JP2015011012A - Decontamination method of contaminated soil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は汚染土壌の除染方法に関する。 The present invention relates to a decontamination method for contaminated soil.
現在、日本では、平成２３年３月１１日に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う原子力発電所の事故によりセシウム１３７等の放射性元素が放出され、広い地域で土壌が汚染されている。放射性元素によって汚染された汚染土壌はその近くに居住する人間を外部被曝させる。また、汚染土壌によって生育した植物を人間が食したり、その植物を動物が食し、人間がその動物の肉を食したりすれば、その人間は内部被曝する。人間は外部被曝や内部被曝によって健康が損なわれる。 Currently, in Japan, radioactive elements such as cesium 137 are released due to an accident at a nuclear power plant associated with the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake that occurred on March 11, 2011, and soil is contaminated in a wide area. Contaminated soil contaminated with radioactive elements exposes people living nearby to external exposure. Moreover, if a human eats a plant grown by contaminated soil, an animal eats the plant, and a human eats the meat of the animal, the human is internally exposed. Human health is impaired by external and internal exposure.
このため、特許文献１には、汚染土壌を有効に除染可能な除染方法が提案されている。この除染方法は、水を含む分散媒中に汚染土壌を分散質として分散したスラリーを得る第１工程と、スラリーに対して吸着剤等を供給する第２工程と、第２工程後の吸着剤等を回収する第３工程とを備えている。第１工程において、スラリー中の汚染土壌を摩砕することも行われている。また、第１工程において、スラリーを汚染濃度の高い汚染微粒子のスラリーと残余の処理済み粒子のスラリーとに分級することも行われている。第２工程で用いられる吸着剤としては、ゼオライトが採用されている。 For this reason, Patent Document 1 proposes a decontamination method that can effectively decontaminate contaminated soil. This decontamination method includes a first step of obtaining a slurry in which contaminated soil is dispersed as a dispersoid in a dispersion medium containing water, a second step of supplying an adsorbent and the like to the slurry, and an adsorption after the second step. And a third step of collecting the agent and the like. In the first step, the contaminated soil in the slurry is also ground. In the first step, the slurry is classified into a slurry of contaminated fine particles having a high contamination concentration and a slurry of the remaining processed particles. As the adsorbent used in the second step, zeolite is employed.
この除染方法によれば、第３工程で回収する吸着剤等が高い汚染濃度を有することから、吸着剤等とともに汚染濃度の高い土壌を回収することが可能である。このため、汚染濃度の低い土壌の再利用が可能になる。 According to this decontamination method, since the adsorbent and the like collected in the third step have a high contamination concentration, it is possible to collect soil having a high contamination concentration together with the adsorbent and the like. This makes it possible to reuse soil with a low contamination concentration.
しかし、従来の除染方法では、汚染土壌が芝生、草、牧草等、セルロース等の有機物を含む場合、その有機物が吸着剤の作用効果を損ない易い。また、従来の除染方法では、ゼオライト単体を吸着剤として採用していたため、吸着剤が二次凝集した状態から破砕し易く、吸着剤と土壌とを分離し難い。 However, in the conventional decontamination method, when the contaminated soil contains organic matter such as cellulose, such as lawn, grass, and pasture, the organic matter tends to impair the action and effect of the adsorbent. Moreover, in the conventional decontamination method, since the zeolite simple substance was employ | adopted as an adsorbent, it is easy to crush from the state which adsorbent secondary-aggregated, and it is difficult to isolate | separate adsorbent and soil.
このため、吸着剤とともに汚染濃度の低い土壌も回収し易く、再利用する土壌を確保し難い。このため、汚染地域においては、土壌不足が懸念される。 For this reason, it is easy to collect the soil having a low contamination concentration together with the adsorbent, and it is difficult to secure the soil to be reused. For this reason, there is a concern about soil shortage in contaminated areas.
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、再利用する土壌をより多く確保できる汚染土壌の除染方法を提供することを解決すべき課題としている。 This invention is made | formed in view of the said conventional situation, Comprising: It is set as the problem which should be solved to provide the decontamination method of the contaminated soil which can ensure more soil to reuse.
本発明に汚染土壌の除染方法は、放射性元素によって汚染された汚染土壌を分級し、汚染濃度の高い汚染微粒子と、残余の処理済み粒子とを得る汚染土壌の除染方法であって、
水を含む分散媒中に前記汚染土壌又は前記汚染微粒子を分散質として分散したスラリーを得る第１工程と、
前記スラリーに対して吸着材を接触させる第２工程と、
前記第２工程後の前記吸着材を分離する第３工程とを備え、
前記吸着材は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、前記各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物であることを特徴とする（請求項１）。
The decontamination method for contaminated soil according to the present invention is a decontamination method for contaminated soil by classifying contaminated soil contaminated with radioactive elements to obtain contaminated fine particles having a high contamination concentration and the remaining treated particles,
A first step of obtaining a slurry in which the contaminated soil or the contaminated fine particles are dispersed as a dispersoid in a dispersion medium containing water;
A second step of bringing an adsorbent into contact with the slurry;
A third step of separating the adsorbent after the second step,
The adsorbent is a zeolite structure composed of a substrate made of innumerable fine organic fibers having a large number of pores and zeolite held in the pores (Claim 1).
本発明の汚染土壌の除染方法では、第１工程において、水を含む分散媒中に汚染土壌又は汚染微粒子を分散質として分散したスラリーを得る。そして、第２工程では、スラリーに対して吸着材を接触させる。この後、第３工程では、第２工程後の吸着材を分離する。 In the contaminated soil decontamination method of the present invention, in the first step, a slurry is obtained in which contaminated soil or contaminated fine particles are dispersed as a dispersoid in a dispersion medium containing water. In the second step, the adsorbent is brought into contact with the slurry. Thereafter, in the third step, the adsorbent after the second step is separated.
本発明の除染方法で採用する吸着剤は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物である。このゼオライト構造物は、各ゼオライトの周りに存在する各基材がセルロース等の有機物と絡み合うため、有機物が各ゼオライトの作用効果を損なうことを防止し、単体のゼオライトよりも優れた作用効果を発揮する。また、このゼオライト構造物は、土壌と混合されたとしても、無数の微細な有機繊維によって繊維状になっているため、篩等によって比較的容易に異物と分離可能である。 The adsorbent employed in the decontamination method of the present invention is a zeolite structure composed of a base material made of innumerable fine organic fibers having a large number of pores and zeolite held in each pore. This zeolite structure prevents each organic substance from damaging the action and effect of each zeolite because each base material around each zeolite is intertwined with organic matters such as cellulose, and exhibits better action and effect than a single zeolite. To do. Moreover, even if this zeolite structure is mixed with soil, it is fibrous with countless fine organic fibers, so that it can be separated from foreign substances relatively easily by a sieve or the like.
このため、この除染方法によれば、汚染濃度の高い土壌だけを吸着剤とともに回収することが可能になり、再利用する土壌を確保し易い。 For this reason, according to this decontamination method, it becomes possible to collect | recover only soil with high pollution density | concentration with adsorption agent, and it is easy to ensure the soil to recycle.
したがって、本発明の汚染土壌の除染方法によれば、再利用する土壌をより多く確保できる。このため、汚染地域における土壌不足を解消することが可能である。 Therefore, according to the decontamination method for contaminated soil of the present invention, more soil to be reused can be secured. For this reason, it is possible to eliminate the soil shortage in the contaminated area.
吸着剤の基材は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維であれば、種々のものを採用することが可能である。例えば、竹繊維、椰子繊維等の植物性の多孔質繊維の他、発泡スチロール等の人工の多孔質繊維を採用することが可能である。 As the adsorbent base material, various materials can be adopted as long as they are countless fine organic fibers having a large number of pores. For example, in addition to plant-based porous fibers such as bamboo fiber and coconut fiber, artificial porous fibers such as expanded polystyrene can be employed.
本発明に汚染土壌の除染方法では、基材は竹繊維であることが好ましい（請求項２）。発明者らは竹繊維を基材としてゼオライト構造体を製造できることを確認したからである。また、竹繊維は多孔質であるため、多くの吸着質を吸着することが可能である。また、多孔質の竹繊維によって脱臭等の効果も見込まれる。竹繊維の竹としては、孟宗竹、和竹、笹竹等を採用することができる。 In the method for decontaminating contaminated soil in the present invention, the base material is preferably bamboo fiber (claim 2). This is because the inventors have confirmed that a zeolite structure can be produced using bamboo fiber as a base material. Moreover, since bamboo fiber is porous, it can adsorb | suck many adsorbates. Moreover, the effect of deodorizing etc. is anticipated with porous bamboo fiber. As the bamboo of the bamboo fiber, it is possible to adopt 孟 宗 bamboo, Japanese bamboo, bamboo bamboo and the like.
本発明の汚染土壌の除染方法によれば、再利用する土壌をより多く確保できる。 According to the decontamination method for contaminated soil of the present invention, more reused soil can be secured.
以下、本発明を具体化した実施例を図面を参照しつつ説明する。まず、実施例の除染方法で用いるため、ゼオライト構造物を製造する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments embodying the present invention will be described below with reference to the drawings. First, a zeolite structure is manufactured for use in the decontamination method of the examples.
図１に示すように、第１処理Ｓ１では、乾式ボールミルを使用して断熱用のパーライトを粉砕した。具体的には、乾式ボールミルに０．６４ｋｇの断熱用のパーライトを投入し、回転速度比を０．８５又は０．９５（Ｎ／Ｎｃ）として２〜６時間の粉砕を行った。 As shown in FIG. 1, in 1st process S1, the pearlite for heat insulation was grind | pulverized using the dry ball mill. Specifically, 0.64 kg of pearlite for heat insulation was put into a dry ball mill, and pulverization was performed for 2 to 6 hours with a rotation speed ratio of 0.85 or 0.95 (N / Nc).
ここで用いた乾式ボールミルは、ポットの内壁が鉄製であり、ポットの長さが７２５ｍｍ、ポットの直径が７２５ｍｍである。各ボールは、鋼鉄製であり、直径が１５ｍｍである。ポット内の容積に対するボールの充填率は５０％である。ボールの総重量は７．５ｋｇである。ポットの回転数は８３ｒｐｍである。 In the dry ball mill used here, the inner wall of the pot is made of iron, the length of the pot is 725 mm, and the diameter of the pot is 725 mm. Each ball is made of steel and has a diameter of 15 mm. The filling rate of the balls with respect to the volume in the pot is 50%. The total weight of the ball is 7.5 kg. The rotation speed of the pot is 83 rpm.
パーライトの組成は、ＳｉＯ2が７５．０質量％、Ａｌ2Ｏ3が１４．０質量％、ＣａＯが０．１質量％、Ｎａ2Ｏが３．５質量％、Ｋ2Ｏが４．２質量％、Ｆｅ2Ｏ3が０．９質量％、その他が２．３質量％である。断熱用のパーライトの１００倍のＳＥＭ写真を図２に示す。なお、断熱用のパーライトに換えて精石であるパーライトを使用することもできる。精石であるパーライトの１００倍のＳＥＭ写真を図３に示す。 The composition of perlite, SiO 2 75.0 wt%, Al 2 O 3 is 14.0 wt%, CaO 0.1 wt%, Na 2 O is 3.5 wt%, K 2 O 4.2 % By mass, 0.9% by mass of Fe 2 O 3 and 2.3% by mass of others. FIG. 2 shows a 100 times SEM photograph of pearlite for heat insulation. In addition, pearlite which is a fine stone can be used instead of the pearlite for heat insulation. FIG. 3 shows a 100 times SEM photograph of pearlite, which is a fine stone.
発明者らの試験結果によれば、乾式ボールミルで粉砕することにより、パーライトの粉体は、個々の粒子が内部に歪みを有し、高い活性を発揮する。 According to the test results of the inventors, by pulverizing with a dry ball mill, the pearlite powder exhibits high activity because each particle has internal distortion.
図１に示す第２処理Ｓ２では、公知技術を用いて無数の微細な竹繊維を得た。ここでは、長崎工業（株）製「竹宝」を竹繊維とした。この竹繊維の５００倍のＳＥＭ写真を図４に示す。竹繊維のＢＥＴ比表面積は０．１８９４６ｍ2／ｇである。なお、例えば、特開２０１３−４２７５３号公報に開示されている製造方法で竹繊維を製造することも可能である。 In 2nd process S2 shown in FIG. 1, the countless fine bamboo fiber was obtained using the well-known technique. Here, “Takeho” manufactured by Nagasaki Kogyo Co., Ltd. was used as the bamboo fiber. A 500 times SEM photograph of this bamboo fiber is shown in FIG. The BET specific surface area of the bamboo fiber is 0.18946 m 2 / g. In addition, for example, it is also possible to manufacture bamboo fiber by a manufacturing method disclosed in JP 2013-42753 A.
図１に示す第３処理Ｓ３では、１Ｍの水酸化ナトリウム水溶液１４ｍｌと、パーライト粉砕物０．９１ｇと、竹繊維１ｇとを用意し、これらを混合し、第１反応液を得た。なお、モルデナイトの核として、微量のナノモルデナイトを第１反応液に混合することも可能である。 In 3rd process S3 shown in FIG. 1, 14 ml of 1M sodium hydroxide aqueous solution, 0.91 g of pearlite ground material, and 1 g of bamboo fiber were prepared, these were mixed, and the 1st reaction liquid was obtained. In addition, it is also possible to mix a trace amount nano mordenite into a 1st reaction liquid as a nucleus of mordenite.
第４処理Ｓ４では、竹繊維の各繊維内の各気孔に塩基性水溶液をしみ込ませ、各気孔内にゼオライトを析出させるため、第１反応液を減圧した。こうして、第２反応液を得た。 In the fourth treatment S4, the first reaction solution was decompressed in order to saturate each pore in each fiber of the bamboo fiber with a basic aqueous solution and precipitate zeolite in each pore. In this way, the 2nd reaction liquid was obtained.
第５処理では、第２反応液に対し、１５０°Ｃ、８４時間の水熱処理を行った。発明者らの試験によれば、より高温、かつ長時間の水熱処理を塩基性水溶液中で行うと、竹繊維のセルロースが分解してしまう。水熱処理後、吸引ろ過及び乾燥を行い、ゼオライト構造物を得た。 In the fifth treatment, hydrothermal treatment was performed on the second reaction liquid at 150 ° C. for 84 hours. According to the tests by the inventors, when the hydrothermal treatment at a higher temperature and for a longer time is performed in the basic aqueous solution, the cellulose of the bamboo fiber is decomposed. After hydrothermal treatment, suction filtration and drying were performed to obtain a zeolite structure.
図５〜７に示すように、この製造方法によって、ゼオライト構造物を製造できることがわかる。これらのゼオライト構造物では、無数の微細な竹繊維の各気孔内に無数のモルデナイト型ゼオライトが保持された構造を有していた。このゼオライト構造物は、極めて微細な気孔を豊富に含んでいる。 As shown in FIGS. 5-7, it turns out that a zeolite structure can be manufactured with this manufacturing method. These zeolite structures have a structure in which an infinite number of mordenite-type zeolite is held in each pore of an infinite number of fine bamboo fibers. This zeolite structure is rich in extremely fine pores.
図５は得られたゼオライト構造物の２００倍のＳＥＭ写真を示し、図６は得られたゼオライト構造物の１０００倍のＳＥＭ写真をに示し、図７は得られたゼオライト構造物の５０００倍のＳＥＭ写真をに示す。 FIG. 5 shows a 200 times SEM photograph of the obtained zeolite structure, FIG. 6 shows a 1000 times SEM photograph of the obtained zeolite structure, and FIG. 7 shows a 5000 times magnification of the obtained zeolite structure. A SEM photograph is shown in.
続いて、実施例の除染方法を行う。まず、図８に示す第１工程Ｓ１１では、水を含む分散媒中に汚染土壌を分散質として分散したスラリーを得る。このスラリーに対し、ｐＨを調整するとともに、高せん断応力を付与しつつ分散を行うことにより、高せん断分散工程を行う。この際、高速ブランジャー（（株）マキノ製）を用いた。 Then, the decontamination method of an Example is performed. First, in 1st process S11 shown in FIG. 8, the slurry which disperse | distributed the contaminated soil as a dispersoid in the dispersion medium containing water is obtained. The slurry is subjected to a high shear dispersion step by adjusting pH and dispersing while applying high shear stress. At this time, a high-speed blanker (manufactured by Makino Co., Ltd.) was used.
高速ブランジャーの特性は以下のとおりである。
型式：ＭＨＳＢ−１４８
寸法：０．８４×０．６８×高１．４（ｍ）
重量：２００（ｋｇ）
ロータ径：φ１５０（ｍｍ）
ステータ径：φ２５０（ｍｍ）
材質：鋼
回転数：１２００ｒ／ｍｉｎ（６０Ｈｚ）
モータ出力：２．２（ｋＷ）
電圧：２００（Ｖ）
The characteristics of the high-speed blanker are as follows.
Model: MHSB-148
Dimensions: 0.84 x 0.68 x height 1.4 (m)
Weight: 200 (kg)
Rotor diameter: φ150 (mm)
Stator diameter: φ250 (mm)
Material: Steel Rotation speed: 1200r / min (60Hz)
Motor output: 2.2 (kW)
Voltage: 200 (V)
高速ブランジャーにおいて、分散系が収容されるタンクの特性は以下のとおりである。
形状：対辺５００ｍｍ（内法寸法４８０ｍｍ）×高さ６００ｍｍの八角柱状（じゃま板付き）
In the high speed blanker, the characteristics of the tank in which the dispersion system is accommodated are as follows.
Shape: Opposite side 500mm (internal dimensions 480mm) x height 600mm octagonal column (with baffle)
汚染土壌に対して重量比で３倍の水を加え、高せん断分散工程の処理時間を２０分とした。この高せん断分散工程後のスラリーには、汚染土壌及び汚染微粒子が分散していることとなる。 Three times the weight ratio of water was added to the contaminated soil, and the treatment time of the high shear dispersion step was 20 minutes. In the slurry after the high shear dispersion step, contaminated soil and contaminated fine particles are dispersed.
次に、第２工程Ｓ１２では、第１工程Ｓ１１で得たスラリーに対し、上述したゼオライト構造物からなる吸着剤を接触させる。この吸着剤は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物である。このため、ゼオライト構造物は、各ゼオライトの周りに存在する各基材がセルロース等の有機物と絡み合うため、有機物が各ゼオライトの作用効果を損なうことを防止し、単体のゼオライトよりも優れた作用効果を発揮する。 Next, in 2nd process S12, the adsorbent which consists of a zeolite structure mentioned above is made to contact with the slurry obtained by 1st process S11. This adsorbent is a zeolite structure composed of a base material composed of innumerable fine organic fibers having a large number of pores and zeolite retained in each pore. For this reason, the zeolite structure prevents the organic matter from damaging the action effect of each zeolite because each base material existing around each zeolite is intertwined with organic matters such as cellulose, and the action effect superior to that of a single zeolite. Demonstrate.
そして、第３工程Ｓ１３として、第２工程Ｓ１２後の吸着材を分離する。この際、まず、第２工程Ｓ１２後のスラリーに対し、第１分級工程を行った。第１分級工程では、振動篩（晃栄産業（株）製）により、スラリーから粒径１〜４ｍｍの粒子を分級した。 And as 3rd process S13, the adsorbent after 2nd process S12 is isolate | separated. At this time, first, the first classification step was performed on the slurry after the second step S12. In the first classification step, particles having a particle diameter of 1 to 4 mm were classified from the slurry by a vibrating sieve (manufactured by Koei Sangyo Co., Ltd.).
振動篩の特性は以下のとおりである。
型式：５００Ｄ（タッピングゴム付属）
寸法：０．７×０．７×高０．９（ｍ）
重量：１００（ｋｇ）
ふるい面（円形）有効径：４４０ｍｍ
振動数：３６００回／分
モータ出力：０．４ｋＷ
電圧：２００（Ｖ）
The characteristics of the vibrating sieve are as follows.
Model: 500D (with tapping rubber)
Dimensions: 0.7 x 0.7 x height 0.9 (m)
Weight: 100 (kg)
Sieve surface (circular) effective diameter: 440mm
Frequency: 3600 times / min Motor output: 0.4kW
Voltage: 200 (V)
また、第２分級工程として、上記の振動篩の下流において、粒径０．２３３〜０．５ｍｍの粒子に対し、フィルタープレス（（株）マキノ製）を用いた。 Further, as the second classification step, a filter press (manufactured by Makino Co., Ltd.) was used for particles having a particle size of 0.233 to 0.5 mm downstream of the vibrating sieve.
フィルタープレスの特性は以下のとおりである。
機種：Ｍ８×６室
寸法：１．３×０．９×高１．３（ｍ）
重量：３３０（ｋｇ）
ろ室厚さ：２０（ｍｍ）
ろ過面積：０．２７（ｍ2）
ろ過容積：２．７（ｌ）
ダイヤフラムポンプのモータ出力：０．７５（ｋＷ）
ダイヤフラムポンプの電圧：２００（Ｖ）
The characteristics of the filter press are as follows.
Model: M8 x 6 rooms Dimensions: 1.3 x 0.9 x height 1.3 (m)
Weight: 330 (kg)
Filter chamber thickness: 20 (mm)
Filtration area: 0.27 (m 2 )
Filtration volume: 2.7 (l)
Motor output of diaphragm pump: 0.75 (kW)
Diaphragm pump voltage: 200 (V)
この第３工程において、ゼオライト構造物は、土壌と混合されたとしても、無数の微細な有機繊維によって繊維状になっているため、篩等によって比較的容易に異物と分離可能である。 In this third step, even if the zeolite structure is mixed with soil, it is formed into a fibrous shape by countless fine organic fibers, and therefore can be separated from foreign substances relatively easily by a sieve or the like.
このため、この除染方法によれば、汚染濃度の高い土壌だけを吸着剤とともに回収することが可能になり、再利用する土壌を確保し易い。 For this reason, according to this decontamination method, it becomes possible to collect | recover only soil with high pollution density | concentration with adsorption agent, and it is easy to ensure the soil to recycle.
したがって、この除染方法によれば、再利用する土壌をより多く確保できる。このため、汚染地域における土壌不足を解消することが可能である。 Therefore, according to this decontamination method, more reused soil can be secured. For this reason, it is possible to eliminate the soil shortage in the contaminated area.
以上において、本発明を実施例に即して説明したが、本発明は上記実施例に制限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して適用できることはいうまでもない。 While the present invention has been described with reference to the embodiments, it is needless to say that the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be appropriately modified and applied without departing from the spirit thereof.
本発明は汚染土壌の除染方法に利用可能である。 The present invention can be used in a decontamination method for contaminated soil.
Ｓ１１…第１工程
Ｓ１２…第２工程
Ｓ１３…第３工程
S11 ... 1st process S12 ... 2nd process S13 ... 3rd process
Claims (2)
水を含む分散媒中に前記汚染土壌又は前記汚染微粒子を分散質として分散したスラリーを得る第１工程と、
前記スラリーに対して吸着材を接触させる第２工程と、
前記第２工程後の前記吸着材を分離する第３工程とを備え、
前記吸着材は、多数の気孔を有する無数の微細な有機繊維からなる基材と、前記各気孔内に保持されたゼオライトとからなるゼオライト構造物であることを特徴とする汚染土壌の除染方法。 A method for decontamination of contaminated soil by classifying contaminated soil contaminated with radioactive elements to obtain contaminated fine particles having a high contamination concentration and the remaining treated particles,
A first step of obtaining a slurry in which the contaminated soil or the contaminated fine particles are dispersed as a dispersoid in a dispersion medium containing water;
A second step of bringing an adsorbent into contact with the slurry;
A third step of separating the adsorbent after the second step,
The adsorbent is a decontamination method for contaminated soil, characterized in that the adsorbent is a zeolite structure comprising a substrate made of innumerable fine organic fibers having a large number of pores and zeolite held in the pores. .
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