特許 5769082 放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5769082

(24)【登録日】2015年7月3日

(45)【発行日】2015年8月26日

(54)【発明の名称】放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法

(51)【国際特許分類】

   G21F 9/28 20060101AFI20150806BHJP

【ＦＩ】

   G21F9/28 Z

   G21F9/28 521A

【請求項の数】2

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2011-234001(P2011-234001)

(22)【出願日】2011年10月25日

(65)【公開番号】特開2013-92428(P2013-92428A)

(43)【公開日】2013年5月16日

【審査請求日】2014年7月30日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(72)【発明者】

【氏名】谷本 祐一

(72)【発明者】

【氏名】木下 哲一

(72)【発明者】

【氏名】土田 充

(72)【発明者】

【氏名】毛利 光男

(72)【発明者】

【氏名】山本 千絵

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１１６３９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−３４３９４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０５−０３１４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第５６４０７０１（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第６１０２０５３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８８１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０１９９０５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ２１Ｆ ９／２８

Ｇ２１Ｆ ９／３０

Ｂ０９Ｂ １／００−５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

放射性物質を含有する汚染土壌を洗浄するとともに、該汚染土壌から放射性物質を分離、除去する放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法であって、
前記汚染土壌に水を添加し、湿式ふるい分級処理して粗粒子分を分離して、スラリー状の土砂とする第１分級工程と、
この土砂を、ハイドロサイクロン処理して砂分と、汚染物質を含む細粒子分とに分級処理する第２分級工程と、
前記砂分をフローテーション処理によって発生させたフロスにより回収する洗浄工程と、
前記洗浄工程の洗浄砂に含まれる放射性物質を放射性物質抽出薬剤の溶液により抽出し、さらに濃度の低い低濃度洗浄砂を脱水処理により得る放射性物質抽出工程と、
前記第２分級工程で得られた細粒子分を吸着材とし、該細粒子分を用いて前記洗浄工程によるフロスと放射性物質抽出工程による処理溶液とから放射性物質を除去するとともに、凝集沈殿させて沈殿汚泥と水とに分離し、該沈殿汚泥を脱水処理して濃縮残渣と処理水とに分離する吸着工程と、
を有することを特徴とする放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法。

【請求項2】

前記第２分級工程で分級処理した前記砂分に付着している放射性物質を攪拌により離脱させる離脱工程が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、有機化合物、油分などの有害物質で汚染された土壌からこれら有害物質を分離除去する方法として、汚染土壌に水を加えてスラリーとし、このスラリーを浮遊分離器に送り、これに界面活性剤、アルカリ剤を加えて、汚染土壌から有害物質を浮遊分離する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

ところで、土壌粒子表面に付着、吸着しているセシウム等の放射性物質を含む汚染土壌の浄化方法としては、フローテーション処理を用いたものが知られている。例えば、図２に示すように、湿式ふるい装置１１とハイドロサイクロン１２によって汚染土壌Ｇ０を粗粒子分Ｇ２と砂分Ｓ１と細粒子分Ｓ２とに分級処理を行う工程と、分級処理によって得られた砂分Ｓ１に対してスクラバー１３及びフローテーション装置１４によって発生させたフロスＦとともに汚染物質を回収する工程と、前記洗浄した洗浄砂Ｓ３を脱水処理して回収する工程と、分級工程によって分級された細粒子分Ｓ２、フローテーション処理により得られたフロスＦ、及び脱水工程により生じた処理溶液Ｅを凝集沈殿装置１６に投入して濃縮残渣Ｔと処理水Ｗとに分離処理による工程と、からなる洗浄処理工程が行われている。この場合、放射性物質を含む溶液の処理においては、ＲＯ膜（逆浸透膜）やゼオライトの吸着材を投入し、溶出した物質を前記吸着材で吸着させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開昭６３−７２３９１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、従来の放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法では、以下のような問題があった。
すなわち、従来の工程では、フローテーション処理によって得られた洗浄土における汚染物質濃度の低減が不十分であり、さらなる汚染物質濃度の低減が求められていた。
また、分級工程の前の汚染土壌に対して直接、放射性物質抽出薬剤を添加しているため、持ち込まれた全ての汚染土壌の土量に対応する放射性物質抽出薬剤が必要となり、その投入量が増えることから、その点で改良の余地があった。
さらに、放射性物質を含む溶液の処理にはＲＯ膜やゼオライトの使用が一般的であるが、これら吸着材が高価であり、抽出された濃縮残渣に加えてこれら吸着材も廃棄する必要があることから廃棄物量が増大するという問題があった。

【0006】

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、汚染物質濃度の低減を図ることができるうえ、処理費用と廃棄物量の低減を図ることができる放射性物質汚染土壌の洗浄処理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】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明に係る放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法では、放射性物質を含有する汚染土壌を洗浄するとともに、汚染土壌から放射性物質を分離、除去する放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法であって、汚染土壌に水を添加し、湿式ふるい分級処理して粗粒子分を分離して、スラリー状の土砂とする第１分級工程と、この土砂を、ハイドロサイクロン処理して砂分と、汚染物質を含む細粒子分とに分級処理する第２分級工程と、砂分をフローテーション処理によって発生させたフロスにより回収する洗浄工程と、洗浄工程の洗浄砂に含まれる放射性物質を放射性物質抽出薬剤の溶液により抽出し、さらに濃度の低い低濃度洗浄砂を脱水処理により得る放射性物質抽出工程と、第２分級工程で得られた細粒子分を吸着材とし、細粒子分を用いて洗浄工程によるフロスと放射性物質抽出工程による処理溶液とから放射性物質を除去するとともに、凝集沈殿させて沈殿汚泥と水とに分離し、沈殿汚泥を脱水処理して濃縮残渣と処理水とに分離する吸着工程と、を有することを特徴としている。

【0008】

また、本発明に係る放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法では、第２分級工程で分級処理した砂分に付着している放射性物質を攪拌により離脱させる離脱工程が設けられていてもよい。

【0009】

本発明では、洗浄工程で得られた洗浄砂に対して放射性物質抽出薬剤を添加する放射性物質抽出工程を行うことで、洗浄砂の放射性物質濃度をさらに低減することが可能となる。つまり、通常の方法では放射性物質の抽出のために分級前の汚染土壌に対して直接薬剤を添加していた方法を、本発明では洗浄工程で洗浄した後の洗浄砂に対して薬剤を入れるので、薬剤の添加量を減らすことができる。

【0010】

また、ハイドロサイクロン処理によって得られた廃棄処分用の細粒子分を吸着材として用い、この細粒子分に対して洗浄工程で発生したフロスや放射性物質抽出工程で生じた処理溶液を吸着させる吸着工程を設けることにより、この細粒子分が従来使用していたＲＯ膜やゼオライトの代替とすることが可能となり、吸着材にかかるコストの低減を図ることができる。そして、吸着材として使用する前記細粒子分は廃棄するものであり、従来のようにＲＯ膜やゼオライト等の新たな吸着材を加える必要がないことから、廃棄物の減量化が可能である。

【発明の効果】

【0011】

本発明の放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法によれば、洗浄工程で得られた洗浄砂に対して薬剤を添加する放射性物質抽出工程を行うことで、抽出効率を高めることができ、染物質濃度の低減を図ることができる。
また、投入された汚染土壌の土量に比べて洗浄工程で得られた洗浄砂が減量されているので、薬剤の添加量を減らすことができる。しかも、分級処理で得られた細粒子分を吸着材として再利用する方法であり、新たな吸着材を追加する必要がないことから、処理費用と廃棄物量の低減を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本発明の実施の形態による放射性物質汚染土壌の洗浄処理工程を模式的に示すフロー図である。

【図2】従来の汚染土壌の洗浄処理工程を模式的に示すフロー図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、本発明の実施の形態による放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法について、図面に基づいて説明する。

【0014】

図１に示すように、本実施の形態による放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法は、セシウムなどの放射性物質を含有する汚染土壌を洗浄するとともに、汚染土壌から放射性物質を分離、除去する方法に関するものである。

【0015】

すなわち、放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法は、汚染土壌Ｇ０に水を添加し、湿式ふるい分級処理して粗粒子分を分離して、スラリー状の土砂Ｇ１とする第１分級工程１と、このスラリー状の土砂Ｇ１を、ハイドロサイクロン処理して砂分Ｓ１と、汚染物質を含む細粒子分Ｓ２とに分級処理する第２分級工程２と、分級処理した砂分Ｓ１に付着している放射性物質を攪拌により離脱させる離脱工程３と、離脱工程３による離脱物をフローテーション処理によって発生させたフロスＦにより回収する洗浄工程４と、洗浄工程４の洗浄砂Ｓ３に含まれる放射性物質を放射性物質抽出薬剤の溶液により抽出し、さらに濃度の低い低濃度洗浄砂Ｓ４を脱水処理により得る放射性物質抽出工程５と、第２分級工程２で得られた細粒子分Ｓ２を吸着材とし、その細粒子分Ｓ２を用いて洗浄工程４によるフロスＦと放射性物質抽出工程５による処理溶液Ｅとから放射性物質を除去するとともに、凝集沈殿させて沈殿汚泥と水とに分離し、沈殿汚泥を脱水処理して濃縮残渣Ｔと処理水Ｗとに分離する吸着工程６と、を有している。

【0016】

（第１分級工程１）
先ず、第１分級工程１において、湿式ふるい装置１１を用いて、セシウム等の土壌への吸着性の強い放射性物質汚染土壌（汚染土壌Ｇ０）から粗粒子分Ｇ２を分離し、スラリー状の土砂Ｇ１とする湿式ふるい分級処理が行われる。ここで、湿式ふるい装置１１は、振動ふるいや超音波ふるい、比重選別等により、異物を選別して、礫・粗砂とそれ以下のスラリー状の土砂とに分級するものであり、網面を内部に備えている。この湿式ふるい装置１１には、市販の公知の装置を使用することができる。なお、湿式ふるい装置１１によって粗粒子分Ｇ２を分離しておくことにより、洗浄工程４における土砂Ｇ１の洗浄効率を向上させることができる。

【0017】

（第２分級工程２）
次に、第２分級工程２において、ハイドロサイクロン１２を用いて、粗粒子分Ｇ２を除いた土壌土砂Ｇ１を砂分Ｓ１と汚染物質を含む細粒子分Ｓ２とに分級処理する。このハイドロサイクロン１２は、例えば円筒底部が円錐型をした構造の容器からなり、土砂と水を混ぜたスラリーを導入する上部流入口と、アンダーフローを取り出す下部流出口と、オーバーフローを取り出す上部流出口とを備えている。上部流入口から入ったスラリー状の土砂は、円筒容器の円周方向に高速で供給されることにより、回転運動を起こし、回転流となって、円錐頂部に向かって進む。この時、スラリー中の比重の重い粒子は遠心力により周壁に集まり、次第にアンダーフロー出口（下部流出口）に向かい、濃縮して排出される。一方、液体と比重の軽い粒子は、円筒容器の中央部を渦流となって上昇し、オーバーフロー出口（上部流出口）から排出される。このハイドロサイクロン１２には、市販の公知の装置を使用することができる。汚染物質は細粒子分Ｓ２に付着・吸着しているため、ハイドロサイクロン１２で分級することにより、ほとんどの汚染物質を洗浄処理土から除去することができる。この分級の処理回数は、適宜設定されるが、１回以上行うのが好ましい。

【0018】

（離脱工程３）
続いて、離脱工程３において、スクラバー１３を用いて、第２分級工程２で分級処理した砂分Ｓ１に付着している放射性物質を混合、攪拌によりもみ洗いにより離脱処理する。スクラバー１３は、攪拌槽と攪拌羽根とが設けられている。このスクラバー１３は、スラリー状の土砂に分散剤を添加した上で、攪拌羽根等を用いて機械的に混合・攪拌してスラリー状の土砂を相互に擦り合わせることにより、土砂表面に強固に付着した汚染物質を離脱し、分離するためのものである。このスクラバー１３には、市販の公知の装置を使用することができる。なお、分散剤の添加量は、汚染物質の存在量によって任意に設定される。

【0019】

（洗浄工程４）
次に、洗浄工程４において、フローテーション装置１４を用いて、スクラバー１３からフローテーション装置１４に投入された砂分Ｓ１のうち離脱工程３による離脱物（セシウム）をフローテーション処理によって発生させたフロスＦにより回収するとともに、その洗浄砂Ｓ３を抽出する。つまり、フローテーション装置１４では、気泡を発生させ、投入された砂分Ｓ１中の汚染物質を気泡と共に液面へと上昇させ、液面から泡と共にフロスＦとして回収され、吸着工程６で用いられる凝集沈殿装置１６に送られる。
なお、フローテーション処理によるフロスＦによって回収されるセシウムは例えば最大で２００μｍ程度のものであるため、それ以上の大きさのセシウムは洗浄砂Ｓ３に含有された状態となっている。

【0020】

（放射性物質抽出工程５）
次に、放射性物質抽出工程５において、洗浄工程４の洗浄砂Ｓ３に含まれる放射性物質を、例えば抽出槽（図示省略）において、放射性物質抽出薬剤の溶液により抽出し、脱水処理装置１５を用いてさらに濃度の低い２次洗浄砂（低濃度洗浄砂Ｓ４）を脱水処理する。ここで、放射性物質抽出薬剤として、例えば、カリウム化合物などのアルカリ金属類や、アンモニア、又は硝酸などの酸性物質を用いることができる。
脱水処理装置１５は、公知の加圧式濾過装置（ベルトフィルタープレス）等であり、濾布等からなるフィルターとプレス機を備えている。なお、このときの処理溶液Ｅは、吸着工程６で用いられる凝集沈殿装置１６に送られる。

【0021】

（吸着工程６）
次に、吸着工程６において、洗浄工程４によるフロスＦ、及び放射性物質抽出工程５による処理溶液Ｅが凝集沈殿装置１６に送られるとともに、第２分級工程２によるハイドロサイクロン１２で分離した細粒子分Ｓ２も凝集沈殿装置１６に送られる。凝集沈殿装置１６は、細粒子を含んだ懸濁水に凝集剤を添加・撹拌し、水中の微細な浮遊物を大きな沈殿汚泥として沈殿させ、清澄な処理水Ｗを分離するものである。なお、凝集沈殿装置１６には、プレス脱水装置１７を備えている。このプレス脱水装置１７は、公知の加圧式濾過装置（ベルトフィルタープレス）等であり、濾布等からなるフィルターとプレス機を備えている。
そして、前記細粒子分Ｓ２を吸着材とし、この細粒子分Ｓ２に放射性物質（フロスＦ、処理溶液Ｅ）を吸着させて除去し、凝集沈殿させて沈殿汚泥と水とに分離し、プレス脱水装置１７により沈殿汚泥を脱水処理し、濃縮残渣Ｔと処理水Ｗとに分離する。
この凝集沈殿装置１６及びプレス脱水装置１７には、市販の公知の装置を使用することができる。

【0022】

次に、上述した放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法の作用について、図面に基づいて説明する。
図１に示すように、洗浄工程４で得られた洗浄砂に対して放射性物質抽出薬剤を添加する放射性物質抽出工程５を行うことで、低濃度洗浄砂Ｓ４の放射性物質濃度をさらに低減することが可能となる。つまり、通常の方法では放射性物質の抽出のために分級前の汚染土壌に対して直接薬剤を添加していた方法を、洗浄工程４で洗浄した後の洗浄砂Ｓ３に対して薬剤を入れるので、薬剤の添加量を減らすことができる。

【0023】

また、ハイドロサイクロン処理によって得られた廃棄処分用の細粒子分Ｓ２を吸着材として用い、この細粒子分Ｓ２に対して洗浄工程４で発生したフロスＦや放射性物質抽出工程５で生じた処理溶液Ｅを吸着させる吸着工程６を設けることにより、この細粒子分Ｓ２が従来使用していたＲＯ膜やゼオライトの代替とすることが可能となり、吸着材にかかるコストの低減を図ることができる。そして、吸着材として使用する前記細粒子分Ｓ２は廃棄するものであり、従来のようにＲＯ膜やゼオライト等の新たな吸着材を加える必要がないことから、廃棄物の減量化が可能である。

【0024】

上述のように本実施の形態による放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法では、洗浄工程４で得られた洗浄砂Ｓ３に対して放射性物質抽出薬剤を添加する放射性物質抽出工程５を行うことで、抽出効率を高めることができ、染物質濃度の低減を図ることができる。

【0025】

また、投入された汚染土壌Ｇ０の土量に比べて洗浄工程４で得られた洗浄砂Ｓ３が減量されているので、薬剤の添加量を減らすことができる。しかも、分級処理で得られた細粒子分Ｓ２を吸着材として再利用する方法であり、新たな吸着材を追加する必要がないことから、処理費用と廃棄物量の低減を図ることができる。

【0026】

以上、本発明による放射性物質汚染土壌の洗浄処理方法の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、本実施の形態では第２分級工程２の後にスクラバー１３を用いた離脱工程３を有する処理方法としているが、この離脱工程３を省略し、第２分級工程２で分級された砂分Ｓ１をフローテーション装置１４に投入して放射性物質抽出工程５を行うようにしてもかまわない。
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。

【符号の説明】

【0027】

１ 第１分級工程
２ 第２分級工程
３ 離脱工程
４ 洗浄工程
５ 放射性物質抽出工程
６ 吸着工程
１１ 湿式ふるい装置
１２ ハイドロサイクロン
１３ スクラバー
１４ フローテーション装置
１５ 脱水処理装置
１６ 凝集沈殿装置
１７ プレス脱水装置
Ｅ 処理溶液
Ｆ フロス
Ｇ０ 汚染土壌
Ｇ１ 土砂
Ｇ２ 粗粒子分
Ｓ１ 砂分
Ｓ２ 細粒子分
Ｓ３ 洗浄砂
Ｓ４ 低濃度洗浄砂
Ｔ 濃縮残渣
Ｗ 処理水

【図1】

【図2】