JP2013221819A - 放射能汚染土壌の除染・減容化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微細な粘度質の土壌に強固に結合（吸着）した放射性セシウムを選択的に除染することにある。
【解決手段】放射能汚染土壌ａを洗浄して粗粒土壌ｂに付着している放射性セシウムを洗浄水の中に分離すると共に当該洗浄水ｃ及び粗粒土壌ｂを回収し、スラリー状の細粒土壌ｄ及び微細な粘土質土壌ｅを高速剪断ミキサー３に導入して浮選性を向上させた後、細粒土壌ｄを回収すると共に微細な粘土質土壌ｅに結合している放射性セシウムを浮選機６で分離回収し、前記洗浄水ｃを凝集沈殿槽７に導入して放射性セシウムを含んだ沈殿物ｋと処理水ｍに分離し、前記沈殿物ｋと浮選機で回収した放射性セシウムが結合している微細な粘土質スラリーｉとを脱水して保管庫９に保管する。
【選択図】図１

Description

本発明は、表面改質による放射能汚染土壌の除染・減容化方法及び装置に関する。

放射能汚染土壌の除染、減容化方法としては、水洗法、粒度選別法、浮遊選鉱法、化学処理法、生物処理法、或いは、これらの組み合わせが提案されているが、除染効果や顕在性の面から水洗法と粒度選別法の組み合わせが有望視されている（例えば、特許文献１参照。）。

水洗法は、基本的に比較的粗大な土壌の粒子に付着した放射性セシウムを水中に分離（剥離、洗浄、溶解）して回収し、凝集沈殿法で放射性セシウムを濃縮したケーキにして減容化する方式である。

また、水洗で容易に落ちない土壌物質に付着した放射性セシウムの剥離、洗浄を促進するために、特殊な構造の土壌洗浄装置（内筒と外筒を逆回転させて土壌粒子表面に付着した汚染物質を水中に剥離、洗浄する装置）や各種界面活性剤が提案されている。

しかし、これらの方法では、微細な粘度質の土壌に強固に結合（吸着）した放射性セシウムを選択的に除染、減容化できない欠点があった。微細な粘土質の放射性セシウムの除染、減容化には、浮遊選鉱法による汚染微細粘土質の分離が適していると考えられるが、放射性セシウムが結合（吸着）した微細粘土質の分離、回収に最適な浮遊選鉱法は、未だ、開発されていない。

一方、化学処理法は、処理コストが高く、多量の薬剤使用による二次汚染等の問題があり、生物処理法も処理時間が長くかかり、有機体と結合した放射性セシウムのみしか除染できず、除染率が低い等の欠点がある。

特開２０１０−９６５８２号公報

本発明が解決しようとする課題は、微細な粘度質の土壌に強固に結合（吸着）した放射性セシウムを選択的に除染することにある。

本発明に係る放射能汚染土壌の除染・減容化方法は、放射能汚染土壌を洗浄して粗粒土壌に付着している放射性セシウムを洗浄水の中に分離すると共に当該洗浄水及び粗粒土壌を回収し、スラリー状の細粒土壌及び微細な粘土質土壌を高速剪断ミキサーに導入して浮選性を向上させた後、細粒土壌を回収すると共に微細な粘土質土壌に結合している放射性セシウムを浮選機で分離回収し、前記洗浄水を凝集沈殿槽に導入して放射性セシウムを含んだ沈殿物と処理水に分離し、前記沈殿物と浮選機で回収した放射性セシウムが結合している粘土質スラリーとを脱水して一次保管容器に保管することを特徴とするものである。

更に、本発明に係る放射能汚染土壌の除染・減容化方法は、放射能汚染土壌を洗浄して粗粒土壌に付着している放射性セシウムを水中に分離し、一次洗浄された土壌を第１湿式振動篩に導入して粗粒土壌及び放射性セシウムを含んだ洗浄水を回収し、細粒土壌及び微細な粘土質土壌をスラリー状で高速剪断ミキサーに導入して、高剪断力下の強力水洗により放射性セシウムを水中に分離すると共に、高速剪断で鉱物表面の電位を浮遊選鉱に適した状態にし、高速剪断ミキサーを出たスラリー状の細粒土壌及び微細な粘土質土壌を第２湿式振動篩で分級して細粒土壌を回収し、表面改質された微細な粘土質土壌を起泡剤の添加後に浮選機に導入して放射性セシウムが強力に結合した粘土スラリーを分離すると共に、前記第１湿式振動篩で回収された洗浄水を凝集沈殿槽に導入して放射性セシウムを含んだ沈殿物と放射性セシウムを除いた処理水に分離し、前記沈殿物及び浮選法で回収した粘土質スラリーを脱水機で脱水して保管容器に保管することを特徴とするものである。

本発明に係る放射能汚染土壌の除染・減容化装置は、放射能汚染土壌と水を導入して粗粒土壌の表面に付着した放射性セシウムを水中に分離する一次洗浄槽と、前記一次洗浄槽で洗浄された土壌を導入して粗粒土壌及び放射性セシウムを含んだ洗浄水に分離する第１湿式振動篩と、前記第１湿式振動篩より導入したスラリー状の細粒土壌及び微細な粘土質土壌から放射性セシウムを水中に分離すると共に、高速剪断で鉱物表面の電位を浮遊選鉱に適した状態にする高速剪断ミキサーと、前記高速剪断ミキサーから導入したスラリー状の細粒土壌及び微細な粘土質土壌を分級して細粒土壌を回収する第２湿式振動篩と、前記表面改質された微細な粘土質土壌に起泡剤を添加する調整槽と、前記浮遊選鉱法により放射性セシウムが強力に結合した粘土スラリーを選択分離して回収する浮選機と、前記放射性セシウムを含んだ洗浄水及び凝集剤、吸収剤を導入して放射性セシウムを含んだ沈殿物と放射性セシウムを除いた処理水に分離する凝集沈殿槽と、前記沈殿物と浮選法で回収した放射性セシウムが結合した粘土質スラリーとを脱水する脱水機と、脱水した放射性セシウムを含む残土を保管する一次保管庫から成るものである。

本発明は、砂及び粘土に付着している放射性セシウムを水中に分離（剥離、洗浄）すると共に、微細な粘土質土壌に強力に結合した放射性セシウムを効果的に浮遊選鉱で分離回収するものである。

水中に分離した放射性セシウムは、凝集沈殿法で放射性セシウムを含んだケーキと処理水に分離し、浮遊選鉱で選択的に得られた放射性セシウムが強力に結合（吸着）した微細粘土と共に、脱水後一時保管することにより、汚染土壌の除染と放射性セシウム土壌の大幅な減容化を図ることができる。

本発明に係る放射能汚染土壌の除染・減容化装置の概略構成図である。 攪拌羽根の側面図である。 仕切板の側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

図１に示すように、本発明に係る放射能汚染土壌の除染・減容化装置１０は、一次洗浄槽１、第１湿式振動篩２、表面改質機（以下、「高速剪断ミキサー」と称する。）３、第２湿式振動篩４、調整槽５、浮選機６、凝集沈殿槽７、脱水機８および一次保管庫９より構成されている。

上記一次洗浄槽１は、２５ｍｍ以下に粒度調整した放射能汚染土壌ａと水ｗを導入して主に粗粒土壌（５〜２５ｍｍ）の表面に付着した放射性セシウムを水中に分離（剥離、洗浄、溶解）するものであって、攪拌機１１を備えている。

上記第１湿式振動篩２は、一次洗浄槽１で洗浄された土壌を導入して粗粒土壌（５〜２５ｍｍ）ｂ及び放射性セシウムを含んだ洗浄水ｃの大部分を分離するように成っている。

上記高速剪断ミキサー３は、高剪断力下の強力な水洗によって第１湿式振動篩２より導入したスラリー状の細粒の土壌（０．５〜５ｍｍ）ｄ及び微細な粘土質土壌（〜０．５ｍｍ）ｅから放射性セシウムを更に水中に分離（剥離、洗浄、溶解）すると共に、高速剪断で放射性セシウムが強力に結合（吸着）した微細粘土の鉱物表面の電位を浮遊選鉱に適した状態にするように成っている。

この高速剪断ミキサー３は、横形構造であり、横長の胴部１２と、胴部１２内を複数の部屋に分割する複数の仕切壁１３と、仕切壁１３の固定されたじゃま板１９と、胴部１２を水平に貫通する回転軸１４と、回転軸１４に固定された複数の攪拌羽根１５とを備え、電動モータ１６によって回転軸１４を高速回転するようになっている。

攪拌羽根１５は、円板状の基板１７の両側にスクリュー状の羽根１８を放射状に設けた構造になっている（図２参照。）。１段目の仕切壁１３は、その両側に複数のじゃま板１９を放射状に設けた構造になっている（図１及び図３参照。）。２段目の仕切壁１３は、上流側の面に複数のじゃま板１９を放射状に設けた構造になっている（図１参照。）。

上記高速剪断ミキサー３は、スラリー状の細粒土壌ｄ及び微細な粘土質土壌ｅおよび浮選剤ｇへ剪断力を付与するに際して、土壌スラリーの単位スラリー量当たり、１０〜３００ｋＷｈ／ｍ³ 、より好ましくは、３０〜１５０ｋＷｈ／ｍ³ の攪拌力を付与するように成っている。

また、スラリー状の細粒の土壌ｄ及び微細な粘土質土壌ｅには、高速剪断ミキサー３に導入する前に浮選剤ｆを添加する。浮選剤は、スラリーに対して０．０５〜３重量％添加する。

浮選剤としては、ケロシン、軽油、重油等の油脂類、陽イオン系の第４級アンモニウム塩（ドデシルトリメチルアンモニウムブロマイド（ＤＴＡＢ）、アミン系浮選剤、ケイ酸ソーダ、ヒドロキサム酸塩、ＤＡＡ（Dodecvl Amin Acetate）等が好ましい。

上記第２湿式振動篩４は、高速剪断ミキサー３から導入したスラリー状の細粒な土壌ｄ及び微細な粘土質土壌ｅを分級して、細粒な土壌（０．５〜５ｍｍ）ｄを回収するように成っている。

上記調整槽５は、表面改質された微細な粘土質土壌（〜０．５ｍｍ）ｅおよび浮選剤ｆに起泡剤ｇを添加して、これらを混合するものであって、攪拌機１９を備えている。起泡剤は、スラリーに対して０．００１〜１．０重量％添加する。

起泡剤としては、ＭＩＢＣ（メチルイソブチルカルビノール）や、パンオイル、アルキル硫酸塩、センケン、陰イオン系、陽イオン系、非イオン系界面活性剤、カゼイン等が好ましい。

上記浮選機６は、浮遊選鉱法により放射性セシウムが強力に結合（吸着）した鉱物質（粘土スラリー）ｉを選択分離して回収するようになっている。

上記凝集沈殿槽７は、放射性セシウムを含んだ洗浄水ｄ及び凝集剤ｊ、吸着剤ｈを導入し、凝集沈殿法により放射性セシウムを含んだ沈殿物（ケーキ）ｋと放射性セシウムを除いた処理水ｍに分離するようになっている。

凝集剤は、洗浄水ｄに対して０．００１〜１．０重量％添加する。凝集剤としては、ＰＡＣ（高分子凝集剤）、アルミや鉄、ゼオライト系の無機凝集剤、磁性体ポリマー凝集剤などが好ましい。吸着剤は、洗浄水ｄに対して０．００１〜１．０重量％添加する。吸着剤としては、フェロシアン化合物、ゼオライトスラリーなどが好ましい。

上記脱水機８は、上記沈殿物（ケーキ）ｋと、浮選法で回収した放射性セシウムが結合した微細な土壌（粘土質スラリー）ｉを脱水するようになっている。

次に、上記放射能汚染土壌の除染・減容化装置１０の作動について説明する。

図１に示すように、放射能汚染土壌ａは、２５ｍｍ以下に粒度調整後、一次洗浄槽１に水ｗと共に送られて、主に粗粒土壌（５〜２５ｍｍ）の表面に付着した放射性セシウムが水中に剥離、洗浄、溶解される。

一次洗浄された土壌は、第１湿式振動篩２に送られて、粗粒土壌（粗大粒子）（５〜２５ｍｍ）ｂ及び放射性セシウムを含んだ洗浄水ｃの大部分が分離回収される。

スラリー状の細粒の土壌（０．５〜５ｍｍ）ｄと微細な粘土質（〜０．５ｍｍ）ｅは、浮選剤ｆが添加された後、高速剪断ミキサー３に送られ、高剪断力下で強力な水洗により放射性セシウムを水中に分離（剥離、洗浄、溶解）すると共に、高速剪断で放射性セシウムが強力に結合（吸着）した微細粘土の鉱物表面の電位を浮遊選鉱に適した状態にする。

高速剪断ミキサー３を出た細粒土壌（０．５〜５ｍｍ）ｄ及び微細な粘土質土壌（〜０．５ｍｍ）ｅは、第２湿式振動篩４によって分級され、細粒土壌（０．５〜５ｍｍ）ｄが回収される。この際、第１，第２湿式振動篩２，４には、水ｗが供給される。

表面改質された微細な粘土質土壌（〜０．５ｍｍ）ｅは、調整槽５に送られ、起泡剤ｇが添加された後、浮選機６に送られる。浮選機６は、浮遊選鉱法により放射性セシウムが強力に結合（吸着）した鉱物質（粘土質スラリー）ｉを選択分離して回収する。

第１湿式振動篩２で回収された洗浄水ｃは、凝集沈殿槽７に送られ、凝集剤ｊ、吸着剤ｈが添加されて、凝集沈殿法により放射性セシウムを含んだ沈殿物（ケーキ）ｋと放射性セシウムを除いた処理水ｍに分離される。

前記沈殿物（ケーキ）ｋと、浮選法で回収した放射性セシウムが結合した微細な土壌（粘土質スラリー）ｉは、脱水機８で脱水され、脱水ｎ及び脱水した放射性セシウム濃縮粘土（濃縮ケーキ）ｐとなる。濃縮ケーキｐは、一時保管庫９に保管される。

この際、浮選機６で回収された洗浄水ｒ及び脱水ｎは、第１湿式振動篩２で回収された洗浄水ｃに付加される。符号ｓは、放射性セシウムが除去された微細な粘土である。

ａ 放射能汚染土壌
ｂ 粗粒土壌
ｃ 洗浄水
ｄ 細粒土壌
ｅ 微細な粘土質土壌
ｋ 沈殿物
ｍ 処理水
３ 高速剪断ミキサー
６ 浮選機
７ 凝集沈殿槽

Claims (4)

1. 放射能汚染土壌を洗浄して粗粒土壌に付着している放射性セシウムを洗浄水の中に分離すると共に当該洗浄水及び粗粒土壌を回収し、スラリー状の細粒土壌及び微細な粘土質土壌を高速剪断ミキサーに導入して浮選性を向上させた後、細粒土壌を回収すると共に微細な粘土質土壌に結合している放射性セシウムを浮選機で分離回収し、前記洗浄水を凝集沈殿槽に導入して放射性セシウムを含んだ沈殿物と処理水に分離し、前記沈殿物と浮選機で回収した放射性セシウムが結合している粘土質スラリーとを脱水して保管容器に保管することを特徴とする放射能汚染土壌の除染・減容化方法。
2. 放射能汚染土壌を洗浄して粗粒土壌に付着している放射性セシウムを水中に分離し、一次洗浄された土壌を第１湿式振動篩に導入して粗粒土壌及び放射性セシウムを含んだ洗浄水を回収し、細粒土壌及び微細な粘土質土壌をスラリー状で高速剪断ミキサーに導入して、高剪断力下の強力水洗により放射性セシウムを水中に分離すると共に、高速剪断で鉱物表面の電位を浮遊選鉱に適した状態にし、高速剪断ミキサーを出たスラリー状の細粒土壌及び微細な粘土質土壌を第２湿式振動篩で分級して細粒土壌を回収し、表面改質された微細な粘土質土壌スラリーを起泡剤の添加後に浮選機に導入して放射性セシウムが強力に結合した粘土スラリーを分離し、前記第１湿式振動篩及び浮選機で回収された洗浄水を凝集沈殿槽に導入して放射性セシウムを含んだ沈殿物と処理水に分離し、前記沈殿物及び浮選法で回収した粘土質スラリーを脱水機で脱水して保管容器に保管することを特徴とする放射能汚染土壌の除染・減容化方法。
3. 放射能汚染土壌と水を導入して粗粒土壌の表面に付着した放射性セシウムを水中に分離する一次洗浄槽と、前記一次洗浄槽で洗浄された土壌を導入して粗粒土壌及び放射性セシウムを含んだ洗浄水に分離する第１湿式振動篩と、前記第１湿式振動篩より導入したスラリー状の細粒土壌及び微細な粘土質土壌から放射性セシウムを水中に分離すると共に、高速剪断で鉱物表面の電位を浮遊選鉱に適した状態にする高速剪断ミキサーと、前記高速剪断ミキサーから導入したスラリー状の細粒土壌及び微細な粘土質土壌を分級して細粒土壌を回収する第２湿式振動篩と、前記表面改質された微細な粘土質土壌に起泡剤を添加する調整槽と、前記浮遊選鉱法により放射性セシウムが強力に結合した粘土スラリーを選択分離して回収する浮選機と、前記放射性セシウムを含んだ洗浄水及び凝集剤を導入して放射性セシウムを含んだ沈殿物と処理水に分離する凝集沈殿槽と、前記沈殿物と浮選法で回収した放射性セシウムが結合した粘土質スラリーとを脱水する脱水機と、放射性セシウムを含む残土を保管する保管庫から成る放射能汚染土壌の除染・減容化装置。
4. 前記高速剪断ミキサーとして、横型構造で横長の胴部と、胴部内部を複数の部屋に分割する複数の仕切壁と、仕切壁に固定された複数のじゃま板と、胴部を水平に貫通する回転軸と、回転軸に固定された複数の攪拌羽根を備え、電動モータによって高速回転させるものを用いる請求項３記載の放射能汚染土壌の除染・減容化装置。

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