(57)【要約】      （修正有）【課題】砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離して、砂分表面に付着した細粒分の剥離・再付着防止効果を高められる、放射性セシウム含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法を提供する。【解決手段】分級洗浄の工程Ｂにおいて、先ず、ドラム式洗浄機２１内に粒径の異なる硬質ボールを加えて、そのドラム式洗浄機２１内の粒径の異なる硬質ボールにより砂や礫を破砕することなく砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離する。そして、同じく分級洗浄の工程Ｂにおいて、サイクロン式磨鉱機２５のサイクロン部の円筒を延伸させて、その延伸によるサイクロン部の円筒内壁と砂分が遠心力で接触する時間を増加し、砂分表面に付着した細粒分を回転摩擦によって剥離して再付着を防止する。【選択図】図１
2016138846.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
放射性セシウム含有土砂を分級洗浄して減容化処理する方法であって、
前記分級洗浄の工程において、ドラム式洗浄機内に粒径の異なる硬質ボールを加えて、前記ドラム式洗浄機内の粒径の異なる硬質ボールにより砂や礫を破砕することなく砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離することを特徴とする放射性セシウム含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法。
【請求項２】
前記分級洗浄の工程において、サイクロン式分級機のサイクロン部の円筒を延伸させたサイクロン式磨鉱機を用い、その延伸による前記サイクロン部円筒の内壁と砂分が遠心力で接触する時間を増加し、砂分表面に付着した細粒分を回転摩擦によって剥離して再付着を防止することを特徴とする請求項１に記載の放射性セシウム含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法。
【請求項３】
前記硬質ボールとして、硬質ゴム、プラスチックなどの変形性を具備する可塑性材料により形成されたものを使用することを特徴とする請求項１または２に記載の放射性セシウム含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法。
【請求項４】
前記分級洗浄の工程において、
先ず、比重選別機の水槽内に前記放射性セシウム含有土砂を投入し、放射性セシウム濃度の比較的高い草木等の有機物やビニール片等小型の軽比重異物を除去回収して、土砂のみを前記ドラム式洗浄機に送り、
前記ドラム式洗浄機及びサイクロン式磨鉱機により処理された前記放射性セシウム含有土砂を分級機により分級して次の減容化処理の工程に送り、
前記減容化処理の工程において、
前記分級機から送られた前記放射性セシウム含有土砂を濁水処理装置により濁水にしてスラリーに処理し、
前記放射性セシウム含有のスラリーからフィルタープレスにより脱水ケーキを作製することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の放射性セシウム含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放射性セシウム（以後、セシウムをＣｓと称す）含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
放射性Ｃｓが土砂の表面に付着していること、また、粘土・シルト等細粒土砂に吸着し易く水に溶出し難い特性を活かし、分級洗浄による除染・減容（濃縮）化技術が開発されている。
このような放射性物質含有土砂の洗浄等処理方法として、例えば特許文献１や特許文献２に示す方法が挙げられる。
【０００３】
先ず、特許文献１は、植物が混入している放射性Ｃｓ汚染土壌の除染を目的として、その公報図１に示す除染工程において、磨砕ロッドによる汚染土壌の剥離（除染）、及び比重分離による植物除去工程等を考慮している。
【０００４】
次に、特許文献２は、放射性物質によって汚染された土砂の除染率を高めるため、その公報図１に示す除染工程において、土砂に含まれる砂及び礫分の浄化を確実に行えるよう、解砕攪拌機でＣｓを引き剥がしてＣｓ吸着材に吸着させることが示されている。さらに、マイクロバブルを含んだ水を用いてＣｓ吸着材の効果を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３‐１７８１７７号公報
【特許文献２】特開２０１３‐１６４３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１の手法では、二次除染工程における磨砕ロッドによる磨砕混合攪拌のみで汚染土壌の剥離が行われるため、汚染土壌の剥離の程度は限定的であると想定される。なお、剥離した放射性Ｃｓの再付着防止対策については明示されていない。
【０００７】
また、特許文献２の手法では、吸着材として０．０７５ｍｍ以下の粘土鉱物が用いられるため、減容の効果が薄れてしまう恐れがある。
【０００８】
本発明の課題は、放射性Ｃｓ含有土砂の分級洗浄及び減容化処理において、砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離して、砂分表面に付着した細粒分の剥離・再付着防止効果を高めることである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
放射性Ｃｓ含有土砂を分級洗浄して減容化処理する方法であって、
前記分級洗浄の工程において、ドラム式洗浄機内に粒径の異なる硬質ボールを加えて、前記ドラム式洗浄機内の粒径の異なる硬質ボールにより砂や礫を破砕することなく砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、
請求項１に記載の放射性Ｃｓ含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法であって、
前記分級洗浄の工程において、サイクロン式分級機のサイクロン部の円筒を延伸させたサイクロン式磨鉱機を用い、その延伸による前記サイクロン部円筒の内壁と砂分が遠心力で接触する時間を増加し、砂分表面に付着した細粒分を回転摩擦によって剥離して再付着を防止することを特徴とする。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、
請求項１または２に記載の放射性Ｃｓ含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法であって、
前記硬質ボールとして、硬質ゴム、プラスチックなどの変形性を具備する可塑性材料により形成されたものを使用することを特徴とする。
【００１２】
請求項４に記載の発明は、
請求項１から３のいずれか一項に記載の放射性Ｃｓ含有土砂の分級洗浄及び減容化処理方法であって、
前記分級洗浄の工程において、
先ず、比重選別機の水槽内に前記放射性Ｃｓ含有土砂を投入し、放射性Ｃｓ濃度の比較的高い草木等の有機物やビニール片等小型の軽比重異物を除去回収して、土砂のみを濁水として前記ドラム式洗浄機に送り、
前記ドラム式洗浄機及びサイクロン式磨鉱機により処理された前記放射性Ｃｓ含有土砂を分級機により分級して次の減容化処理の工程に送り、
前記減容化処理の工程において、
前記分級機から送られた前記放射性Ｃｓ含有土砂を濁水処理装置により濁水にしてスラリーに処理し、
前記放射性Ｃｓ含有のスラリーからフィルタープレスにより脱水ケーキを作製することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、放射性Ｃｓ含有土砂の分級洗浄及び減容化処理において、砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離して、砂分表面に付着した細粒分の剥離・再付着防止効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を適用した除染・減容化設備の一実施形態の構成を示すもので、工程順に示したフロー図である。
【図２】図１のドラム式洗浄機内部を示した斜視図である。
【図３】硬質ボールによる細粒分の分離イメージを示した図である。
【図４】図１のサイクロン式磨鉱機を示す斜視図（ａ）と縦断面図（ｂ）である。
【図５】サイクロン式磨鉱機による磨鉱イメージを示した図である。
【図６】図１の比重選別機を示す側面図（ａ）と平面図（ｂ）である。
【図７】比重選別機の他側面図（ａ）と上段網付回収槽の網の上に回収された軽比重物を示す斜視図（ｂ）である。
【図８】図１のフィルタープレスで作製される脱水ケーキ例を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明を実施するための形態を詳細に説明する。
【００１６】
（概要）
除染作業あるいは道路維持管理事業（舗装・側溝の清掃）等によって除去・集積され、フレコンバック内に異物とともに長期保管されている放射性Ｃｓ含有土砂に対し、異物の除去回収（処理時の目詰まり対策）を行った後、団塊・団粒状となっている土砂の解砕・ほぐしによる分級洗浄処理を行うことで、浄化土（再利用可能な低濃度放射性Ｃｓ洗浄土）と濃縮物（高濃度放射性Ｃｓ含有脱水ケーキ）の分離回収（磨鉱、解泥）をする。
【００１７】
（ポイント）
図１に示すように、放射性Ｃｓ含有土砂に対する除染・減容化を目的とした分級洗浄及び減容化処理システムの分級洗浄処理工程において、
１）ドラム式洗浄機（ドラムウォッシャー）に粒径の異なる硬質ボールを装置内に加えることで、砂や礫を破砕することなく砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離して、
２）サイクロン部の円筒を長く改良（延伸）したサイクロン式磨鉱機で、砂分表面に付着した細粒分の剥離（除染）・再付着防止効果を高めて、
効率的に分級洗浄処理を行う。
【００１８】
（実施形態）
図１は本発明を適用した除染・減容化設備の一実施形態の構成を示すもので、図示のように、Ａ 乾式前処理工程に、二軸破砕機１０、振動篩１１、及びベルトフィーダ１２が配置されている。
【００１９】
図示のように、Ａ 乾式前処理工程において、原土が封入されて団塊状となったフレコンバックを二軸破砕機１０に投入すると、その二軸破砕機１０内でフレコンバックが破袋されて、内部の原土が振動篩１１に送られ、その振動篩１１で破袋したフレコンバックを含む粗大物が取り除かれた原土がベルトフィーダ１２により次のＢ湿式分級洗浄処理工程の比重選別機２０に送られる。
【００２０】
次に、図１のＢ 湿式分級洗浄処理工程には、比重選別機２０、ドラム式洗浄機（ドラムウォッシャー）２１、選別機（トロンメル）２２、振動篩２３、トロンメル回収槽２４、サイクロン式磨鉱機（ミガクロン）２５、分級機（ハイメッシュセパレーター）２６、分級機回収槽２７、及び上段網付回収槽２８が配置されている。
【００２１】
図示のように、Ｂ 湿式分級洗浄処理工程において、比重選別機２０は、土砂が投入された水槽内で、上昇流による団粒土砂の更なる解砕と、放射性Ｃｓ濃度の比較的高い草木等の有機物やビニール片等小型の軽比重異物を除去回収（上段網付回収槽２８参照）し、土砂のみが後段処理の対象として濁水の形態でポンプによりドラム式洗浄機であるドラムウォッシャー２１に送られる。その過程で濁水の一部は固体（土砂）部分の更なる解砕のために比重選別機２０の水槽内に戻される。
比重選別機２０には、次のＣ 濃縮物処理工程の循環水槽３５から、再利用可能な循環水がポンプにより送られ供給される。なお、循環水は、Ｂ 湿式分級洗浄処理工程および次のＣ 濃縮物処理工程の閉じた系内でそれぞれ何度も再処理され、循環水槽３５に蓄えられた後、再利用されるが、処理の過程で減量した際には外部より給水が行われる。また、上段網付回収槽２８に貯まる水もポンプにより比重選別機２０に送られる
【００２２】
そして、ドラムウォッシャー２１において、内部に添加する硬質ボールの効果等により、砂・礫表面に付着した細粒土砂が洗浄剥離され、選別機であるトロンメル２２に送られる。そのトロンメル２２内に装備された網目の大きさにより土砂が分級、選別され、例えば、網目の直径を砂と礫の粒度分布境界となる２ｍｍとした場合、２ｍｍ以上の粒径となる礫分が振動篩２３に、２ｍｍ未満の粒径となる細粒土砂分（粘土、シルト、砂）が濁水の形態でトロンメル回収槽２４に選別され送られる。
また、振動篩２３では、トロンメル２２と同様に、例えば直径２ｍｍの網目を装備することで、礫表面に付着した細粒土砂が、より確実に洗浄剥離され、２ｍｍ以上の粒径となる礫のみが浄化土の１つである回収礫として選別回収され、回収礫から取り除かれた細粒土砂分が濁水の形態でトロンメル回収槽２４に送られる。そのトロンメル回収槽２４に集められた濁水形態の細粒土砂分は、ミガクロンポンプによりサイクロン式磨鉱機であるミガクロン２５に送られる。
なお、ドラムウォッシャー２１、トロンメル２２及び振動篩２３にも、循環水槽３５からの水がポンプにより送られる。
【００２３】
さらに、ミガクロン２５において、細粒土砂分に含まれる砂分表面に付着した細粒分（粘土、シルト）がサイクロンの回転摩擦によって剥離（除染）されると同時に、サイクロンによる遠心力で、粒径０．０７５ｍｍ以上の砂分は分級機であるハイメッシュセパレーター２６に送られる一方、粒径０．０７５ｍｍ未満の細粒分（粘土、シルト）はオーバーフローとして分級機回収槽２７に送られる。
なお、ハイメッシュセパレーター２６では、水によるすすぎ効果と土粒子の大きさと沈降速度の関係を利用し、そのタンク底部に沈降した砂分のみが、同様に装備されたゆっくり回転する回転体に設置されたバケットにより水中からすくい上げられ、浄化土の１つである回収砂として選別回収され、そのタンク内に残された濁水に含まれる細粒分（粘土、シルト）はオーバーフローとして分級機回収槽２７に送られる。
また、分級機回収槽２７から濁水に含まれる細粒分（粘土、シルト）はポンプによりＣ濃縮物処理工程の反応槽３０に送られる。
【００２４】
次に、図１のＣ 濃縮物処理工程には、反応槽３０、濁水処理装置（シックナー）３２、スラリー槽３３、フィルタープレス３４、及び循環水槽３５が配置されている。
【００２５】
図示のように、Ｃ 濃縮物処理工程において、反応槽３０では、細粒分（粘土、シルト）のみを含む濁水に適量の凝集剤を添加、撹拌することで、水中に懸濁する微粒子をお互いにくっつかせる凝集を促進させ、その濁水をポンプによりシックナー３２に送り、ゆっくりと撹拌、凝集沈殿させることで得た高濃度の濁水（以後、スラリーと称す）と上澄み水に分離し、スラリーのみがポンプによりスラリー槽３３に送られる。
そして、スラリー槽３３ではスラリー濃度を均一化するために撹拌され、ポンプでフィルタープレス３４に送られて、そのフィルタープレス３４でスラリーが加圧脱水され、放射性Ｃｓを多く含む粘土、シルトで構成された高濃度放射性Ｃｓ含有脱水ケーキ（濃縮物）が作製される。
【００２６】
また、シックナー３２で処理された上澄み水は循環水槽３５に送られる。
なお、反応槽３０には、フィルタープレス３４で脱水処理された水が送られる。
【００２７】
「洗浄機（ドラムウォッシャー）２１の特徴（図２）」
【００２８】
１）図２に示すように、ドラムウォッシャー２１内に粒径の異なる硬質ボール２１１を加える。その粒径の異なる硬質ボール２１１としては、硬質ゴム、プラスチックなどの変形性を具備する可塑性材料により形成されたものを使用する。
実施例では、粒径が例えばφ５０・φ４０・φ３２・φ２５と異なる硬質ゴム製の硬質ボール２１１を各５０個ずつドラムウォッシャー２１内に加えた。
【００２９】
このように、ドラムウォッシャー２１内に、硬質ゴム、プラスチックなどの変形性を具備する可塑性材料により形成されて、粒径の異なる硬質ボール２１１を加えることで、図３に示すように、砂や礫を破砕することなく、表面に付着した放射性Ｃｓを含む細粒分のみを効率的に分離することができる。
【００３０】
２）そして、砂や礫を破砕することがないので、圧砕によって発生する放射性Ｃｓを含まない細粒分の発生を抑制することが可能となり、濃縮物を減少できる。
【００３１】
これに対し、特許文献２の段落００５１に「鉄球による細粒分の破砕」が示されているが、鉄球を用いると、分離回収される細粒分が増加してしまう。
【００３２】
３）粒径の異なる硬質ボール２１１を投入することで、剥離効果の調整が可能となる。
【００３３】
４）硬質ボール２１１は内部に鉄心等を入れることで、任意の比重に調整が可能となり、ドラムウォッシャー２１内の土砂と混合撹拌した際も軽さで浮上分離することなく剥離効果を発揮する。
【００３４】
「サイクロン式磨鉱機（ミガクロン）２５の特徴（図４）」
【００３５】
１）図４に示すように、サイクロン部２５１の円筒を長く延伸２５２する。
すなわち、図示のように、通常のコーン１、コーン２、コーン３を内部に形成したサイクロン部２５１の上部に、内部にチャンバーを形成する延伸部２５２を設けている。
この延伸部２５２にフィード管２５３とボルテックス管２５４が接続される。
なお、サイクロン部２５１の下端にはスピゴットレギュレーター２５６が接続される。
【００３６】
このように、サイクロン部２５１の円筒を長く延伸２５２することで、フィード管２５３から延伸部２５２内のチャンバーに放射性Ｃｓ含有土砂が流入して、サイクロン部２５１において、遠心力で装置内の側壁と砂分が接触する時間が増加し、回転摩擦による磨鉱能力が向上する。
【００３７】
２）こうして粒子表面を磨鉱することで、図５に示すように、放射性Ｃｓを含む細粒分の除去ができると同時に、粒子表面が滑らかになり、放射性Ｃｓの再付着を防止する。
すなわち、少し角のある砂粒径の表面のほぼ全面に放射性Ｃｓの付着した粘土が付いている。これが磨鉱することで、表面が全体的に薄く削られて粘土分が落ち、砂粒径全体が丸くなり小さくなる。しかし、一部凹み表面に粘土（放射性Ｃｓ）が付着したままとなっている。
【００３８】
「全体システムフロー（図１）」
【００３９】
図１は本システムによる除染・減容化のフローで、除染・減容化処理は概ね下記の工程に従い、最終的にシステム内で循環利用する水、比重選別機２０で選別される有機物等の軽比重異物、洗浄・分級選別した浄化土（回収砂〔０．０７５〜２ｍｍ〕、回収礫〔２ｍｍ〜〕）と高濃度放射性Ｃｓを含む脱水ケーキ（粘土・シルト分〔〜０．０７５ｍｍ〕）が分離回収される。
【００４０】
Ａ 乾式前処理工程の特長
【００４１】
１）破袋を目的として開発された二軸破砕機（平行配置の低速軸及び高速軸を備えるフレコンバック用破袋機）１０と乾式の振動篩１１等で構成され、フレコンバック内で団塊状となった原土を容易に取り出し、かつ解砕する。
【００４２】
２）原土入りフレコンバックを二軸破砕機１０にそのまま投入・処理することができ、排出物を振動篩１１で土砂とフレコンバック及び後段の分級洗浄処理において目詰まり等トラブルにつながる金属片等大型異物に分離、除去することができる。
【００４３】
Ｂ 湿式分級洗浄処理工程の特長
【００４４】
１）図１に示すように、比重選別機２０、ドラムウォッシャー２１、トロンメル２２、ミガクロン２５、ハイメッシュセパレーター２６等で構成される。
【００４５】
２）比重選別機２０は、分級洗浄処理の初期段階で、図６及び図７に示す比重選別機２０の水槽内に土砂を投入し、上昇流による団粒土砂の更なる解砕と、放射性Ｃｓ濃度の比較的高い草木等の有機物やビニール片等小型の軽比重異物を除去回収することが可能で、土砂のみを後段処理の対象とすることができ、次工程以降での目詰まり等トラブルの解消にもつながる。
【００４６】
３）洗浄機であるドラムウォッシャー２１は、通常、ドラム式回転洗浄槽に汚染土砂と水を投入し、槽回転時における土砂粒相互の磨砕効果のみで砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離することを使用目的とするが、図２に示すような粒径の異なる硬質ボール２１１を装置内に加えることで、剥離（除染）・解泥効果を高めている。
【００４７】
４）サイクロン式磨鉱機であるミガクロン２５は、通常、湿式分級機として使用する既存のサイクロンを、図４に示すように改良し、円筒形（遠心力で装置内の側壁と砂分が接触する）部分２５１を長く改良（延伸）２５２したもので、これを使用することにより、砂分表面に付着した細粒分の剥離（除染）効果を高めている。
【００４８】
図６及び図７は比重選別機２０を示すもので、２０１は投入シュート、２０２・２０３は循環水接続管、２０４は排出口である。
投入シュート２０１から投入された土砂は、比重選別機２０内において、加水処理されて比重選別され、図６（ｂ）に示すように、その加水土砂は濁水の状態でポンプＰによりドラムウォッシャー２１に送られ、また、図７（ｂ）に示すように、排出口２０４から上段網付回収槽２８の網の上に軽比重物が回収される。
【００４９】
Ｃ 濃縮物処理工程の特長
【００５０】
シックナー等の濁水処理装置３２、スラリー槽３３及びフィルタープレス３４等のろ過装置で構成され、放射性Ｃｓが多量に付着した細粒分土砂含有濁水に対し、通常使用されているろ過装置、すなわち、半自動でバッチ式の濁水処理装置３２、スラリー槽３３及びフィルタープレス３４により、図８に示すように、脱水ケーキを作製して容器３５に充填する。
【００５１】
以上、実施形態の放射性Ｃｓ含有土砂の分級洗浄及び減容化処理システムによれば、第１に、ドラムウォッシャー２１に硬質ボール２１１を使用したことで、砂や礫を破砕することなく、表面に付着した放射性Ｃｓを含む細粒分のみを効率的に分離することができる。
【００５２】
そして、第２に、ミガクロン２５のサイクロン部２５１の円筒を延伸２５２したことで、遠心力で装置内の側壁と砂分が接触する時間が増加し、回転摩擦による磨鉱能力が向上する。
【００５３】
従って、図３に示すように、砂・礫表面に付着した細粒土砂を洗浄剥離して、図５に示すように、砂分表面に付着した細粒分の剥離・再付着防止効果を高めることができる。
【００５４】
このように、除染等で集積された放射性Ｃｓ含有土砂に対して効率的に分級洗浄処理が可能となり、必要以上に濃縮物を増加させることなく、浄化土と濃縮物を確実に分離回収することが可能となる。
【００５５】
（変形例）
以上の実施形態の他、具体的な細部構造等について適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５６】
１０  二軸破砕機
１１  振動篩
１２  ベルトフィーダ
２０  比重選別機
２０１  投入シュート
２０２・２０３  循環水接続管
２０４  排出口
２１  ドラム式洗浄機（ドラムウォッシャー）
２１１  硬質ボール
２２  選別機（トロンメル）
２３  振動篩
２４  トロンメル回収槽
２５  サイクロン式磨鉱機（ミガクロン）
２５１  サイクロン部
２５２  延伸部
２５３  フィード管
２５４  ボルテックス管
２５６  スピゴットレギュレーター
２６  分級機（ハイメッシュセパレーター）
２７  分級機回収槽
２８  上段網付回収槽
３０  反応槽
３２  濁水処理装置（シックナー）
３３  スラリー槽
３４  フィルタープレス
３５  循環水槽
３６  脱水ケーキ充填容器
【図１】
2016138846.tif 000003
【図２】
2016138846.tif 000004
【図３】
2016138846.tif 000005
【図４】
2016138846.tif 000006
【図５】
2016138846.tif 000007
【図６】
2016138846.tif 000008
【図７】
2016138846.tif 000009
【図８】
2016138846.tif 000010