(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】
(24)【登録日】2024-08-20
(45)【発行日】2024-08-28
(54)【発明の名称】汚染土壌の洗浄分級処理システム及び汚染土壌の洗浄分級処理方法
(51)【国際特許分類】
B09C 1/02 20060101AFI20240821BHJP
B09C 1/08 20060101ALI20240821BHJP
G21F 9/28 20060101ALI20240821BHJP
G21F 9/30 20060101ALI20240821BHJP
【ＦＩ】
B09C1/02 ZAB
B09C1/08
G21F9/28 Z
G21F9/30 531M
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2020057012
(22)【出願日】2020-03-27
(65)【公開番号】P2021154215
(43)【公開日】2021-10-07
【審査請求日】2023-02-01
(73)【特許権者】
【識別番号】000002299
【氏名又は名称】清水建設株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000201478
【氏名又は名称】前田建設工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100161506
【弁理士】
【氏名又は名称】川渕 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(72)【発明者】
【氏名】土田 充
(72)【発明者】
【氏名】山本 達生
【審査官】岡田 三恵
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１５－２２１４２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２０－０２５９３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１５－０８７１３０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－００６１１１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０７－１８５５１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５４３６３８４（ＵＳ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１９１１７７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－０９４５５７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００６－０４３６５０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１０３９８９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１４－０６９１５７（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ０９Ｃ １／０２
Ｂ０９Ｃ １／０８
Ｇ２１Ｆ ９／２８
Ｇ２１Ｆ ９／３０
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水を添加した汚染土壌を解砕する解砕機と、解砕した前記汚染土壌と前記水との混合物を分級処理し、礫を分離したスラリー状の土砂とする湿式ふるい機と、
前記スラリー状の土砂を、砂分と細粒子分とに分級処理する分級機と、
前記解砕機の前段に設けられ、前記水を添加した汚染土壌に陽イオンを添加する第１陽イオン添加機と、
前記分級機の前段でかつ前記湿式ふるい機の後段に設けられ、前記スラリー状の土砂に陽イオンを添加する第２陽イオン添加機と、
前記第２陽イオン添加機の後段で、かつ、前記分級機の前段に設けられ、前記スラリー状の土砂を圧縮空気とともにノズルから噴射させ、被衝突物に衝突させる処理装置と、を備え、
前記汚染土壌は、吸水性高分子ポリマーを含む放射能汚染土壌である、汚染土壌の洗浄分級処理システム。
【請求項2】
水を添加した汚染土壌を解砕する第１工程と、解砕した前記汚染土壌と前記水との混合物を分級処理し、礫を分離したスラリー状の土砂とする第２工程と、
前記スラリー状の土砂を、砂分と細粒子分とに分級処理する第３工程と、
前記第１工程の前段で、前記水を添加した汚染土壌に陽イオンを添加する第４ａ工程と、
前記第３工程の前段でかつ前記第２工程の後段で、前記スラリー状の土砂に陽イオンを添加する第４ｂ工程と、
前記第４ｂ工程と前記第３工程との間に、前記スラリー状の土砂を圧縮空気とともにノズルから噴射させ、被衝突物に衝突させる処理を施す第５工程と、を有し、
前記汚染土壌は、吸水性高分子ポリマーを含む放射能汚染土壌である、汚染土壌の洗浄分級処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、汚染土壌の洗浄分級処理システム及び汚染土壌の洗浄分級処理方法に関する。
【背景技術】
【0002】
重金属汚染土壌を分級処理する場合、通常、原土に加水して、原土をスラリー状にした後、そのスラリー状の原土を解砕機により解砕する。その後、湿式ふるい機にて解砕した原土をふるい分けし、「礫（径２ｍｍ超）」と「砂（径０．０７５ｍｍ超２ｍｍ以下）と細粒子分（径０．０７５ｍｍ以下のシルトと粘土）との混合物」に分別（以下、「分級」という。）する。さらに、砂と細粒子分との混合物の分級には、一般的に、湿式サイクロンやハイメッシュセパレータ等の従前から広く使われている分級機を使用する。
【0003】
放射能汚染土壌を分級処理する場合には、上記の重金属汚染土壌を分級処理する場合の処理フローだけでは、充分な処理が困難である。放射能汚染土壌には、改質材が添加され、その改質材中には吸水ポリマー等が混在している場合が多い。この吸水ポリマー等が原因で、分級処理に際して、砂分中の細粒子分の含有率が高くなると推測される。砂分中の細粒子分の含有率が高くなると、砂表面に細粒子分が固着するため、あるいは、充分な解砕がなされず粘土塊が残存するため、除染率が低下する。なぜならば、細粒子分は放射能濃度が非常に高いからである。なお、除染率は、除染前の放射能濃度と除染後の放射能濃度との差を除染前の放射能濃度で除することにより求められる。例えば、原土の放射能濃度が１万Ｂｑ／ｋｇであり、分級処理後の砂の放射能濃度が１千Ｂｑ／ｋｇである場合、除染率は９０％となる。
【0004】
分級処理の対象となる放射能汚染土壌に改質材が混在するのは、その放射能汚染土壌のほとんどが、中間貯蔵施設用地内にある受入・分別処理施設で径２０ｍｍ以下に分級処理されたものとなることに起因する。分級処理において、ふるいの目詰まりが生じないように、放射能汚染土壌には、改質材が添加されている。
【0005】
例えば、放射能汚染土壌として除去された除去土壌は、大型土のう袋に収納され、仮置き場で保管され、順次、各仮置き場から、受入・分別処理施設に搬入される。受入・分別処理施設に搬入された大型土のう袋は、破袋され、内容物である除去土壌が取り出される。その後、除去土壌は、径１００ｍｍ超過、径２０ｍｍ超１００ｍｍ以下、径２０ｍｍ以下に分別される。この分別を適切に機能させるために、受入・分別処理施設では、改質材を添加している。従って、分級処理の対象となる放射能汚染土壌には、改質材が混入することになる。
【0006】
従来技術では、改質材が混入した放射能汚染土壌から細粒子分を充分に除去できないという課題がある。このような課題を解決する方法としては、例えば、従来技術の分級機の後段に、砂分表面から細粒子分を除去することができる機器（アトリッションスクラバ・フローテーション等。以下、「高度分級機」とする。）を配置して処理する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０１３－１７８１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献１の高度分級機を用いた分級処理は、イニシャルコスト及びランニングコストがかかる分、処理費用が高くなる。従って、安価な費用で、砂分中から細粒子分を除去することで放射能濃度を低下させ（除染率を向上させ）、高度分級機による分級処理を必要とする砂の量を少なくする方法が求められている。すなわち、「高度分級機による分級処理よりも安価な方法で、砂分表面に固着した細粒子分を除去し、除染率を改善し、高度分級機で分級処理する必要のある土砂の量を減らすこと」が重要となる。
【0009】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、除染率を高められる汚染土壌の洗浄分級処理システム及び汚染土壌の洗浄分級処理方法を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記目的を達成するために、本発明に係る汚染土壌の洗浄分級処理システムは、水を添加した汚染土壌を解砕する解砕機と、解砕した前記汚染土壌と前記水との混合物を分級処理し、礫を分離したスラリー状の土砂とする湿式ふるい機と、前記スラリー状の土砂を、砂分と細粒子分とに分級処理する分級機と、前記分級機の前段に設けられ、前記汚染土壌に陽イオンを添加する陽イオン添加機と、前記湿式ふるい機の後段で、かつ、前記分級機の前段に設けられた、コリジョンジェット（登録商標）処理装置と、を備える。
【0011】
本発明に係る汚染土壌の洗浄分級処理システムによれば、分級機の前段に陽イオン添加機を配置し、さらに、湿式ふるい機の後段で、かつ、分級機の前段にコリジョンジェット処理装置を配置し、分級機で分級処理する前に、汚染土壌に陽イオンを添加して、砂分に対する細粒子分の密着力を低下させるとともに、コリジョンジェット処理により、砂分の表面に固着した細粒子分を効率的に剥がすことができる。加えて、未解砕の粘土塊を解砕することができる。このため、得られる砂分の除染率を高めることができる。その結果、高度分級機で分級処理する必要のある土砂の量を減らすことができる。
【0012】
また、本発明に係る汚染土壌の洗浄分級処理方法は、水を添加した汚染土壌を解砕する第１工程と、解砕した前記汚染土壌と前記水との混合物を分級処理し、礫を分離したスラリー状の土砂とする第２工程と、前記スラリー状の土砂を、砂分と細粒子分とに分級処理する第３工程と、前記第３工程までに、前記汚染土壌に陽イオンを添加する第４工程と、前記第３工程と前記第４工程との間に、前記スラリー状の土砂にコリジョンジェット処理を施す第５工程と、を有する。
【0013】
本発明に係る汚染土壌の洗浄分級処理方法によれば、第３工程までに第４工程を設け、さらに、第３工程と第４工程との間に第５工程を設け、第３工程で分級処理する前に、汚染土壌に陽イオンを添加して、砂分に対する細粒子分の密着力を低下させるとともに、コリジョンジェット処理により、砂分の表面に固着した細粒子分を効率的に剥がすことができる。加えて、未解砕の粘土塊を解砕することができる。このため、得られる砂分の除染率を高めることができる。その結果、高度分級機で分級処理する必要のある土砂の量を減らすことができる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、得られる砂分の除染率を高められる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
［汚染土壌の洗浄分級処理システム］
本発明の汚染土壌の洗浄分級処理システム（以下、「洗浄分級処理システム」と略す。）は、解砕機と、湿式ふるい機と、分級機と、コリジョンジェット処理装置と、陽イオン添加機とを備える。以下、本発明の洗浄分級処理システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
本発明の汚染土壌の洗浄分級処理システム（以下、「洗浄分級処理システム」と略す。）は、解砕機と、湿式ふるい機と、分級機と、コリジョンジェット処理装置と、陽イオン添加機とを備える。以下、本発明の洗浄分級処理システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。
【0017】
図１の洗浄分級処理システム１は、供給源１００と、解砕機１０と、湿式ふるい機２０と、中継槽６０と、コリジョンジェット処理装置５０と、分級機３０と、凝集沈殿装置７０と、加圧式濾過装置８０と、をこの順に備える。洗浄分級処理システム１は、解砕機１０の前段に汚染土壌に陽イオンを添加する第１陽イオン添加機４１を備える。洗浄分級処理システム１は、湿式ふるい機２０の後段、かつ、中継槽６０の前段に、汚染土壌に陽イオンを添加する第２陽イオン添加機４２を備える。
【0018】
本実施形態の洗浄分級処理システム１は、セシウム等の放射性物質により汚染された汚染土壌Ａ１を洗浄分級するシステムである。
本実施形態では、供給源１００から搬送された汚染土壌Ａ１は、図示しない受入・分別処理施設（前処理施設）で粒径別、濃度別に分別された後に、図示しない洗浄分級施設において洗浄分級され、放射能濃度が８０００Ｂｑ／ｋｇ以下の土壌とされ、放射能濃度が８０００Ｂｑ／ｋｇを超える汚染土壌とに分別される。
本実施形態では、供給源１００から搬送された汚染土壌Ａ１は、図示しない受入・分別処理施設（前処理施設）で粒径別、濃度別に分別された後に、図示しない洗浄分級施設において洗浄分級され、放射能濃度が８０００Ｂｑ／ｋｇ以下の土壌とされ、放射能濃度が８０００Ｂｑ／ｋｇを超える汚染土壌とに分別される。
【0019】
受入・分別処理施設では、ふるいによって原土を粒径別に分別している。このとき、ふるいの目詰まりを防止するために原土に吸水性高分子ポリマー等を含む改質材を投入している。このため、本実施形態の洗浄分級処理システム１において洗浄分級される汚染土壌Ａ１には、吸水性高分子ポリマー等を含む改質材が含まれている。また、本実施形態の洗浄分級処理システム１では、汚染土壌Ａ１としては、受入・分別処理施設にて分別された径２０ｍｍ以下のものを処理対象とする。
【0020】
（供給源１００）
供給源１００は、受入・分別処理施設で分別された汚染土壌Ａ１を解砕機１０に供給する。供給源１００としては、特に限定されず、例えば、汚染土壌Ａ１を運搬する輸送車両や、輸送機等が挙げられる。
供給源１００は、受入・分別処理施設で分別された汚染土壌Ａ１を解砕機１０に供給する。供給源１００としては、特に限定されず、例えば、汚染土壌Ａ１を運搬する輸送車両や、輸送機等が挙げられる。
【0021】
（第１陽イオン添加機４１）
第１陽イオン添加機４１は、水を添加した汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加する。第１陽イオン添加機４１は、解砕機１０よりも前段（供給源１００側）で汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加する。第１陽イオン添加機４１としては、特に限定されず、陽イオンＩを含有する薬剤を収容する容器等が挙げられる。
第１陽イオン添加機４１は、解砕機１０にて汚染土壌Ａ１を解砕する前に、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加して、砂分Ａ５に対する細粒子分Ａ６の密着力を低下させる。
細粒子分Ａ６は、放射能濃度が高いため、砂分Ａ５から細粒子分Ａ６を剥がすことで、砂分Ａ５の除染率を高めることができる。
第１陽イオン添加機４１は、水を添加した汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加する。第１陽イオン添加機４１は、解砕機１０よりも前段（供給源１００側）で汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加する。第１陽イオン添加機４１としては、特に限定されず、陽イオンＩを含有する薬剤を収容する容器等が挙げられる。
第１陽イオン添加機４１は、解砕機１０にて汚染土壌Ａ１を解砕する前に、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加して、砂分Ａ５に対する細粒子分Ａ６の密着力を低下させる。
細粒子分Ａ６は、放射能濃度が高いため、砂分Ａ５から細粒子分Ａ６を剥がすことで、砂分Ａ５の除染率を高めることができる。
【0022】
陽イオンＩとしては、２価の陽イオンでもよいし、１価の陽イオンでもよいが、汚染土壌Ａ１に含まれる改質材を無力化しやすいことから、２価の陽イオンが好ましい。２価の陽イオンとしては、マグネシウムイオン、カルシウムイオン等のアルカリ土類金属のイオンが挙げられる。１価の陽イオンとしては、カリウムイオン、ナトリウムイオン等のアルカリ金属のイオンが挙げられる。
陽イオンＩを含む陽イオン源としては、例えば、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等の薬剤が挙げられる。
陽イオンＩを含む陽イオン源としては、例えば、塩化マグネシウム、塩化カルシウム等の薬剤が挙げられる。
【0023】
（解砕機１０）
解砕機１０は、水Ｗ及び陽イオンＩを添加した汚染土壌Ａ１を解砕して、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２とする装置である。汚染土壌Ａ１の解砕物は、礫Ａ３（径２ｍｍ超）と、砂分Ａ５（径０．０７５ｍｍ超２ｍｍ以下）と、細粒子分Ａ６（径０．０７５ｍｍ以下のシルトと粘土）とを含む。
解砕機１０としては、特に限定されず、例えば、水Ｗ及び陽イオンＩの存在下にて、塊になった汚染土壌Ａ１を砕くことができればよく、従来公知の解砕機等が挙げられる。
解砕機１０は、水Ｗ及び陽イオンＩを添加した汚染土壌Ａ１を解砕して、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２とする装置である。汚染土壌Ａ１の解砕物は、礫Ａ３（径２ｍｍ超）と、砂分Ａ５（径０．０７５ｍｍ超２ｍｍ以下）と、細粒子分Ａ６（径０．０７５ｍｍ以下のシルトと粘土）とを含む。
解砕機１０としては、特に限定されず、例えば、水Ｗ及び陽イオンＩの存在下にて、塊になった汚染土壌Ａ１を砕くことができればよく、従来公知の解砕機等が挙げられる。
【0024】
（湿式ふるい機２０）
湿式ふるい機２０は、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２を分級処理し、礫Ａ３を分離したスラリー状の土砂Ａ４とする装置である。このスラリー状の土砂Ａ４には、汚染土壌Ａ１の解砕物の一部が含まれる。即ち、スラリー状の土砂Ａ４には、汚染土壌Ａ１が含まれる。湿式ふるい機２０としては、異物を選別して、礫・粗砂等の礫Ａ３とそれ以外のスラリー状の土砂Ａ４とに分級することができる装置であれば特に限定されないが、例えば、振動ふるい機が挙げられる。湿式ふるい機２０は、内部に網面を備える。
湿式ふるい機２０は、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２を分級処理し、礫Ａ３を分離したスラリー状の土砂Ａ４とする装置である。このスラリー状の土砂Ａ４には、汚染土壌Ａ１の解砕物の一部が含まれる。即ち、スラリー状の土砂Ａ４には、汚染土壌Ａ１が含まれる。湿式ふるい機２０としては、異物を選別して、礫・粗砂等の礫Ａ３とそれ以外のスラリー状の土砂Ａ４とに分級することができる装置であれば特に限定されないが、例えば、振動ふるい機が挙げられる。湿式ふるい機２０は、内部に網面を備える。
【0025】
（第２陽イオン添加機４２）
第２陽イオン添加機４２は、中継槽６０の前段（湿式ふるい機２０の後段）で、スラリー状の土砂Ａ４に陽イオンＩを添加する。第２陽イオン添加機４２を備えることで、除染率をさらに高めることができる。
このように、洗浄分級処理システムは、第２陽イオン添加機４２を備えることが好ましい。
第２陽イオン添加機４２は、中継槽６０の前段（湿式ふるい機２０の後段）で、スラリー状の土砂Ａ４に陽イオンＩを添加する。第２陽イオン添加機４２を備えることで、除染率をさらに高めることができる。
このように、洗浄分級処理システムは、第２陽イオン添加機４２を備えることが好ましい。
【0026】
第２陽イオン添加機４２は、第１陽イオン添加機４１と同様である。
第２陽イオン添加機４２からスラリー状の土砂Ａ４に添加する陽イオンＩは、第１陽イオン添加機４１から添加する陽イオンＩと同様である。
第２陽イオン添加機４２からスラリー状の土砂Ａ４に添加する陽イオン源としては、第１陽イオン添加機４１から汚染土壌Ａ１に添加する陽イオン源と同様の薬剤が挙げられる。
第２陽イオン添加機４２からスラリー状の土砂Ａ４に添加する陽イオンＩは、第１陽イオン添加機４１から添加する陽イオンＩと同様である。
第２陽イオン添加機４２からスラリー状の土砂Ａ４に添加する陽イオン源としては、第１陽イオン添加機４１から汚染土壌Ａ１に添加する陽イオン源と同様の薬剤が挙げられる。
【0027】
（中継槽６０）
中継槽６０としては、送液機を有する水槽等が挙げられる。送液機としては、スラリー状の土砂Ａ４を水Ｗとともに吸い上げるサンドポンプ等が挙げられる。水槽としては、スラリー状の土砂Ａ４を貯留できれば特に限定されず、例えば、コンクリート製の容器等が挙げられる。スラリー状の土砂Ａ４をサンドポンプで水槽へ送液し、水槽内でスラリー状の土砂Ａ４を撹拌する。スラリー状の土砂Ａ４は、サンドポンプ内の乱流によって加えられる剪断力と、水槽内で撹拌されることにより加えられる剪断力とにより、砂分Ａ５の表面に固着した細粒子分Ａ６を効率的に剥がすことができる。
中継槽６０としては、送液機を有する水槽等が挙げられる。送液機としては、スラリー状の土砂Ａ４を水Ｗとともに吸い上げるサンドポンプ等が挙げられる。水槽としては、スラリー状の土砂Ａ４を貯留できれば特に限定されず、例えば、コンクリート製の容器等が挙げられる。スラリー状の土砂Ａ４をサンドポンプで水槽へ送液し、水槽内でスラリー状の土砂Ａ４を撹拌する。スラリー状の土砂Ａ４は、サンドポンプ内の乱流によって加えられる剪断力と、水槽内で撹拌されることにより加えられる剪断力とにより、砂分Ａ５の表面に固着した細粒子分Ａ６を効率的に剥がすことができる。
【0028】
なお、洗浄分級処理システム１における中継槽６０は、１個でもよいし、２個以上でもよい。中でも、２個以上の中継槽を多段階で備えることが好ましい。中継槽を多段階で備えることにより、除染率をより高めることができる。
中継槽の数は、例えば、２個～１０個が好ましく、３個～８個がより好ましい。中継槽の数が上記下限値以上であると、除染率をより高められる。中継槽の数が上記上限値以下であると、洗浄分級処理システムをコンパクトにしやすく、コスト面で有利である。
中継槽の数は、例えば、２個～１０個が好ましく、３個～８個がより好ましい。中継槽の数が上記下限値以上であると、除染率をより高められる。中継槽の数が上記上限値以下であると、洗浄分級処理システムをコンパクトにしやすく、コスト面で有利である。
【0029】
（コリジョンジェット処理装置５０）
コリジョンジェット処理装置５０は、スラリー状の土砂Ａ４を水中サンドポンプにより吸い上げ、圧縮空気とともにノズルから噴射させ、被衝突物に衝突させる。被衝突物としては、鉄、ステンレス等の金属板等が挙げられる。
コリジョンジェット処理装置５０としては、水中サンドポンプとコンプレッサーとノズルとを備え、ノズルの噴射口の先に鉄板を備える装置が挙げられる。被衝突物が金属板の場合、金属板の厚さは、特に限定されないが、例えば、５～２０ｍｍが好ましい。また、コリジョンジェット処理装置を多段階で備えることで、除染率をより高める効果を発揮できる。コリジョンジェット処理装置の数は、例えば、２個～５個が好ましい。コリジョンジェット処理装置の数が上記下限値以上であると、除染率をより高められる。コリジョンジェット処理装置の数が上記上限値以下であると、洗浄処理システムをコンパクトにしやすく、コスト面で有利である。
コリジョンジェット処理装置５０は、スラリー状の土砂Ａ４を水中サンドポンプにより吸い上げ、圧縮空気とともにノズルから噴射させ、被衝突物に衝突させる。被衝突物としては、鉄、ステンレス等の金属板等が挙げられる。
コリジョンジェット処理装置５０としては、水中サンドポンプとコンプレッサーとノズルとを備え、ノズルの噴射口の先に鉄板を備える装置が挙げられる。被衝突物が金属板の場合、金属板の厚さは、特に限定されないが、例えば、５～２０ｍｍが好ましい。また、コリジョンジェット処理装置を多段階で備えることで、除染率をより高める効果を発揮できる。コリジョンジェット処理装置の数は、例えば、２個～５個が好ましい。コリジョンジェット処理装置の数が上記下限値以上であると、除染率をより高められる。コリジョンジェット処理装置の数が上記上限値以下であると、洗浄処理システムをコンパクトにしやすく、コスト面で有利である。
【0030】
（分級機３０）
分級機３０は、スラリー状の土砂Ａ４を、砂分Ａ５と細粒子分Ａ６とに分級処理する。分級機３０としては、特に限定されず、例えば、沈降分離式分級機や、遠心分離式湿式分級機等が挙げられる。沈降分離式分級機は、スラリー状の土砂Ａ４内に上昇流を発生させ、早く沈む成分を砂分Ａ５、遅く沈む成分を細粒子分Ａ６とする。
遠心分離式湿式分級機は、例えば、円筒状に形成されるとともに、その底部が円錐形状に形成された容器からなり、スラリー状の土砂Ａ４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Ａ４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、スラリー状の土砂Ａ４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。
分級機３０は、スラリー状の土砂Ａ４を、砂分Ａ５と細粒子分Ａ６とに分級処理する。分級機３０としては、特に限定されず、例えば、沈降分離式分級機や、遠心分離式湿式分級機等が挙げられる。沈降分離式分級機は、スラリー状の土砂Ａ４内に上昇流を発生させ、早く沈む成分を砂分Ａ５、遅く沈む成分を細粒子分Ａ６とする。
遠心分離式湿式分級機は、例えば、円筒状に形成されるとともに、その底部が円錐形状に形成された容器からなり、スラリー状の土砂Ａ４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Ａ４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、スラリー状の土砂Ａ４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。
【0031】
（凝集沈殿装置７０）
凝集沈殿装置７０は、分級機３０で分級処理した細粒子分Ａ６を凝集沈殿させて第１処理水ＴＷ１と沈殿汚泥Ａ７とに分離する。凝集沈殿装置７０としては、細粒子分Ａ６を含む懸濁水に凝集剤を添加、撹拌し、懸濁水中の微細な浮遊物を大きな沈殿汚泥Ａ７として沈殿させ、清澄な第１処理水ＴＷ１と沈殿汚泥Ａ７とに分離することができる装置であれば、特に限定されない。
凝集沈殿装置７０は、分級機３０で分級処理した細粒子分Ａ６を凝集沈殿させて第１処理水ＴＷ１と沈殿汚泥Ａ７とに分離する。凝集沈殿装置７０としては、細粒子分Ａ６を含む懸濁水に凝集剤を添加、撹拌し、懸濁水中の微細な浮遊物を大きな沈殿汚泥Ａ７として沈殿させ、清澄な第１処理水ＴＷ１と沈殿汚泥Ａ７とに分離することができる装置であれば、特に限定されない。
【0032】
（加圧式濾過装置８０）
加圧式濾過装置８０は、沈殿汚泥Ａ７を脱水処理して第２処理水ＴＷ２と濃縮残渣Ａ８とに分離する。加圧式濾過装置８０としては、例えば、公知の加圧式濾過装置（ベルトプレスやフィルタープレス）等であり、濾布等からなるフィルターとプレス機を備えたもの等が挙げられる。
加圧式濾過装置８０は、沈殿汚泥Ａ７を脱水処理して第２処理水ＴＷ２と濃縮残渣Ａ８とに分離する。加圧式濾過装置８０としては、例えば、公知の加圧式濾過装置（ベルトプレスやフィルタープレス）等であり、濾布等からなるフィルターとプレス機を備えたもの等が挙げられる。
【0033】
［汚染土壌の洗浄分級処理方法］
本発明の汚染土壌の洗浄分級処理方法（以下、「洗浄分級処理方法」と略す。）は、水を添加した汚染土壌を解砕する第１工程と、汚染土壌と水との混合物を分級処理し、礫を分離したスラリー状の土砂とする第２工程と、スラリー状の土砂を、砂分と細粒子分とに分級処理する第３工程と、第３工程までに、汚染土壌に陽イオンを添加する第４工程と、第３工程と第４工程との間に、スラリー状の土砂にコリジョンジェット処理を施す第５工程とを有する。
本実施形態の洗浄分級処理方法について、洗浄分級処理システム１を用いた洗浄分級処理方法を例にして説明する。
本発明の汚染土壌の洗浄分級処理方法（以下、「洗浄分級処理方法」と略す。）は、水を添加した汚染土壌を解砕する第１工程と、汚染土壌と水との混合物を分級処理し、礫を分離したスラリー状の土砂とする第２工程と、スラリー状の土砂を、砂分と細粒子分とに分級処理する第３工程と、第３工程までに、汚染土壌に陽イオンを添加する第４工程と、第３工程と第４工程との間に、スラリー状の土砂にコリジョンジェット処理を施す第５工程とを有する。
本実施形態の洗浄分級処理方法について、洗浄分級処理システム１を用いた洗浄分級処理方法を例にして説明する。
【0034】
図２に示すように、本実施形態による洗浄分級処理方法は、汚染土壌Ａ１を解砕する第１工程Ｓ１と、汚染土壌Ａ１と水Ｗとの混合物Ａ２を湿式ふるい機２０で分級処理し、礫Ａ３を分離したスラリー状の土砂Ａ４とする第２工程Ｓ２と、スラリー状の土砂Ａ４を、砂分Ａ５と細粒子分Ａ６とに分級処理する第３工程Ｓ３と、第１工程Ｓ１の前に、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加する第４ａ工程Ｓ４ａと、第３工程Ｓ３の前に、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加する第４ｂ工程Ｓ４ｂと、スラリー状の土砂Ａ４にコリジョンジェット処理を施す第５工程Ｓ５と、スラリー状の土砂Ａ４を送液し撹拌する第６工程Ｓ６と、細粒子分Ａ６を凝集沈殿させて第１処理水ＴＷ１と沈殿汚泥Ａ７とに分離する第７工程Ｓ７と、沈殿汚泥Ａ７を脱水処理して第２処理水ＴＷ２と濃縮残渣Ａ８とに分離する第８工程Ｓ８と、を有する。
【0035】
本実施形態の洗浄分級処理方法では、まず、汚染土壌Ａ１の重量、粒径、放射能濃度等に応じて算出された量の水Ｗを汚染土壌Ａ１に添加する。水Ｗの添加量は、汚染土壌Ａ１の重量に対して、例えば、３倍～１０倍の重量が好ましい。水Ｗの添加量が上記下限値以上であると、汚染土壌Ａ１を洗浄しやすい。水Ｗの添加量が上記上限値以下であると、洗浄分級処理システム１をコンパクトにしやすい。
【0036】
（第４ａ工程）
まず、第４ａ工程Ｓ４ａで、水Ｗを添加した汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加する。第１工程Ｓ１で汚染土壌Ａ１を解砕する前に、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加して、砂分Ａ５に対する細粒子分Ａ６の密着力を低下させる。
まず、第４ａ工程Ｓ４ａで、水Ｗを添加した汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加する。第１工程Ｓ１で汚染土壌Ａ１を解砕する前に、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩを添加して、砂分Ａ５に対する細粒子分Ａ６の密着力を低下させる。
【0037】
（第１工程）
第１工程Ｓ１では、所定量の水Ｗ及び陽イオンＩを添加した汚染土壌Ａ１を、解砕機１０で解砕する。汚染土壌Ａ１を、解砕機１０で解砕することにより、汚染土壌Ａ１を砕いて、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２が得られる。この際、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩが添加されているため、砂分Ａ５に対する細粒子分Ａ６の密着力が低下して、砂分Ａ５と細粒子分Ａ６とが分離しやすくなる。
第１工程Ｓ１では、所定量の水Ｗ及び陽イオンＩを添加した汚染土壌Ａ１を、解砕機１０で解砕する。汚染土壌Ａ１を、解砕機１０で解砕することにより、汚染土壌Ａ１を砕いて、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２が得られる。この際、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩが添加されているため、砂分Ａ５に対する細粒子分Ａ６の密着力が低下して、砂分Ａ５と細粒子分Ａ６とが分離しやすくなる。
【0038】
（第２工程）
第２工程Ｓ２では、第１工程Ｓ１で得られた、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２を湿式ふるい機２０でふるい分けし、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２に含まれる異物を選別して、礫Ａ３（例えば、有機物）等とそれ以外のスラリー状の土砂Ａ４とに分級する。礫Ａ３等を分離して除去しておくことにより、第６工程Ｓ６以降での処理効率を向上できる。
第２工程Ｓ２では、第１工程Ｓ１で得られた、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２を湿式ふるい機２０でふるい分けし、汚染土壌Ａ１の解砕物と水Ｗとの混合物Ａ２に含まれる異物を選別して、礫Ａ３（例えば、有機物）等とそれ以外のスラリー状の土砂Ａ４とに分級する。礫Ａ３等を分離して除去しておくことにより、第６工程Ｓ６以降での処理効率を向上できる。
【0039】
（第４ｂ工程）
第４ｂ工程Ｓ４ｂでは、第２工程Ｓ２で得られたスラリー状の土砂Ａ４に、陽イオンＩを添加する。スラリー状の土砂Ａ４には、汚染土壌Ａ１が含まれているため、第４ｂ工程Ｓ４ｂでは、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩが添加されることとなる。第４ｂ工程Ｓ４ｂを備えることで、砂分Ａ５に対する細粒子分Ａ６の密着力が低下して、本工程以降において、砂分Ａ５から細粒子分Ａ６を分離しやすくなる。
第４ｂ工程Ｓ４ｂでは、第２工程Ｓ２で得られたスラリー状の土砂Ａ４に、陽イオンＩを添加する。スラリー状の土砂Ａ４には、汚染土壌Ａ１が含まれているため、第４ｂ工程Ｓ４ｂでは、汚染土壌Ａ１に陽イオンＩが添加されることとなる。第４ｂ工程Ｓ４ｂを備えることで、砂分Ａ５に対する細粒子分Ａ６の密着力が低下して、本工程以降において、砂分Ａ５から細粒子分Ａ６を分離しやすくなる。
【0040】
（第６工程）
第６工程Ｓ６では、第４ｂ工程Ｓ４ｂを経たスラリー状の土砂Ａ４をサンドポンプで水槽へ送液し、水槽内でスラリー状の土砂Ａ４を撹拌する。スラリー状の土砂Ａ４は、サンドポンプ内の乱流によって加えられる剪断力と、水槽内で撹拌されることにより加えられる剪断力とにより、砂分Ａ５の表面に固着した細粒子分Ａ６を効率的に剥がすことができる。
第６工程Ｓ６では、第４ｂ工程Ｓ４ｂを経たスラリー状の土砂Ａ４をサンドポンプで水槽へ送液し、水槽内でスラリー状の土砂Ａ４を撹拌する。スラリー状の土砂Ａ４は、サンドポンプ内の乱流によって加えられる剪断力と、水槽内で撹拌されることにより加えられる剪断力とにより、砂分Ａ５の表面に固着した細粒子分Ａ６を効率的に剥がすことができる。
【0041】
後述する第３工程Ｓ３で、砂分Ａ５の表面から細粒子分Ａ６をより剥がしやすくする観点から、洗浄分級処理方法は、第６工程Ｓ６を２回以上行ってもよい。
【0042】
（第５工程）
第５工程Ｓ５では、第６工程Ｓ６を経たスラリー状の土砂Ａ４にコリジョンジェット処理を施す。スラリー状の土砂Ａ４にコリジョンジェット処理を施すと、サンドポンプ内での乱流発生による剪断力と、被衝突物への衝突とによって、砂分Ａ５の表面に固着した細粒子分Ａ６を効率的に剥がせる。このため、砂分Ａ５の除染率を高めることができる。
第５工程Ｓ５では、第６工程Ｓ６を経たスラリー状の土砂Ａ４にコリジョンジェット処理を施す。スラリー状の土砂Ａ４にコリジョンジェット処理を施すと、サンドポンプ内での乱流発生による剪断力と、被衝突物への衝突とによって、砂分Ａ５の表面に固着した細粒子分Ａ６を効率的に剥がせる。このため、砂分Ａ５の除染率を高めることができる。
【0043】
（第３工程）
第３工程Ｓ３では、第５工程Ｓ５でコリジョンジェット処理が施されたスラリー状の土砂Ａ４を分級処理して、砂分Ａ５と細粒子分Ａ６とに分ける。このとき砂分Ａ５及び細粒子分Ａ６には、放射性物質が含まれている。
そして、放射性物質は細粒子分Ａ６に多く付着、吸着しているため、第３工程Ｓ３で分級処理して、細粒子分Ａ６を除去することで、多くの放射性物質を洗浄処理土から除去できる。この分級の処理回数は、１回以上であればよく、２回以上行ってもよい。
第３工程Ｓ３では、第５工程Ｓ５でコリジョンジェット処理が施されたスラリー状の土砂Ａ４を分級処理して、砂分Ａ５と細粒子分Ａ６とに分ける。このとき砂分Ａ５及び細粒子分Ａ６には、放射性物質が含まれている。
そして、放射性物質は細粒子分Ａ６に多く付着、吸着しているため、第３工程Ｓ３で分級処理して、細粒子分Ａ６を除去することで、多くの放射性物質を洗浄処理土から除去できる。この分級の処理回数は、１回以上であればよく、２回以上行ってもよい。
【0044】
（第７工程）
第７工程Ｓ７では、凝集沈殿装置７０を用いて、第３工程Ｓ３で分級処理した細粒子分Ａ６を含む懸濁水に凝集剤を添加、撹拌し、懸濁水中の微細な浮遊物を大きな沈殿汚泥Ａ７として沈殿させ、清澄な第１処理水ＴＷ１と沈殿汚泥Ａ７とに分離する。このとき、細粒子分Ａ６が放射性物質（処理溶液中の放射性セシウム等）を吸着し、凝集沈殿により沈殿汚泥Ａ７となる。第１処理水ＴＷ１は、適宜適切な処理を施された後、水Ｗとして再利用可能である。
第７工程Ｓ７では、凝集沈殿装置７０を用いて、第３工程Ｓ３で分級処理した細粒子分Ａ６を含む懸濁水に凝集剤を添加、撹拌し、懸濁水中の微細な浮遊物を大きな沈殿汚泥Ａ７として沈殿させ、清澄な第１処理水ＴＷ１と沈殿汚泥Ａ７とに分離する。このとき、細粒子分Ａ６が放射性物質（処理溶液中の放射性セシウム等）を吸着し、凝集沈殿により沈殿汚泥Ａ７となる。第１処理水ＴＷ１は、適宜適切な処理を施された後、水Ｗとして再利用可能である。
【0045】
（第８工程）
第８工程Ｓ８では、加圧式濾過装置８０を用いて、沈殿汚泥Ａ７を脱水処理して第２処理水ＴＷ２と濃縮残渣Ａ８とに分離する。第２処理水ＴＷ２は、適宜適切な処理を施された後、水Ｗとして再利用可能である。濃縮残渣Ａ８は、熱処理や化学処理を行う熱処理施設等や最終処分場にて処分される。
第８工程Ｓ８では、加圧式濾過装置８０を用いて、沈殿汚泥Ａ７を脱水処理して第２処理水ＴＷ２と濃縮残渣Ａ８とに分離する。第２処理水ＴＷ２は、適宜適切な処理を施された後、水Ｗとして再利用可能である。濃縮残渣Ａ８は、熱処理や化学処理を行う熱処理施設等や最終処分場にて処分される。
【0046】
本実施形態の洗浄分級処理システム１によれば、コリジョンジェット処理装置５０を備えるため、サンドポンプの剪断力と、被衝突物への衝突とにより、砂分Ａ５から細粒子分Ａ６を効率的に剥がせる。このため、汚染土壌Ａ１の除染率を高められる。
本実施形態の洗浄分級処理システム１によれば、第１陽イオン添加機４１及び第２陽イオン添加機４２を備えるため、砂分Ａ５に固着した細粒子分Ａ６をより剥がしやすくできる。
本実施形態の洗浄分級処理システム１によれば、中継槽６０を備えるため、サンドポンプによる剪断力と、水槽内での撹拌力によって、砂分Ａ５に固着した細粒子分Ａ６をより剥がしやすくできる。
本実施形態の洗浄分級処理システム１によれば、第１陽イオン添加機４１及び第２陽イオン添加機４２を備えるため、砂分Ａ５に固着した細粒子分Ａ６をより剥がしやすくできる。
本実施形態の洗浄分級処理システム１によれば、中継槽６０を備えるため、サンドポンプによる剪断力と、水槽内での撹拌力によって、砂分Ａ５に固着した細粒子分Ａ６をより剥がしやすくできる。
【0047】
本実施形態の汚染土壌の洗浄分級処理方法によれば、第５工程Ｓ５を有するため、サンドポンプの剪断力と、被衝突物への衝突とにより、砂分Ａ５から細粒子分Ａ６を効率的に剥がせる。このため、汚染土壌Ａ１の除染率を高められる。
本実施形態の洗浄分級処理方法によれば、第４ａ工程Ｓ４ａ及び第４ｂ工程Ｓ４ｂを有するため、砂分Ａ５に固着した細粒子分Ａ６をより剥がしやすくできる。
本実施形態の洗浄分級処理方法によれば、第６工程Ｓ６を有するため、サンドポンプによる剪断力と、水槽内での撹拌力によって、砂分Ａ５に固着した細粒子分Ａ６をより剥がしやすくできる。
本実施形態の洗浄分級処理方法によれば、第４ａ工程Ｓ４ａ及び第４ｂ工程Ｓ４ｂを有するため、砂分Ａ５に固着した細粒子分Ａ６をより剥がしやすくできる。
本実施形態の洗浄分級処理方法によれば、第６工程Ｓ６を有するため、サンドポンプによる剪断力と、水槽内での撹拌力によって、砂分Ａ５に固着した細粒子分Ａ６をより剥がしやすくできる。
【0048】
以上、本発明の汚染土壌の洗浄分級処理システム及び汚染土壌の洗浄分級処理方法について説明したが、本発明は上記の実施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。
洗浄分級処理システム１は、コリジョンジェット処理装置５０の直前に中継槽６０が設けられている。しかし、本発明の洗浄分級処理システムは、中継槽６０が設けられていなくてもよい。コリジョンジェット処理の効率をより高められることから、洗浄分級処理システムは、中継槽６０が設けられていることが好ましい。
洗浄分級処理システム１は、第１陽イオン添加機４１と第２陽イオン添加機４２とを備える。しかし、本発明の洗浄分級処理システムは、分級機３０の前段に陽イオン添加機が設けられていればよく、第１陽イオン添加機４１及び第２陽イオン添加機４２のいずれか一方のみでもよく、コリジョンジェット処理装置５０の後段に陽イオン添加機が設けられていてもよい。ただし、より多くの細粒子分を砂分から剥がすことができることから、洗浄分級処理システムは、コリジョンジェット処理装置５０の前段に陽イオン添加機を備えることが好ましく、第１陽イオン添加機４１と第２陽イオン添加機４２とを備えることがより好ましい。
処理対象とする汚染土壌Ａ１に改質材が含まれていれば、重金属汚染の場合においても本発明を適用可能である。
洗浄分級処理システム１は、コリジョンジェット処理装置５０の直前に中継槽６０が設けられている。しかし、本発明の洗浄分級処理システムは、中継槽６０が設けられていなくてもよい。コリジョンジェット処理の効率をより高められることから、洗浄分級処理システムは、中継槽６０が設けられていることが好ましい。
洗浄分級処理システム１は、第１陽イオン添加機４１と第２陽イオン添加機４２とを備える。しかし、本発明の洗浄分級処理システムは、分級機３０の前段に陽イオン添加機が設けられていればよく、第１陽イオン添加機４１及び第２陽イオン添加機４２のいずれか一方のみでもよく、コリジョンジェット処理装置５０の後段に陽イオン添加機が設けられていてもよい。ただし、より多くの細粒子分を砂分から剥がすことができることから、洗浄分級処理システムは、コリジョンジェット処理装置５０の前段に陽イオン添加機を備えることが好ましく、第１陽イオン添加機４１と第２陽イオン添加機４２とを備えることがより好ましい。
処理対象とする汚染土壌Ａ１に改質材が含まれていれば、重金属汚染の場合においても本発明を適用可能である。
【符号の説明】
【0049】
１…汚染土壌の洗浄分級処理システム、１０…解砕機、２０…湿式ふるい機、３０…分級機、４１…第１陽イオン添加機、４２…第２陽イオン添加機、５０…コリジョンジェット処理装置、６０…中継槽、７０…凝集沈殿装置、８０…加圧式濾過装置、１００…供給源、Ｗ…水、Ａ１…汚染土壌、Ａ２…汚染土壌の解砕物と水との混合物、Ａ３…礫、Ａ４…スラリー状の土砂、Ａ５…砂分、Ａ６…細粒子分、Ａ７…沈殿汚泥、Ａ８…濃縮残渣、Ｉ…陽イオン、ＴＷ１…第１処理水、ＴＷ２…第２処理水、Ｓ１…第１工程、Ｓ２…第２工程、Ｓ３…第３工程、Ｓ４ａ…第４ａ工程、Ｓ４ｂ…第４ｂ工程、Ｓ５…第５工程、Ｓ６…第６工程、Ｓ７…第７工程、Ｓ８…第８工程
【図1】
【図2】