壌と洗浄水とが撹拌混合機構部２Ａに投入され、放射性汚染土壌と洗浄水とが撹拌混合される。次いで、粒径処理機構部２Ｂにおいては、撹拌混合機構部２Ａで生成された混合物に対して１又は複数回の分級処理を行うことによって所定の粒径以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離する。
【００２４】
粒径処理機構部２Ｂで得られた当該放射性物質含有微粒子を有する洗浄水は、濃縮装置の原液として蒸発濃縮装置３に供給され、所定濃度まで蒸発濃縮される。なお、蒸発凝縮水には放射性物質が含有されていないので、再利用水として可能である。また、蒸発濃縮装置３で所定濃度まで濃縮された濃縮液スラリーは分離除去処理部４に供給される。
分離除去処理部４では、濃縮液スラリー（当該放射性物質含有微粒子を含む洗浄水に相当）から放射性物質含有微粒子を分離除去する。
【００２５】
上記のような処理動作を行う浄化システム１では、粒径処理機構部２Ｂで得られた当該放射性物質含有微粒子を有する洗浄水を、濃縮装置の原液として蒸発濃縮装置３に供給し、所定濃度まで蒸発濃縮し減容化するように構成されているので、汚染土壌の浄化システムの最終処理（洗浄水から放射性物質含有微粒子を分離除去する処理）において、使用装置を小型化し、使用する部品（ろ過膜等）や廃材（使用後に廃棄される当該部品）の量の減少等を図ることができる。
【００２６】
より詳しく説明すれば、当該汚染土壌の浄化システムの最終処理は、具体的には、重力分離、フィルタープレス、膜ろ過、蒸発乾燥分離等の種々の放射性物質含有微粒子分離除去処理が挙げられるが、いずれの分離除去処理を用いても、当該放射性物質含有微粒子を有する洗浄水の減容化により、使用装置を小型化し、使用する部品（ろ過膜等）や廃材の量の減少等を図ることができる。汚染土壌の浄化システムの最終処理の一例としてフィルタープレスを挙げて説明すれば、以下の効果を奏する。
【００２７】
即ち、（１）フィルタープレス膜の使用量が大幅に減少する。例えば、１／１０に減容化された場合はフィルタープレス膜の使用量は１／１０になる。（２）処理液がフィルタープレス膜を通過する際に目詰まりが生じると膜交換が必要となる。しかし、処理液が減容化されているので、フィルタープレスの大きさを小型化することができ、減容化によりフィルタープレス膜自体の使用量が減少することにより、それに応じて廃材量も減少する。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例により本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は以下の実施例によって何ら限定されるものではない。
【００２９】
以下の実施例では、撹拌混合機構部２Ａの一例として、ドラムウォッシャー１０を用いている。また、粒径処理機構部２Ｂは、振動篩機１１と、分散・混合機１２と、デカンタ式遠心分離機１３とで構成されている。振動篩機１１は、傾斜型振動篩又は水平型振動篩のいずれであってもよい。この振動篩機１１では粒径が５ｍｍ以上のものが篩い分けられるようになっており、粒径５ｍｍ以上の植物・土砂が分離される。分散・混合機１２は凝集した土壌をほぐし混合分散させる機能を有するものであればいずれの形式のものであってもよい。また、デカンタ式遠心分離機１３は、粒径が１５０μｍ以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離する機能を有する。なお、この実施例では、振動篩機１１及びデカンタ式遠心分離機１３での２回の分級処理を行うように構成されている。
【００３０】
蒸発濃縮装置３としては、真空多管式蒸発濃縮装置を用いており、分離除去処理部４ではフィルタープレスを行い、放射性物質含有微粒子を分離するように構成されている。
【００３１】
次いで、上記実施例に係る放射性汚染土壌の浄化システム１の処理動作について説明する。先ず、放射性汚染土壌と洗浄水とがドラムウォッシャー１０に投入され、放射性汚染土壌と洗浄水とが撹拌混合される。次いで、振動篩機１１においては、ドラムウォッシャー１０で生成された混合物に対して、粒径が５ｍｍ以上のものが篩い分けられ、粒径５ｍｍ以上の植物・土砂が分離される。これら粒径５ｍｍ以上の植物・土砂は殆ど放射性物質が含有されていないことから、再生土として使用可能となっている。
【００３２】
次いで、粒径が５ｍｍよりも小さい植物・土砂以外の残余の混合物（汚染土壌を含む洗浄水）は、振動篩機１１から分散・混合機１２に供給され、凝集した土壌がほぐされ混合分散され、デカンタ式遠心分離機１３に供給される。デカンタ式遠心分離機１３では、粒径が１５０μｍ以下の放射性物質含有微粒子を含む洗浄水と、残余の土壌とに分離される。そして、当該放射性物質含有微粒子を有する洗浄水は、濃縮装置の原液として蒸発濃縮装置３に供給され、所定濃度（例えば１０倍）まで蒸発濃縮される。なお、蒸発濃縮装置３により得られる凝縮水には放射性物質が含有されていないので、再利用水として利用でき、蒸発濃縮装置３の上流側、例えばドラムウォッシャー１０（撹拌混合機構部２Ａ）に供給することが可能である。また、蒸発濃縮装置３で濃縮された濃縮液スラリーは分離除去処理部４に供給される。
なお、異なる場所から３種類の土壌を得て、上記と同様の処理を行い、３種類の土壌を含む原液を蒸発濃縮装置３にて１６倍に濃縮し、濃縮水と凝縮水の放射性濃度（Ｃｓ１３４およびＣｓ１３７の合量値）を測定したところ、次のようなデータが得られた。
【００３３】
【表１】
2016070857.tif 000003
【００３４】
分離除去処理部４では、濃縮液スラリー（当該放射性物質含有微粒子を含む洗浄水に相当）に対してフィルタープレスを行い、放射性物質含有微粒子を分離する。なお、分離された放射性物質含有微粒子の固形物は永久保存される。また、デカンタ式遠心分離機１３で得られた当該残余の土壌（粒径が１５０μｍを超えた粗粒土）は、殆ど放射性物質が含有されていないことから、再生土として使用可能となっている。
【００３５】
なお、この実施例における分離除去処理部４では、濃縮液スラリー（当該放射性物質含有微粒子を含む洗浄水に相当）に対してフィルタープレスするように構成されている。よって、フィルタープレスの小型化とともに、使用するフィルター量が削減できる。
なお、蒸発濃縮装置３により得られる凝縮水とフィルタープレス（分離除去処理部４）により得られる透過水は、放射性物質をほとんど含まないことから、蒸発濃縮装置３の上流側、例えばドラムウォッシャー１０（撹拌混合機構部２Ａ）に戻すなどの再利用が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明は、放射線元素によって汚染された汚染土壌の浄化化システム及び浄化方法に適用することが可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１：放射性汚染土壌の浄化システム    ２：混合撹拌・粒径処理部
２Ａ：混合撹拌機構部                ２Ｂ：粒径処理機構部
３：蒸発濃縮装置                    ４：分離除去処理部
１０：ドラムウォッシャー            １１：振動篩機
１２：分散・混合機                  １３：デカンタ式遠心分離機
【図１】
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【図２】
2016070857.tif 000005