JP2013169504A - Contaminated soil treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性物質または重金属が蓄積した汚染土壌から放射性物質または重金属を分離するための技術に関する。 The present invention relates to a technique for separating radioactive substances or heavy metals from contaminated soil in which radioactive substances or heavy metals are accumulated.
放射性物質に汚染された土壌から放射性物質を効率良くかつ安全に分離するための技術は確立されていない。汚染土壌から放射性物質を効率良く分離できれば、例えば地表から剥ぎ取った土壌の多くを元の場所に埋め戻すことができる。また、放射性物質を含有する汚染物を大きく減容することになるので、保管スペースもその分小さくて済む。 Techniques for efficiently and safely separating radioactive materials from soil contaminated with radioactive materials have not been established. If radioactive substances can be efficiently separated from contaminated soil, for example, much of the soil removed from the ground surface can be backfilled in its original location. Further, since the volume of contaminants containing radioactive substances is greatly reduced, the storage space can be reduced accordingly.
一方で、技術分野は異なるが、本発明者は、下水処理場に流入した沈砂を洗浄するための装置を開発している(例えば、特許文献1、2参照)。特許文献1、2に記載された沈砂の洗浄処理装置は、沈砂を含む汚水が投入される処理槽、処理槽内に縦向きに設けられ空気が供給される浮上用パイプ、浮上用パイプの中を上昇流により上昇する多数の分離促進ピース、などを具備してなる装置である。処理槽内に投入された沈砂を含む汚水は、浮上用パイプ内に空気が供給されることで、分離促進ピース・空気・洗浄水により当該浮上用パイプ内で攪拌洗浄される。この攪拌洗浄により、沈砂中に混在している比重の小さいSS分は分離し、処理槽の上部から排出される。
On the other hand, although the technical field is different, the present inventor has developed an apparatus for cleaning the sand settling into the sewage treatment plant (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
土壌に含まれる粘土は、放射性物質や重金属を吸着する(粘土を構成する粘土鉱物の層間にこれら物質を強固に保持固定する)性質を持っていることが知られている。そのため、放射性物質を吸着した粘土を土壌から分離することができれば、放射性物質は粘土とともに土壌から分離される。ここで、特許文献1、2に記載されたような沈砂の洗浄処理装置に汚染土壌を投入することで放射性物質を吸着した粘土を土壌から分離することはある程度可能であると考えられる。
It is known that clay contained in soil has a property of adsorbing radioactive substances and heavy metals (holding and fixing these substances firmly between layers of clay minerals constituting the clay). Therefore, if the clay which adsorb | sucked the radioactive substance can be isolate | separated from soil, a radioactive substance will be isolate | separated from soil with clay. Here, it is considered that it is possible to some extent to separate the clay adsorbed with the radioactive material from the soil by introducing the contaminated soil into a sedimentation washing apparatus as described in
しかしながら、粘土の粒径は小さいため、特許文献1、2に記載された洗浄処理装置を用いても、土壌から粘土を効率良く分離することは難しい。また、放射性物質は、粘土に吸着しているだけでなく、土壌に含まれる砂、礫などの粒子の表面に付着しているものもある。したがって、土壌に含まれる砂、礫などの粒子の表面から放射性物質をはがしてやらなければならないが、特許文献1、2に記載された洗浄処理装置ではその能力が不十分である。しかも、下水に含まれる沈砂の粒径は2mm程度のものが多く粒径のばらつきは比較的小さい。これに対して土壌には、粒径が2mmを超える礫が含まれることがほとんどであり、また前記したように粘土の粒径は小さく、すなわち土壌を構成する粒子の粒径にはばらつきがある。
However, since the particle size of clay is small, it is difficult to efficiently separate clay from soil even when using the cleaning treatment apparatus described in
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、放射性物質(または重金属)に汚染された土壌から放射性物質(または重金属)を効率良くかつ安全に分離することができる構造を備えた汚染土壌処理装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the problem to be solved is to efficiently and safely separate the radioactive substance (or heavy metal) from the soil contaminated with the radioactive substance (or heavy metal). It is providing the contaminated soil processing apparatus provided with the structure which can do.
本発明は、粘土を含有し放射性物質または重金属が蓄積した汚染土壌から放射性物質または重金属を分離するための汚染土壌処理装置である。この汚染土壌処理装置は、前記汚染土壌が投入され底から処理済土壌が排出される本体容器と、上下端がいずれも開口とされ前記本体容器内に縦向きに配置された第1揚土管と、上下端がいずれも開口とされ前記第1揚土管の下端部に一部が挿入された状態で前記本体容器内の底部に縦向きに配置された前記第1揚土管よりも径の小さい第2揚土管と、前記第1揚土管に空気を供給するための第1空気供給管と、前記第2揚土管に空気を供給するための第2空気供給管と、前記第2揚土管よりも下方の前記本体容器内の底部に空気を供給するための第3空気供給管と、前記第2揚土管よりも下方の前記本体容器内の底部に水を供給するための給水管と、を備えることを特徴とする。 The present invention is a contaminated soil treatment apparatus for separating radioactive substances or heavy metals from contaminated soil containing clay and containing radioactive substances or heavy metals. The contaminated soil treatment apparatus includes a main body container into which the contaminated soil is introduced and treated soil is discharged from the bottom, and a first earthen pipe that is open in the upper and lower ends and arranged vertically in the main body container. The upper and lower ends are both open and partly inserted into the lower end of the first earthing pipe, and the first earthing pipe having a smaller diameter than the first earthing pipe disposed vertically at the bottom of the main body container. 2 than the 2nd earthing pipe, the 1st air supply pipe for supplying air to the 1st earthing pipe, the 2nd air supply pipe for supplying air to the 2nd earthing pipe, and the 2nd earthing pipe A third air supply pipe for supplying air to the bottom part in the lower main body container; and a water supply pipe for supplying water to the bottom part in the main body container below the second earthing pipe. It is characterized by that.
本発明によると、放射性物質(または重金属)に汚染された土壌から放射性物質(または重金属)を効率良くかつ安全に分離することができる。 According to the present invention, radioactive substances (or heavy metals) can be efficiently and safely separated from soil contaminated with radioactive substances (or heavy metals).
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、粘土を含有する土壌だけでなく、粘土を含有する瓦礫(破壊された建造物の破片など)にも適用することができる。すなわち、瓦礫を除染対象物とすることも可能である。瓦礫の寸法が大きい場合には、前処理として所定の粒径(寸法)以下にまで瓦礫を破砕し、破砕した瓦礫を本発明の汚染土壌処理装置に投入することで、汚染された瓦礫から放射性物質などを除去することができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention can be applied not only to soil containing clay, but also to rubble containing clay (debris of a destroyed building, etc.). That is, debris can be used as a decontamination target. When the size of rubble is large, the rubble is crushed to a predetermined particle size (dimension) or less as a pretreatment, and the crushed rubble is put into the contaminated soil treatment apparatus of the present invention, so that the radioactive material from the contaminated rubble is radioactive. Substances can be removed.
また、以下では、放射性物質のうちのセシウムを分離除去対象物質として説明しているが、本発明によれば、セシウム以外の放射性物質、例えば、コバルト、ストロンチウムなどを土壌などから除去することもできるし、鉛、ヒ素、水銀などの重金属を除去することもできる。 In the following description, cesium of radioactive substances is described as a substance to be separated and removed. However, according to the present invention, radioactive substances other than cesium, such as cobalt and strontium, can also be removed from soil or the like. In addition, heavy metals such as lead, arsenic, and mercury can be removed.
(汚染土壌処理装置の構成)
図1〜4を参照しつつ本発明の第1実施形態に係る汚染土壌処理装置100について説明する。図1に示すように、本実施形態の汚染土壌処理装置100は、本体容器1、揚土管(第1揚土管2、第2揚土管3)、空気供給管(第1空気供給管4、第2空気供給管5、第3空気供給管6)、給水管7、排水管8などを備えている。
(Configuration of contaminated soil treatment equipment)
A contaminated
(本体容器)
本体容器1は、角形の容器とされており、その下部は鉛直下方向に向かうにつれて徐々に容積が小さくなる逆四角錐形とされている。すなわち、本体容器1は、投入部1aを除いて鉛直方向において平断面積がほぼ一定の本体部21と、鉛直下方向に向かうにつれて徐々に容積が小さくなる逆四角錐形の下部22とからなる。なお、本体容器を円筒形の容器とし、その下部を鉛直下方向に向かうにつれて徐々に容積が小さくなる逆円錐形としてもよい。本体容器1の側面であってその上端部には汚染土壌の投入部1aが設けられている。また、本体容器1の底には処理済土壌の排出管13が鉛直下向きに取り付けられている。投入部1aの上端に設けられた投入口1bから本体容器1内へ汚染土壌は下向きに投入される。
(Main body container)
The main body container 1 is a rectangular container, and its lower part is an inverted quadrangular pyramid whose volume gradually decreases as it goes vertically downward. That is, the main body container 1 includes a
本体容器1の本体部21の側面には、複数の排水管8(8a〜8e)が向きを水平にして取り付けられている。本実施形態では、3本の排水管8a〜8cが相互に高さを変えて投入部1aとは反対側の本体部21の側面に取り付けられ、2本の排水管8d・8eが相互に高さを変えて投入部1a側の本体部21の側面に取り付けられている。排水管8d・8eは、投入部1aの下方に位置する。また、排水管8b・8cの取り付け高さと、これらに対向配置された排水管8d・8eの取り付け高さとは同じとされている。これら複数の排水管8(8a〜8e)により、本体部21内の任意のレベル(高さ)から排水可能となっている。なお、本体容器1に取り付ける排水管は、複数である必要は必ずしもなく、1本であってもよい(本体容器1からの排水箇所が1箇所であってもよい)。
A plurality of drain pipes 8 (8a to 8e) are attached to the side surface of the
また、排水管8a〜8eには、それぞれに電動排水弁14が取り付けられている。電動排水弁14はいずれも開度調整可能な弁である。すなわち、電動排水弁14の開度を調製することで排水量の調整が可能となっている。なお、排水管8a〜8eに取り付ける排水弁は、空気作動弁であってもよいし、手動弁であってもよい。また、電動弁のような自動弁とする場合、必ずしも開度調整可能な弁とする必要はない。
Moreover, the
本体容器1の底に取り付けられた排出管13には、向きを水平にして給水管7が取り付けられている。この給水管7により、第2揚土管3よりも下方の本体容器1内の底部に水を供給することができる。給水管7には、例えば、電動弁のような自動弁(不図示)が取り付けられる。
A
また、本体容器1の底に取り付けられた排出管13には、向きを水平にして第3空気供給管6が給水管7とともに取り付けられている。この第3空気供給管6により、第2揚土管3よりも下方の本体容器1内の底部に空気を供給することができる。第3空気供給管6には、例えば、電動弁のような自動弁(不図示)が取り付けられる。ここで、本実施形態において、第3空気供給管6の空気吐出口6aは、その向き(空気吐出方向)が水平にされている。ただし、必ずしも空気吐出口6aの向き水平である必要はない。
A third air supply pipe 6 is attached to the
給水管7および第3空気供給管6が排出管13に接続する位置よりも下流側の排出管13部分には電動排出弁15が取り付けられている。電動排出弁15を開にすることで、本体容器1の底から処理済土壌が排出される。排出された処理済土壌は、その放射線量が所定値以下であることを確認された後に、例えばコンテナ51で運ばれ、埋戻しなどされる。なお、排出管13に取り付ける排出弁は、空気作動弁であってもよいし、手動弁であってもよい。
An
(揚土管)
<第1揚土管>
本体容器1の本体部21内の中心部には、筒形状の第1揚土管2が縦向きに配置されている。第1揚土管2は、その上下端がいずれも開口とされている。第1揚土管2は、長尺の円筒部23と、円筒部23の下端に設けられた角錐形の傘部24とを備えている。第1揚土管2の中には、複数の攪拌促進ボール14が入れられている。攪拌促進ボール14は、例えば直径10mmの球であって、その比重は1.01〜1.1程度とされている。なお、傘部24は円錐形であってもよい。
(Pavement pipe)
<First unloading pipe>
A cylindrical first
傘部24の下端開口部には、攪拌促進ボール14落下防止用の落下防止板25が取り付けられている。本実施形態では、平鋼(フラットバー)を複数組み合わせて落下防止板25としている。隣り合う平鋼の間隔を攪拌促進ボール14の寸法(直径)よりも小さくすることで、第1揚土管2の外へ攪拌促進ボール14が落下しないようにされている。
A
第1揚土管2の円筒部23の下部側面に第1空気供給管4が向きを水平にして接続されている。第1空気供給管4は、第1揚土管2に空気を供給するためのものである。なお、第1空気供給管4の空気吐出口4aは、その向きが水平にされているが、第1揚土管2の内部まで当該空気吐出口4aを延ばし、且つ、その向き(空気吐出方向)を鉛直上向きにすることもある。
The first air supply pipe 4 is connected to the lower side surface of the
第1揚土管2の上端部には、第1揚土管2の吐出口2aを囲うように分離ボックス9が設けられている。分離ボックス9は、攪拌促進ボール14と揚土とを分離するためのものであり、例えば、複数の平鋼(フラットバー)をかご形に組み合わせて形成される。隣り合う平鋼の間隔を攪拌促進ボール14の寸法(直径)よりも小さくすることで、分離ボックス9の外へ攪拌促進ボール14が出ないようにされている。
A separation box 9 is provided at the upper end portion of the
また、分離ボックス9の底と、第1揚土管2の円筒部23の下部との間は、攪拌促進ボールリターン管10で連通させられている。分離ボックス9の底面9aは、攪拌促進ボールリターン管10に向けて傾斜する傾斜面とされている。攪拌促進ボールリターン管10は、第1揚土管2の吐出口2aからエアリフトによって吐出した攪拌促進ボール14を、第1揚土管2の下部へ戻すためのものである。
The bottom of the separation box 9 and the lower part of the
<第2揚土管>
第1揚土管2を構成する傘部24に一部が挿入された状態で、本体容器1の底部に第2揚土管3が縦向きに配置されている。第2揚土管3は第1揚土管2に対して同軸とされており、第2揚土管3の直径(外径)は、第1揚土管2の直径(円筒部23の内径)よりも小さい。また、第2揚土管3は、その上下端がいずれも開口とされている。
<Second unloading pipe>
In a state in which a part is inserted in the
また、第2揚土管3の長手方向におけるほぼ中央部側面に第2空気供給管5が向きを水平にして接続されている。第2空気供給管5は、第2揚土管3に空気を供給するためのものである。なお、第1空気供給管4と同様、第2空気供給管5の空気吐出口5aは、その向き(空気吐出方向)が水平にされている。ただし、第2揚土管3の内部まで当該空気吐出口5aを延ばし、且つ、その向きを鉛直上向きにしてもよい。第2空気供給管5の空気吐出口5aを第2揚土管3の内部まで延ばす場合、土の上昇の妨げとならないよう、第2空気供給管5の直径(外径)を、第2揚土管3の直径(内径)よりもできるだけ小さくしたほうがよい。
Further, the second
第2揚土管3の吐出口部の平面図を図4(a)に記載したように、第2揚土管3の吐出口(上端)には、攪拌促進ボール14落下防止用の落下防止部材31が取り付けられている。本実施形態では、平鋼(フラットバー)を十字に結合して落下防止部材31とし、この落下防止部材31を第2揚土管3の吐出口に嵌め込み固定している。
As shown in FIG. 4A, a plan view of the discharge port portion of the
(土砂混合羽根状部材)
第1揚土管2の下端よりも上方の本体容器1内の下部22には、土砂水の下降流れを分断する複数の土砂混合羽根状部材11が配置されている。これら複数の土砂混合羽根状部材11は、第1揚土管2の周囲に放射状に配置されている。本実施形態では、土砂混合羽根状部材11は、第1揚土管2の円筒部23にリング状部材26を介して固定されている。また、土砂混合羽根状部材11に対してほぼ垂直の角度で土砂水が当たるように、土砂混合羽根状部材11の長手方向は、第1揚土管2の円筒部23に対して斜め下向きの方向とされている。第1揚土管2の傘部24の側面と、土砂混合羽根状部材11とはほぼ平行にされている。
(Sand sand mixing blade-like member)
A plurality of earth and sand mixing blade-
土砂混合羽根状部材11の長手方向に直交する方向の断面を図4(b)に示したように、土砂混合羽根状部材11の本体容器1内に配置された状態における上下端には、いずれも鋭角な刃先部11aが設けられている。なお、本実施形態では、計8枚の土砂混合羽根状部材11を第1揚土管2の周囲に取り付けているが、枚数はこれに限られることはない。また、本体容器1内に土砂混合羽根状部材11を設置することは好ましいが、土砂混合羽根状部材11の設置は必須ではない。
As shown in FIG. 4B, the upper and lower ends of the earth / sand mixing blade-
(傾斜板)
本体容器1内の上部には、上下方向に所定の間隔をあけて複数の傾斜板12が積層配置されている。傾斜板12は、粘土を除く土砂の重力沈降を促すためのものである。本実施形態においてこの傾斜板12は、第1揚土管2を間に挟むように、第1揚土管2の上部径方向外側の両側に配置されている。また、傾斜板12は、本体容器1の本体部21の内壁から本体容器1の内側に向かって(第1揚土管2の側面に向かって)斜め下向きの方向に傾斜させられている。なお、傾斜板12の配置やその傾き方向は、これに限られることはない。
(Inclined plate)
A plurality of
(汚染土壌処理装置を用いたセシウムの分離除去)
次に、汚染土壌処理装置100を用いたセシウムの分離除去について説明する。土壌は、礫、砂、粘土などから構成される。粘土は、岩石が風化や熱水作用によって分解してできた微細な粒子の集まりであり、各種の粘土鉱物・水分などからなるものである。粘土の主体をなすものは層状珪酸塩鉱物であり、その中でもカオリン鉱物、雲母粘土鉱物、混合層鉱物などは微粒の鉱物として粘土中に多く存在する典型的な粘土鉱物である。層状珪酸塩鉱物は、負に帯電しており、構造的に、2:1層型層状珪酸塩鉱物と、1:1層型層状珪酸塩鉱物とに分類される。2:1層型層状珪酸塩鉱物も、1:1層型層状珪酸塩鉱物もセシウムを吸着する(セシウムを層間に強固に保持固定する)ことが知られている。
(Separation and removal of cesium using contaminated soil treatment equipment)
Next, separation and removal of cesium using the contaminated
なお、土壌学では、粒径が0.002mm以下の風化作用を受けた二次鉱物粒子のことを粘土というが、本願では、粒径が0.002mm以下の風化作用を受けた二次鉱物粒子のみのことを粘土というのではない。すなわち、前記したように、本願でいう粘土とは、岩石が風化や熱水作用によって分解してできた微細な粒子の集まりであり、各種の粘土鉱物・水分などからなるもののことをいう。 In soil science, secondary mineral particles having a weathering action with a particle size of 0.002 mm or less are referred to as clay, but in this application, secondary mineral particles having a weathering action with a particle size of 0.002 mm or less. It's not just clay. That is, as described above, clay as used in the present application is a collection of fine particles formed by decomposition of rocks by weathering or hydrothermal action, and is composed of various clay minerals and moisture.
(汚染土壌投入工程)
まず、セシウムが蓄積した(セシウムに汚染された)汚染土壌を、汚染土壌処理装置100(本体容器1)の中へ投入口1bから投入するとともに、本体容器1内の底部へ給水管7から水(例えば水道水)を供給する。このとき、例えば、汚染土壌の投入に先行して、本体容器1内へ水を供給し、本体容器1の底部(下部22)にある程度水を溜めておくことが好ましい。本体容器1の底部にある程度溜めた水に、汚染土壌を落下させるのである。本体容器1内の液位が所定のレベルに達したら、汚染土壌の投入および給水を停止する。例えば、第1揚土管2および傾斜板12がすべて水没するレベルに液位が達したら、汚染土壌の投入および給水を停止する。本体容器1に投入された汚染土壌に含まれる礫・砂のうち、比較的粒径の大きいものは本体容器1の底に沈み堆積する。また、汚染土壌に含まれる粘土のうち、礫・砂に付着していないもの、塊になっていないものの多くは液中を浮遊している状態となる。なお、汚染土壌と水との混合物を、以下、土砂水と呼ぶことにする。
(Contaminated soil input process)
First, contaminated soil in which cesium has accumulated (contaminated with cesium) is introduced into the contaminated soil treatment apparatus 100 (main body container 1) from the
(空気供給工程)
その後、第1空気供給管4から第1揚土管2内へ、第2空気供給管5から第2揚土管3内へ、第3空気供給管6から排出管13内(本体容器1内の底部)へ、空気を供給する。第1空気供給管4から第1揚土管2内への空気供給により、土砂水は、第1揚土管2の下端開口からエアリフト効果で吸い込まれ、攪拌促進ボール14とともに第1揚土管2内を上昇する。これにより、土砂水中の汚染土壌は、攪拌促進ボール14・空気・水により第1揚土管2内で攪拌洗浄される。その結果、汚染土壌に含まれる礫・砂から粘土がはがれていく。なお、第2空気供給管5および第3空気供給管6からの空気も第1揚土管2内での汚染土壌の攪拌洗浄に寄与する。
(Air supply process)
Thereafter, the first air supply pipe 4 into the
また、第2空気供給管5から第2揚土管3内への空気供給により、土砂水は、第2揚土管3の下端開口からエアリフト効果で吸い込まれて第2揚土管3内を上昇する。これにより、土砂水中の汚染土壌は、空気・水により第第2揚土管3内で攪拌洗浄される。その結果、汚染土壌に含まれる礫・砂から粘土がはがれていく。ここで、第2揚土管3は第1揚土管2よりも本体容器1の底部側に位置し、かつ第2揚土管3の径は第1揚土管2の径よりも小さい。そのため、当該第2揚土管3は、本体容器1の底に沈み堆積している礫・砂を揚げる能力が高い。よって、本体容器1の底に沈み堆積している礫・砂(中程度の粒径のもの)を、第2揚土管3内で舞わせることができる。第2揚土管3内で礫・砂が舞う状態になると、礫・砂同士が常に互いに衝突しあい、礫・砂の表面に付着しているセシウムがはがれていく。礫・砂の表面からはがれたセシウムは、第1揚土管2内を上昇し、その吐出口2aから流れ出て、その後、第1揚土管2の外側の本体容器1内を緩速で沈降する。第1揚土管2の外側の本体容器1内を緩速沈降する過程で、セシウムは粘土に吸着されていく。その結果、粘土は、セシウムを高濃度に吸着した粘土となっていく。
In addition, due to the air supply from the second
ここで、本体容器1の底に沈み堆積している礫・砂のうち粒径の大きいものは、第2揚土管3により揚げられることなく、本体容器1の底に沈んだままである。しかしながら、第3空気供給管6から排出管13内(本体容器1内の底部)への空気供給により、本体容器1の底に沈んだままの状態の礫・砂は、その位置で揺動させられる。これにより、礫・砂同士が常に互いに衝突しあい、礫・砂の表面に付着しているセシウムがはがれていく。礫・砂の表面からはがれたセシウムは、第2揚土管3および第1揚土管2内を上昇し、第1揚土管2の吐出口2aから流れ出て、その後、第1揚土管2の外側の本体容器1内を緩速で沈降する。その沈降過程でセシウムは粘土に吸着されていく。
Here, among the gravel and sand that have been sunk and accumulated at the bottom of the main body container 1, those having a large particle diameter remain unsunk at the bottom of the main body container 1 without being fried by the second earth-pumping
ここで、第3空気供給管6内を流れる空気量は、第1空気供給管4内を流れる空気量および第2空気供給管5内を流れる空気量よりも少なくされていることが好ましい。換言すれば、第2揚土管3よりも下方の本体容器1内の底部に供給する空気量が、第1揚土管2に供給する空気量および第2揚土管3に供給する空気量よりも少なくされていることが好ましい。第3空気供給管6から排出管13内(本体容器1内の底部)へ供給する空気量が多すぎると、本体容器1内の循環流に影響を及ぼすからである。土砂水は、第2揚土管3および第1揚土管2内を上昇したのち、第1揚土管2から溢れて本体容器1内を沈降する。その後、揚土管に吸い込まれて、再び揚土管内を上昇する。この繰り返しの循環流れが本体容器1内の循環流である。
Here, the amount of air flowing through the third air supply pipe 6 is preferably smaller than the amount of air flowing through the first air supply pipe 4 and the amount of air flowing through the second
本体容器1内の下部22には、複数の土砂混合羽根状部材11が第1揚土管2の周囲に放射状に配置されている。第1揚土管2の外側の下降流は、これら土砂混合羽根状部材11により分断される。これにより、礫・砂からの粘土の分離が促進される。複数の土砂混合羽根状部材11が第1揚土管2の周囲に放射状に配置されているので、第1揚土管2の周囲全体にわたって、土砂水の下降流を分断することができる。また、土砂混合羽根状部材11が、第1揚土管2に対して斜め下向きの方向に、当該第1揚土管2から延在するように取り付けられているので、この土砂混合羽根状部材11に対してほぼ垂直の角度で土砂水が当たる。その結果、下降流の分断効率が高まる。しかも、図4(b)に示したように、土砂混合羽根状部材11の上下端は鋭角な刃先部11aとされている。これにより、揚土管(2、3)への空気供給による(エアリフトによる)揚土効率は、土砂混合羽根状部材11の存在にほとんど影響は受けず、且つ、下降流の分断効率はより高まる。
In the
(静置工程(沈降分離工程))
空気供給管(4、5、6)からの空気供給が所定の時間経過したら、空気供給を停止して、本体容器1内の土砂水を所定の時間、静置する。なお、「静置する」とは、攪拌などを行わず、静止した状態に置くこと、をいう。土砂水を静置すると、土砂水に含まれる礫・砂は、本体容器1内の底に沈んでいく。
(Standing process (sediment separation process))
When the air supply from the air supply pipes (4, 5, 6) elapses for a predetermined time, the air supply is stopped and the earth and sand water in the main body container 1 is allowed to stand for a predetermined time. “Standing” refers to placing in a stationary state without stirring. When the earth and sand water is left standing, the gravel and sand contained in the earth and sand water sinks to the bottom of the main body container 1.
ここで、本体容器1内の上部には、上下方向に所定の間隔をあけて複数の傾斜板12が積層配置されている。この傾斜板12により、沈降しにくい砂分の沈降速度を上げることができ、その結果、静置工程の時間を短縮することができる。傾斜版12の表面に沈降した砂分はここで堆積(濃縮)した後に傾斜版12の表面を滑り落ちる。傾斜版12の表面積が大きいと、滑り落ちる効果はその分大きくなるので、本実施形態では、上下方向に所定の間隔をあけて複数の傾斜板12を積層配置している。
Here, a plurality of
なお、上記した傾斜板12による効果は、前記した空気供給工程においても発揮される。沈降しにくい砂分の沈降速度が上がることで、当該砂分の本体容器1内での循環が促進され、結果として沈降しにくい砂分の攪拌洗浄効率が高まる。ここで、前記した空気供給工程においては、第1揚土管2内への空気供給により、第1揚土管2には、微細な振動が発生する。本実施形態では、傾斜板12は、縦向きに配置された第1揚土管2の側面に向かって斜め下向きの方向に傾斜しているので、傾斜板12の表面を滑り落ちた砂分は、微細に振動する第1揚土管2の表面に接触し、これによっても砂分の沈降速度は上がる。
In addition, the effect by the above-mentioned
前記した空気供給工程および静置工程(沈降分離工程)は、必要に応じて繰り返し行う。これにより、礫・砂からの粘土の分離、礫・砂からのセシウムの分離、分離したセシウムの粘土への吸着を高める。 The air supply step and the stationary step (sediment separation step) described above are repeated as necessary. This enhances the separation of clay from gravel and sand, the separation of cesium from gravel and sand, and the adsorption of the separated cesium to clay.
(排水工程)
その後(土砂水を所定の時間、静置させた後)、電動排水弁14を開にして粘土を含有する濁水(粘土含有水)を排水管8から排水する。これにより、セシウムは粘土に吸着された状態で粘土とともに濁水の状態で排出される。このとき、設置高さの異なる排水管8a〜8eのうち、上方に位置する排水管から順に排水していくことが好ましい。排水管から排水される濁水に砂(砂は処分する必要がない)が含まれている場合は、その量に応じて排水を停止し、前記した空気供給工程および静置工程(沈降分離工程)を再度行う。濁水に砂が含まれているかいないか、およびその量の確認は、例えば排水管8a〜8eに目視窓(不図示)をつけるなどして行うことができる。これにより、処分する砂の量を減らして、埋戻しで使う砂(土壌)の量を十分に確保することができる。
(Drainage process)
Thereafter (after allowing the earth and sand water to stand for a predetermined time), the
なお、セシウムが吸着した粘土を含有する排出された濁水は、当該濁水に対して乾燥処理、凝集沈殿処理などを行うことによって減容されることになる。 The discharged turbid water containing clay adsorbed with cesium is reduced in volume by subjecting the turbid water to drying treatment, coagulation sedimentation treatment, and the like.
(処理済土壌排出工程)
排水管8a〜8eのうち最も下方に位置する排水管からの排水が完了したら、電動排出弁15を開にして処理済土壌を排出管13から抜き出す(排出する)。抜き出した処理済土壌は、その放射線量が所定値以下であることを確認した後に、例えばコンテナ51で運び、埋戻しなどする。なお、処理済土壌を排出管13から少し抜き出した際に、その放射線量が所定値を上回る場合は、前記した空気供給工程、静置工程(沈降分離工程)、および排水工程を再度行う。
(Processed soil discharge process)
When drainage from the drainage pipe located at the lowermost position among the
なお、前記したのは、汚染土壌処理装置100のバッチ運転(バッチ処理)であるが、除染対象物である汚染土壌の性状によっては、汚染土壌処理装置100を連続運転(連続処理)してもよい。連続処理とは、前記した静置工程(沈降分離工程)を特に行わず、前記した汚染土壌投入工程、空気供給工程、排水工程、および処理済土壌排出工程を、並行して行う処理のことをいう。なお、静置工程を伴うバッチ運転(バッチ処理)のほうが、連続処理よりもより確実に、粘土とともにセシウムを分離することができる。なお、連続処理の場合、本体容器1内への汚染土壌投入、水供給、空気供給、本体容器1内からの排水(粘土含有水の排水)、処理済土壌の排出を、全て連続して行う場合もあるし、一部を間欠で行う場合もある。
In addition, what was described above is the batch operation (batch processing) of the contaminated
(作用・効果)
本発明によると、本発明の構成要件、特に、上下端がいずれも開口とされ第1揚土管2の下端部に一部が挿入された状態で本体容器1内の底部に縦向きに配置された第1揚土管2よりも径の小さい第2揚土管3、およびこの第2揚土管3に空気を供給する第2空気供給管5により、本体容器1の底に沈み堆積している礫・砂(中程度の粒径のもの)を、第2揚土管3内で舞わせることができる。その結果、礫・砂同士が常に互いに衝突しあい、礫・砂の表面に付着しているセシウム(放射性物質)を効率よくはがすことができる(礫・砂からセシウム(放射性物質)を分離させることができる)。礫・砂に付着した粘土を十分にはがすこともできる。また、第2揚土管3よりも下方の本体容器1内の底部へ第3空気供給管6から空気を供給することにより、本体容器1の底に沈んだままの状態の礫・砂を、その位置で揺動させることができる。これにより、本体容器1底の礫・砂同士が常に互いに衝突しあう状態をつくることができ、本体容器1底の礫・砂の表面に付着しているセシウムをはがすことができる。礫・砂に付着した粘土を十分にはがすこともできる。なお、本体容器1の底に沈み堆積している礫・砂に対して、処理済土壌の排出位置直近で、セシウム(放射性物質)除去処理および粘土分離処理が行えるメリットは大きい。
(Action / Effect)
According to the present invention, the constituent elements of the present invention, in particular, the upper and lower ends are both open and partly inserted into the lower end of the
また、本発明では、第2揚土管3よりも下方の本体容器1内の底部に水を供給している。このようにすると、本体容器1上部から給水するのに比して、給水による汚染土壌の洗浄効果が高まる。第2揚土管3よりも下方の本体容器1内の底部に水を供給することで、汚染土壌の全体を下から攪拌する(ほぐす)ことができるからである。また、本体容器1に汚染土壌が投入されていない状態では、本体容器1内の底部(上記した実施形態では排水管13)に付着したるセシウム(放射性物質)を直接の噴流ではがすことができる。
Moreover, in this invention, water is supplied to the bottom part in the main body container 1 below the
なお、本発明では、礫・砂からの粘土の分離、礫・砂からのセシウムの分離、分離したセシウムの粘土への吸着、という処理を、全て、外部から閉鎖された本体容器1内で行うので、本発明は、安全性にも優れている。 In the present invention, the processes of separating clay from gravel and sand, separating cesium from gravel and sand, and adsorbing the separated cesium to clay are all performed in the main body container 1 closed from the outside. Therefore, the present invention is also excellent in safety.
以上より、本発明によると、放射性物質(または重金属)に汚染された土壌から放射性物質(または重金属)を効率良くかつ安全に分離することができる。 As described above, according to the present invention, radioactive substances (or heavy metals) can be efficiently and safely separated from soil contaminated with radioactive substances (or heavy metals).
(第1揚土管の他の実施形態)
図5は、図1に示した第1揚土管2の他の実施形態を示す縦断面図である。なお、図5において、図1に示した部品・部材と同一のものについては同じ符号を付している。図示を省略しているが、図1に示した第1揚土管2と同様に、本実施形態の第1揚土管32の中には、複数の攪拌促進ボール14が入れられている。
(Another embodiment of the first earthen pipe)
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing another embodiment of the first
図5に示したように、本実施形態の第1揚土管32は、径の異なる2つの円筒部(34、35)を有する。円筒部34は、円筒部35の上端から鉛直上方に向けて延存し、円筒部35よりも径が大きい。また、円筒部35から円筒部34への拡径部は、テーパ状とされている。この拡径開始位置は、第1空気供給管4の接続位置よりも上方位置とされている。円筒部35と円筒部34とは同軸とされている。
As shown in FIG. 5, the first
円筒部35の内面には、所定の幅を有する円弧形状の攪拌促進部材41が複数取り付けられている。これら攪拌促進部材41は、鉛直方向において千鳥状に(ジグザグ)に円筒部35の内面に取り付けられている。なお、攪拌促進部材の形状・配置は、本実施形態のものに限られることはない。
A plurality of arc-shaped
ここで、図1に示した実施形態では、第1揚土管2の円筒部23の径を上端から下端まで全て同じ径としているので、円筒部23内は、すべて「攪拌洗浄ゾーン」となっている。これに対して、本実施形態では、円筒部35は「攪拌洗浄ゾーン」となり、その上の円筒部34は「吸着ゾーン」となる。土砂水の上昇する流速は、円筒部の径の2乗にほぼ比例して低下するので、円筒部34の径および円筒部35の径を適宜決定することにより、第1揚土管32の円筒部33を、流速の大きい「攪拌洗浄ゾーン」と流速の小さい「吸着ゾーン」とに分けることができる。
Here, in the embodiment shown in FIG. 1, since the diameter of the
図1に示した実施形態では、第1揚土管2の外側の本体容器1内が、主としてセシウムが粘土に吸着する「吸着ゾーン」となっている。本実施形態のように、第1揚土管32内の一部にも「吸着ゾーン」を設けることで、粘土へのセシウムの吸着効率をより高めることができる。
In the embodiment shown in FIG. 1, the inside of the main body container 1 outside the
第1揚土管32内を上昇する土砂は、攪拌促進ボール14・空気・水により円筒部35で攪拌洗浄される。このとき、円筒部35の内面に取り付けられた攪拌促進部材41に土砂水が衝突するなどして、土砂の攪拌洗浄効率が向上する。すなわち、円筒部35の内面に攪拌促進部材41を取り付けることで、土砂の攪拌洗浄効率を向上させることができる。その後、円筒部34内を土砂水が緩速で上昇する過程で、粘土に吸着されていなかったセシウムが粘土に吸着されていく。
The earth and sand rising in the
本実施形態で攪拌促進ボール14は、第1揚土管32の円筒部35内では土砂水の洗浄を促進するものとして機能し、第1揚土管32の円筒部34内ではセシウムの吸着を促進するものとして機能する。攪拌促進ボール14は、不規則に揺動しながら円筒部34内を上昇するので、同様に不規則に揺動しながら円筒部34内を上昇する空気の気泡とともに、緩速上昇する土砂水を複雑に動かす。これにより、セシウムと粘土との接触回数・接触時間が多く(長く)なり、粘土へのセシウムの吸着効率が向上する。
In this embodiment, the
(汚染土壌処理装置の変形例)
図6は、図1に示した汚染土壌処理装置100の変形例を示す縦断面図である。なお、図6において、図1に示した部品・部材と同一のものについては同じ符号を付している。
(Modified example of contaminated soil treatment equipment)
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing a modified example of the contaminated
図6に示したように、本変形例の汚染土壌処理装置101は、その本体容器1内に傾斜板12を設置していない。このように、汚染土壌の性状によっては、傾斜板12を設置しなくてもよい。なお、図1に示した汚染土壌処理装置100においては、傾斜板12を取り外し可能にして、汚染土壌の性状に合わせて、傾斜板12を取り付けたり取り外したりしてもよい。
As shown in FIG. 6, the contaminated
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々に変更して実施することが可能なものである。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made as long as they are described in the claims. .
1:本体容器
2:第1揚土管
3:第2揚土管
4:第1空気供給管
5:第2空気供給管
6:第3空気供給管
7:給水管
8:排水管
9:分離ボックス
10:攪拌促進ボールリターン管
14:攪拌促進ボール
100:汚染土壌処理装置
1: Main body container 2: First earthing pipe 3: Second earthing pipe 4: First air supply pipe 5: Second air supply pipe 6: Third air supply pipe 7: Water supply pipe 8: Drain pipe 9: Separation box 10 : Stirring promotion ball return pipe 14: Stirring promotion ball 100: Contaminated soil treatment device
Claims (11)
前記汚染土壌が投入され、底から処理済土壌が排出される本体容器と、
上下端がいずれも開口とされ前記本体容器内に縦向きに配置された第1揚土管と、
上下端がいずれも開口とされ前記第1揚土管の下端部に一部が挿入された状態で前記本体容器内の底部に縦向きに配置された前記第1揚土管よりも径の小さい第2揚土管と、
前記第1揚土管に空気を供給するための第1空気供給管と、
前記第2揚土管に空気を供給するための第2空気供給管と、
前記第2揚土管よりも下方の前記本体容器内の底部に空気を供給するための第3空気供給管と、
前記第2揚土管よりも下方の前記本体容器内の底部に水を供給するための給水管と、
を備えることを特徴とする、汚染土壌処理装置。 A contaminated soil treatment apparatus for separating radioactive materials or heavy metals from contaminated soil containing clay and containing radioactive materials or heavy metals,
The main body container into which the contaminated soil is charged and the treated soil is discharged from the bottom;
First upper and lower ends are both open, and are disposed vertically in the main body container;
A second smaller diameter than the first earthing pipe disposed vertically at the bottom in the main body container with both upper and lower ends being open and partly inserted into the lower end of the first earthing pipe. A deep-pipe pipe,
A first air supply pipe for supplying air to the first earthing pipe;
A second air supply pipe for supplying air to the second earthing pipe;
A third air supply pipe for supplying air to the bottom of the main body container below the second earthing pipe;
A water supply pipe for supplying water to a bottom portion in the main body container below the second pumping pipe;
A contaminated soil treatment apparatus, comprising:
前記第3空気供給管内を流れる空気量が、前記第1空気供給管内を流れる空気量および前記第2空気供給管内を流れる空気量よりも少なくされていることを特徴とする、汚染土壌処理装置。 In the contaminated soil processing apparatus of Claim 1,
The contaminated soil treatment apparatus, wherein an amount of air flowing through the third air supply pipe is smaller than an amount of air flowing through the first air supply pipe and an amount of air flowing through the second air supply pipe.
前記第1揚土管は、前記第1空気供給管の接続位置よりも上方部分で拡径されて、上部に拡径部が設けられていることを特徴とする、汚染土壌処理装置。 In the contaminated soil processing apparatus of Claim 1 or 2,
The contaminated soil treatment apparatus, wherein the first earthing pipe is enlarged in diameter at a portion above the connection position of the first air supply pipe, and an enlarged diameter part is provided in an upper part.
前記第1揚土管の下端よりも上方の前記本体容器内に、下降流れを分断する複数の土砂混合羽根状部材が前記第1揚土管の周囲に放射状に配置されていることを特徴とする、汚染土壌処理装置。 In the contaminated soil processing apparatus in any one of Claims 1-3,
In the main body container above the lower end of the first earthen pipe, a plurality of earth and sand mixing blade-like members that divide the descending flow are arranged radially around the first earthen pipe, Contaminated soil treatment equipment.
前記土砂混合羽根状部材は、前記第1揚土管に対して斜め下向きの方向に、当該第1揚土管から延在するように取り付けられていることを特徴とする、汚染土壌処理装置。 In the contaminated soil processing apparatus of Claim 4,
The contaminated soil treatment apparatus, wherein the earth-and-sand mixing blade-like member is attached so as to extend from the first earthing pipe in an obliquely downward direction with respect to the first earthing pipe.
前記本体容器内であって前記第1揚土管の上部径方向外側に、粘土を除く土砂の沈降を促す傾斜板が設けられていることを特徴とする、汚染土壌処理装置。 In the contaminated soil processing apparatus in any one of Claims 1-5,
A contaminated soil treatment apparatus, characterized in that an inclined plate is provided inside the main body container and on the outer side in the upper radial direction of the first earth-pumping pipe to promote sedimentation of earth and sand excluding clay.
前記傾斜板は、前記本体容器の内壁から前記第1揚土管の側面に向かって斜め下向きの方向に傾斜していることを特徴とする、汚染土壌処理装置。 In the contaminated soil processing apparatus of Claim 6,
The contaminated soil treatment apparatus, wherein the inclined plate is inclined in an obliquely downward direction from an inner wall of the main body container toward a side surface of the first earthen pipe.
前記傾斜板は、所定の間隔をあけて上下方向に複数配置されていることを特徴とする、汚染土壌処理装置。 The contaminated soil treatment apparatus according to claim 6 or 7,
A plurality of the inclined plates are arranged in a vertical direction with a predetermined interval, the contaminated soil treatment apparatus.
前記汚染土壌を本体容器内に投入するとともに、当該本体容器内の底に水を供給する汚染土壌投入工程と、
上下端がいずれも開口とされ前記本体容器内に縦向きに配置された第1揚土管に空気を供給し、上下端がいずれも開口とされ前記第1揚土管の下端部に一部が挿入された状態で前記本体容器内の底部に縦向きに配置された前記第1揚土管よりも径の小さい第2揚土管に空気を供給し、且つ、前記第2揚土管よりも下方の前記本体容器内の底部に空気を供給する空気供給工程と、
前記本体容器内から粘土を含有する濁水を排水する排水工程と、
前記本体容器内の底から処理済土壌を排出する処理済土壌排出工程と、
を備えることを特徴とする、汚染土壌処理方法。 A contaminated soil treatment method for separating radioactive substances or heavy metals from contaminated soil containing clay and containing radioactive substances or heavy metals,
While charging the contaminated soil into the main body container, the contaminated soil input step of supplying water to the bottom of the main body container,
The upper and lower ends are both open and air is supplied to a first earthing pipe arranged vertically in the main body container, and the upper and lower ends are both open and a part is inserted into the lower end of the first earthing pipe. In this state, air is supplied to the second earthed pipe having a diameter smaller than that of the first earthed pipe disposed vertically at the bottom of the main body container, and the body below the second earthed pipe An air supply process for supplying air to the bottom of the container;
A drainage step of draining muddy water containing clay from within the main body container;
A treated soil discharge step for discharging treated soil from the bottom in the main body container,
A method for treating contaminated soil, comprising:
前記空気供給工程における空気供給を停止して前記本体容器内の土砂水を所定の時間、静置する静置工程をさらに備え、
前記汚染土壌投入工程、前記空気供給工程、前記静置工程、前記排水工程、前記処理済土壌排出工程の順で各工程を行うことを特徴とする、汚染土壌処理方法。 The contaminated soil treatment method according to claim 9,
Further comprising a stationary step of stopping the air supply in the air supply step and leaving the earth and sand water in the main body container for a predetermined time,
A method for treating contaminated soil, comprising performing each step in the order of the contaminated soil input step, the air supply step, the stationary step, the drainage step, and the treated soil discharge step.
前記空気供給工程において、前記第2揚土管よりも下方の前記本体容器内の底部に供給する空気量が、前記第1揚土管に供給する空気量および前記第2揚土管に供給する空気量よりも少なくされていることを特徴とする、汚染土壌処理方法。 The contaminated soil treatment apparatus according to claim 9 or 10,
In the air supply step, the amount of air supplied to the bottom portion of the main body container below the second pumping pipe is greater than the amount of air supplied to the first pumping pipe and the amount of air supplied to the second pumping pipe. A method for treating contaminated soil, characterized in that it is also reduced.
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-
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