JP2016024180A - 放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】放射性物質によって汚染された土壌や汚泥中の土粒を、亜臨界水処理により、少ないエネルギー消費量で、分解して、後過程で、洗浄により容易に放射性物質を分離、除去できる放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法を提供する。
【解決手段】圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を供給して、圧力容器内の放射能汚染土壌及び汚泥の少なくとも一方である処理対象物を攪拌しつつ加温、加圧し、圧力容器内の温度が１５０℃を越える範囲で、圧力容器内の温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇を検出し、この検出の後、圧力容器内の温度を、急上昇開始時の温度以上に５〜１０分間維持するように、水蒸気の供給量を調整し、その後、水蒸気の供給を停止する亜臨界水処理過程と、亜臨界水処理過程を経た処理対象物から、含有される放射性物質を分離除去する除去過程と、を有する放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
【選択図】図７

Description

本発明は、放射性物質により汚染された土壌、汚泥から放射性セシウム（以下Ｃｓ）、ストロンチウム（以下Ｓｒ）等を分離しやすくしてから、これらＣｓやＳｒ等を分離除去する放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法及び装置に関する。

放射性物質により汚染された土壌、汚泥を水で洗浄することにより、付着したＣｓ、Ｓｒ等を分離できることが知られている。また、土壌や汚泥に含まれるＣｓ、Ｓｒ等が、土粒の内部に入り込んでいる場合には、容易に分離できないことも知られている。

このような土粒を粉砕すれば、Ｃｓ、Ｓｒ等を容易に分離できることになるが、粉砕の手段として、土壌、汚泥を亜臨界水処理することが考えられる。

従来の亜臨界水処理装置としては、例えば特許文献１に開示されるように、耐圧容器内において有機系廃棄物を攪拌しながら、高温、高圧の飽和水蒸気を用いて水分解するとともに熱分解する処理装置がある。

このような亜臨界水処理装置を利用して、上記のような放射性物質により汚染された土壌、汚泥を処理する場合、含まれる土粒を粉砕するまでには長時間、高温、高圧状態を維持しなければならず、水蒸気のための熱エネルギー及び攪拌のための回転エネルギーが非常に大きくなってしまうという問題点がある。

これに対して、耐圧容器内で、高温、高圧状態の土粒にパルス状の衝撃波を与えて、短時間で粉砕することが考えられるが、この場合は、衝撃波に耐えるために耐圧容器の強度を大きくする必要があり、結果として耐圧容器の容量が小さくなり、時間当たりの処理量が少なくなってしまうという問題点がある。

特許第４７５１９７７号公報

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、放射性物質により汚染された土壌や汚泥の時間当たりの処理量を低減させることなく、且つ、処理のためのエネルギー消費量を大幅に低減して、土壌や汚泥中の土粒を分解する過程と、亜臨界水処理を経た土壌や汚泥から放射性物質を分離・除去する除去過程からなる亜臨界水処理方法及び亜臨界水処理装置と除去装置からなる放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置を提供することを課題とする。

本発明者は、鋭意研究の結果、有機系廃棄物や汚泥からなる処理対象物を、亜臨界水処理する過程において、処理対象物の一部の分解が始まるタイミングを検出し、この分解開始のタイミングで、高温、高圧の飽和水蒸気の供給制御により、分解開始のタイミングにおける温度を短時間維持すれば、処理対象物の他の部分も、順次分解できることを見出した。

又、土粒が分解された状態の土壌や汚泥に含まれるＣｓ、Ｓｒ等は、ナノバブル水を
用いて土壌や汚泥から容易に分離除去できることを見出した。

即ち、本発明は以下のような実施例により上記課題を解決するものである。

（１）圧力容器内に、高温、高圧の水蒸気を供給して、該圧力容器内の放射能汚染土壌及び汚泥の少なくとも一方である処理対象物を攪拌しつつ加温、加圧し、前記圧力容器内の温度が１５０℃以上の範囲で、前記圧力容器内の温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇を検出し、前記の検出の後、前記圧力容器内の温度を、前記急上昇開始時の温度以上に５〜１０分間維持するように、前記水蒸気の供給量を調整し、その後、水蒸気の供給を停止する亜臨界水処理過程と、前記亜臨界水処理過程を経た処理対象物から、含有される放射性物質を分離除去する除去過程と、を有することを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。

（２）圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を注入して、該圧力容器内の、放射能汚染土壌及び汚泥の少なくとも一方を含む処理対象物を、亜臨界状態として、前記土壌又は汚泥に含まれる土粒を分解する亜臨界水処理装置と、前記亜臨界水処理装置により処理された土壌又は汚泥から放射性物質を分離・除去する除去装置と、を有してなる放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置であって、前記亜臨界水処理装置は、前記圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を供給する水蒸気供給装置と、前記圧力容器内で、前記処理対象物を攪拌する複数の攪拌翼、及び、この攪拌翼を駆動する回転シャフトを含む攪拌装置と、前記水蒸気供給装置を制御して、前記圧力容器への水蒸気供給量を制御する水蒸気制御装置と、前記圧力容器に設けられた、前記処理対象物の投入口、処理済の前記処理対象物を取出すための取出口、及び、前記高温、高圧の水蒸気を注入するための水蒸注入口と、を有してなり、前記水蒸気制御装置は、圧力容器内の１以上の個所の温度を測定する温度センサーと、圧力容器内の１以上の個所の圧力を測定する圧力センサーと、これらのセンサー出力信号が入力される制御装置本体と、この制御装置本体からの指令信号に基づいて、前記水蒸気供給装置による水蒸気供給量を調節する蒸気開閉弁を駆動する開閉弁駆動装置と、を有し、前記制御装置本体は、前記圧力容器内の温度が１５０℃を越えた範囲で、前記温度センサーによる検出温度及び前記圧力センサーにおける検出圧力の少なくとも一方が、急上昇したとき、前記開閉弁駆動装置に対して、前記圧力容器内における前記急上昇開始時乃至急上昇終了時の温度を５〜１０分間維持するように、前記蒸気開閉弁を制御する指令信号を出力し、且つ、前記５〜１０分間の経過後に、前記蒸気開閉弁を閉じる指令信号を出力するように構成されたことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置。

本発明によれば、放射性物質によって汚染された土壌や汚泥中の土粒を、亜臨界水処理装置により、従来比で約５０％のエネルギー消費量で、亜臨界水処理により土粒を分解して、後過程で、洗浄により容易に放射性物質を分離、除去することができるという効果を有する。

本発明の実施例に係る放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置を示すブロック図 同除染装置における亜臨界水処理装置を示す正面図 同側面図 同平面図 亜臨界水処理装置の制御系統を示す回路図 同実施例における加圧浮上処理装置の概略を模式的に示す断面図 同実施例に係る除染装置による、放射能汚染土壌又は汚泥の除染過程を示すフローチャート

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て説明する。

図１に示されるように、実施例１に係る除染装置１０は、亜臨界水処理装置２０と除去装置６０とから構成されている。

亜臨界水処理装置２０は、圧力容器２２内に高温、高圧の水蒸気を注入して、該圧力容器２２内の、放射能汚染土壌及び汚泥の少なくとも一方を含む処理対象物を、亜臨界水により分解するものである。

除去装置６０は、ナノバブル水洗浄装置７０と、加圧浮上処理装置８０とから構成されている。

図１〜図３、図５に示されるように、亜臨界水処理装置２０は、圧力容器２２と、水蒸気供給装置２４と、攪拌装置２６と、水蒸気制御装置３０と、回転シャフト制御装置５０とを備えて構成されている。

圧力容器２２は、処理対象物を投入するための投入口２２Ａと、亜臨界処理を終えた処理対象物を排出するための取出口２２Ｂと、圧力容器２２内に高温、高圧の水蒸気を注入するための水蒸気注入口２２Ｃ（２ヶ所）とを備えている。

投入口２２Ａは、圧力容器２２の上部に筒状に突出して形成され、上端のクラッチドア２３Ａによって開閉されるようになっている。

図１〜３の符号２２Ｄは蒸気排出口であり、この蒸気排出口２２Ｄは、圧力容器２２の上端から上方に立設された筒状に形成されていて、過剰な蒸気を外部に排出するようにされている。筒状体の更に上端にも蒸気排出口２２Ｅがある。

取出口２２Ｂは、圧力容器２２の、図１において右端に下向きに傾斜して取付けられ、ハンドル２２Ｆにより開口されて、亜臨界水処理の終った処理対象物を外部に排出できるようにされている。このとき、攪拌装置２６の回転シャフト２６Ａは、内部の処理対象物を、取出口２２Ｂ方向に押出すように回転される。

水蒸気供給装置２４は、ボイラー２４Ａによって生産された高温、高圧の水蒸気を、圧力調整弁２４Ｂ及び蒸気開閉弁３６（説明後述）を介して、水蒸気注入口２２Ｃから圧力容器２２内に供給するようにされている。

攪拌装置２６は、圧力容器２２内の、ほぼ中心を水平に貫通して配置された回転シャフト２６Ａ、及び、この回転シャフト２６Ａの、長手方向複数箇所に半径方向に延在して取付けられた複数の攪拌翼２６Ｂとを備えて構成されている。回転シャフト２６Ａは、図１、図２において左端下側に設けられたモーター２７から減速機２８を介して駆動され、圧力容器２２内の処理対象物を攪拌するようにされている。

ここで、回転シャフト２６Ａは、通常運転時は、一定間隔で時計方向又は反時計方向に回転方向が切替られて、攪拌翼２６Ｂが処理対象物を取出口２２Ｂ側からモーター２７方向へ、また、その反対方向に送るようにされている。

図５に示されるように、水蒸気制御装置３０は、圧力容器２２の外側の２箇所に取付けられた温度センサー３２Ａ、３２Ｂと、同様に、圧力容器２２の上部外側に取付けられた圧力センサー３４Ａ、３４Ｂと、水蒸気注入口２２Ｃへの水蒸気の供給量を調整する蒸気開閉弁３６と、圧力容器２２内の蒸気を排出するための蒸気排出弁３７と、制御装置本体４０と、を備えて構成されている。

温度センサー３２Ａ、３２Ｂは、圧力容器２２の内側の温度を検出するようにされ、又、圧力センサー３４Ａ、３４Ｂは、圧力容器２２の内側の圧力を検出するようにされている。

これら温度センサー３２Ａ、３２Ｂと圧力センサー３４Ａ、３４Ｂの検出出力信号は、制御装置本体４０に出力するようにされている。

制御装置本体４０は、ＣＰＵからなり、温度センサー３２Ａ、３２Ｂ、圧力センサー３４Ａ、３４Ｂからの検出温度信号及び検出圧力信号に基づいて、開閉弁駆動装置３８を介して、蒸気開閉弁３６を駆動し、圧力容器２２内への蒸気供給量を調整できるようにされている。

回転シャフト制御装置５０は、回転シャフト２６Ａに取付けられて、その回転速度を
検出する回転速度センサー５２Ａと、回転トルクを検出する回転トルクセンサー５２Ｂとからのセンサー出力信号に基づいて、モーター２７の回転速度を制御するようにされている。

具体的には、回転シャフト制御装置５０は、回転速度センサー５２Ａから出力信号に基づく回転シャフト２６Ａの回転速度と、回転トルクセンサー５２Ｂからの出力信号に基づく回転シャフト２６Ａの回転トルクとの積が一定値となるように、モーター２７の回転速度を制御するように構成されている。

除去装置６０におけるナノバブル水洗浄装置７０は、図１に示されるように、放射性物質を含む亜臨界処理済の土壌、汚泥を投入する洗浄槽７１と、この洗浄槽７１内で前記の固形物を洗浄水に浸した状態で、洗浄槽７１の底面から、微細気泡（ナノバブル）を吹込む洗浄用ナノバブル吹込装置７２と、を有してなり、微細気泡の吹込み後に沈殿した土及び泥の上澄み水を原水として、加圧浮上処理装置８０に供給するように構成されている。

図６に示されるように、加圧浮上処理装置８０は、加圧浮上槽本体８１と、微細気泡含有加圧水形成装置（以下加圧水装置）８４と、凝集剤反応槽装置（以下凝集装置）９０と、固形化装置９６とを備えている。

凝集装置９０は、原水に凝集剤を添加してから、吐出管９０Ｂから加圧浮上槽本体８１の原水流入管口８２Ａに供給するように構成されている。詳細には、凝集装置９０は、凝集反応槽９１と、放射性物質吸着剤自動溶解装置９２Ａと、有機系凝集剤自動溶解装置９２Ｂと、無機系凝集剤自動溶解装置９２Ｃとを有し、これら凝集剤を溶解して凝集反応槽９１内の原水中に添加するようにされている。

加圧浮上槽本体８１は、図６において左端に原水流入管口８２Ａを、右端に処理水排出口８２Ｂを有し、更に、処理水排出口８２Ｂの上方位置に、浮上した綿状沈殿物（以下フロス）を取出す浮上物取出装置８２Ｃを備えていて、原水流入管口８２Ａから旋回しながら流入した微小気泡を含む加圧された原水中に微細気泡を発生させて、原水中の浮遊物や溶解している成分を微細気泡の界面に吸着させて液面に浮上させ、浮上物取出装置８２Ｃにより浮上物を取り出し、残りを処理水として処理水排出口８２Ｂから排出するように構成されている。

この浮上物取出装置８２Ｃは、浮上物を加圧浮上槽本体８１内の液面上から掻き出すような構成、例えば、機械式の掻き寄せスキマーやスクリューポンプ、ボルテックスポンプなど異物通過径の大きなポンプを用いた輸送手段であればよい。また、固形化装置９６は、浮上物取出装置８２Ｃにより取出された浮上物を脱水し、且つ、圧縮して、容積を１／１０程度にするものであり、例えばスクリュープレス、フィルタプレスあるいはフィルタプレスとシリンダプレス、多重円板式脱水機を単体あるいは組合せて構成する。

加圧水装置８４は、加圧浮上槽本体８１の処理水排出口８２Ｂから排出された処理水の一部を、原水流入管口８２Ａの前の、加圧水と原水が混合される位置にまで循環可能な循環管路８５と、この循環管路８５の途中に配置され、処理水の一部を注入し、且つ、加圧水として圧送する循環ポンプ（加圧ポンプ）８６と、この循環ポンプ８６の吐出側に配置され、圧送されてくる処理水中に、外から吸引した空気を押込んで微細気泡を形成するエジェクター８７と、微細気泡を含む加圧水を旋回させながら空気を溶解して滞溜時間を持つ蓄積型加圧水タンク８８とを備えて構成されている。

加圧浮上槽本体８１内には、微細気泡を含む原水を旋回しながら流入させる原水流入管口８２Ａと、この原水が衝突して、上向旋回流となるようにするガイド板８３Ａとからなる上向旋回流形成装置８３が設けられている。

詳細には、ガイド板８３Ａは、図６に示されるように、加圧浮上槽本体８１内で、下端が原水流入管口８２Ａ近くで、且つ、槽底面から隙間８３Ｂをもって配置され、図６において右上が原水流入管口８２Ａから離れるように傾斜して設けられ、原水流入管口８２Ａから旋回しながら流入した加圧水を含む原水がガイド板８３Ａに衝突して、斜め上向きの旋回流が形成されるようにしたものである。原水流入管口８２Ａから吐出された原水は旋回しながらガイド板８３Ａに衝突して、斜め上向きの旋回流が形成されると同時に、矢印Ｆで示されるように、隙間８３Ｂを通り、加圧浮上槽底部の掃流となる循環流を形成して、底部の沈殿物を巻き込みながら再び浮上させる。

次に、本実施例１にかかる除染装置１０によって、放射能汚染土壌又は汚泥を除染する過程について、図７を参照して詳細に説明する。

まず、亜臨界水処理装置２０における水蒸気制御装置３０の、制御装置本体４０及び回転シャフト制御装置５０を次のように設定しておく。

制御装置本体４０は、上昇しつつある圧力容器２２内の温度及び圧力を測定して、温度センサー３２Ａ、３２Ｂのいずれかのセンサー出力信号による温度が１５０℃以上で、温度及び圧力の急上昇の検出が可能なように設定され、また、前記の急上昇の急上昇を検知した後、圧力容器２２内の温度を、前記検出した急上昇の開始時の温度以上に、５〜１０分間維持するように、水蒸気の圧力容器２２内への供給量を調整し、且つ、その時間経過後に水蒸気の供給を停止するように設定されている。

回転シャフト制御装置５０は、除染処理対象物を攪拌する攪拌装置２６における、回転シャフト２６Ａの回転トルクと回転速度との積が一定となるように、モーター２７の回転速度を制御するように設定しておく。具体的には、回転速度センサー５２Ａにより検出される回転速度と、回転トルクセンサー５２Ｂにより検出される回転トルクの積が一定値となるようにしておく。

次に、図７のステップ１０１に示されるように、投入口２２Ａを開いて放射能汚染土壌及び／又は汚泥を圧力容器２２内に投入する。

次のステップ１０２においては、水蒸気供給装置２４のボイラー２４Ａで製造された高温、高圧蒸気を、水蒸気注入口２２Ｃから圧力容器２２内に注入する。

ステップ１０３に進み、モーター２７により攪拌装置２６の回転シャフト２６Ａを回転させて、圧力容器２２内で処理対象物の攪拌を開始する。このとき、処理対象物は、土粒などの塊が多いので、攪拌翼２６Ｂには比較的大きな抵抗がかかる。従って、回転シャフト２６Ａの回転トルクの抵抗は大きくなり、それに対応して回転速度は遅くなる。

次のステップ１０４では、圧力容器２２内の温度が１５０℃に到達したことを、温度センサー３２Ａ、３２Ｂの少なくとも１つによって検出する。

このとき、圧力容器２２内の処理対象物は、大きな土塊が減少して、攪拌抵抗がより小さくなるので、すなわち、回転シャフト２６Ａの回転トルクが小さくなるので、回転速度は自動的に増大する（ステップ１０５）。従って、土壌又は汚泥は、更に頻繁に攪拌翼２６Ｂにより衝撃を受けて多くの土塊や土粒が粉砕される。

更に、高温、高圧の水蒸気を圧力容器２２内に注入していくと、ステップ１０６において、温度センサー３２Ａ、３２Ｂ、又は、圧力センサー３４Ａ、３４Ｂの少なくとも１つが、圧力容器２２内の温度及び／又は圧力の急上昇を検知する。

ここで、急上昇とは、それまでほぼ時間に比例して温度及び圧力が穏やかな傾きの直綿状に上昇していたのが、前記傾きに対して２０％以上の傾きの曲線又は直線に沿って上昇する場合は、急上昇と定義する。

本発明者は、実験の結果、上記のように、圧力容器２２内の温度及び／又は圧力の急上昇は、圧力容器２２内で処理対象物の一部の分解が始まるときに、高温、高圧の水蒸気による温度及び／又は圧力の上昇に加えて、処理対象物の一部の結合が分解して発生した分解熱によるものと考えている。

本発明者は、上記分解熱は、処理対処物に含まれる材料の種類によって相違することを見出し、更に、一部でも分解が始まると、その分解熱によって、更に異なる種類の材料も順次分解が始まり、追加の高温、高圧の水蒸気による加熱、加圧が不要となることを見出した。

又、このときの条件として、圧力容器内の温度を、急上昇の開始時点の温度以上に５〜１０分間維持すれば、分解が順次自動的に進行していくことを確実にできることがわかった。

即ち、次のステップ１０７では、水蒸気制御装置３０、温度センサー３２Ａ、３２Ｂ及び圧力センサー３４Ａ、３４Ｂによる、温度又は圧力の急上昇を検出する信号の入力により、開閉弁駆動装置３８を介して、蒸気開閉弁３６が、前記急上昇の開始時点の温度以上に、圧力容器２２内の温度を５〜１０分間維持するように制御する（ステップ１０８参照）。

次のステップ１０９では、蒸気供給を停止して、且つ、蒸気排出口２２Ｄ、２２Ｅから蒸気を排出して圧力容器２２内の温度及び圧力を低減させ、処理対象物の亜臨界処理を終了する。

次に、ステップ１１０に進み、圧力容器２２の取出口２２Ｂを開いて、処理対象物を取出して、これを放熱する。

ステップ１１１において、ナノバブル水洗浄装置７０の洗浄槽７１内の洗浄水に、放熱した処理対象物を投入して、洗浄用ナノバブル吹込装置７２からナノバブルを吹込んで、処理対象物を攪拌、洗浄する。

洗浄終了後は、ステップ１１２に進み、土壌や汚泥を沈殿させ、ステップ１１３では、上澄水を加圧浮上処理装置８０に送る。洗浄槽７１の底部に沈殿した土壌などは、これを取出して、大地に戻す（ステップ１１４参照）。

加圧浮上処理装置８０に送られた上澄水には、ステップ１１５において、凝集剤反応槽装置９０で凝集剤が投入される。

詳細には、凝集剤反応槽装置９０における凝集反応槽９１には放射性物質吸着剤自動溶解装置９２Ａ、有機系凝集剤自動溶解装置９２Ｂ、無機系凝集剤自動溶解装置９２Ｃにおいて、それぞれ、放射性物質吸着剤、有機系凝集剤、無機系凝集剤が順次投入、攪拌されて上澄水に溶解される。

凝集剤等が溶解された上澄水は、加圧浮上処理装置８０において、原水流入管口８２Ａから加圧浮上槽本体８１内に流入するが、微細気泡含有加圧水形成装置８４において、ナノバブルが加えられた加圧水と合流して、これが、加圧浮上槽本体８１内に流入するとき、上向旋回流形成装置８３によって微細気泡流を含む旋回流となって、凝集剤が溶解された上澄水と加圧水とが強く攪拌される（ステップ１１６）。

凝集剤は、放射性物質、有機物質、無機物質を取込んで、凝集し綿状沈殿物となって沈殿しようとするが、ナノバブルを含む旋回流によって攪拌される間に、ナノバブルが付着して浮力が増し、液面に浮上フロスとして浮上する。

次のステップ１１７において、浮上物取出装置８２Ｃにより、加圧浮上槽本体８１の液面から浮上フロスが除去され、次に、ステップ１１８において、取出された浮上フロスは、固形化装置９６によって脱水、固形化され、次のステップ１１９において、容器に入れて排出される。

ステップ１１７において浮上フロスが除去された処理水は、ほとんどの放射性物質が除去されて、放流可能となり、一部がステップ１２０において、図１に示されるように、循環ポンプ８６により洗浄槽７１における洗浄水として還流される。また、一部が加圧水装置８４において、ナノバブルを含む加圧水とされ、凝集反応槽９１の吐出管９０Ｂに送られ、凝集剤等が溶解された上澄水に加えられる。余剰処理水は、次のステップ１２１において放流され、処理を終了する。

１０…除染装置
２０…亜臨界水処理装置
２２…圧力容器
２２Ａ…投入口
２２Ｂ…取出口
２２Ｃ…水蒸気注入口
２２Ｄ、２２Ｅ…蒸気排出口
２３Ａ…クラッチドア
２４…水蒸気供給装置
２４Ａ…ボイラー
２４Ｂ…圧力調整弁
２６…攪拌装置
２６Ａ…回転シャフト
２６Ｂ…攪拌翼
２７…モーター
２８…減速機
３０…水蒸気制御装置
３２Ａ、３２Ｂ…温度センサー
３４Ａ、３４Ｂ…圧力センサー
３６…蒸気開閉弁
３７…蒸気排出弁
３８…開閉弁駆動装置
４０…制御装置本体
５０…回転シャフト制御装置
５２Ａ…回転速度センサー
５２Ｂ…回転トルクセンサー
６０…除去装置
７０…ナノバブル水洗浄装置
７１…洗浄槽
７２…洗浄用ナノバブル吹込装置
８０…加圧浮上処理装置
８１…加圧浮上槽本体
８２Ａ…原水流入管口
８２Ｂ…処理水排出口
８２Ｃ…浮上物取出装置
８３…上向旋回流形成装置
８４…微細気泡含有加圧水形成装置（加圧水装置）
８５…循環管路
８６…循環ポンプ
８７…エジェクター
８８…蓄積型加圧水タンク
９０…凝集剤反応槽装置（凝集装置）
９０Ｂ…吐出管
９１…凝集反応槽
９２Ａ…放射性物質吸着剤自動溶解装置
９２Ｂ…有機系凝集剤自動溶解装置
９２Ｃ…無機系凝集剤自動溶解装置
９６…固形化装置

Claims (17)

1. 圧力容器内に、高温、高圧の水蒸気を供給して、該圧力容器内の放射能汚染土壌及び汚泥の少なくとも一方である処理対象物を攪拌しつつ加温、加圧し、
   前記圧力容器内の温度が１５０℃以上の範囲で、前記圧力容器内の温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇を検出し、
   前記の検出の後、前記圧力容器内の温度を、前記急上昇開始時の温度以上に５〜１０分間維持するように、前記水蒸気の供給量を調整し、
   その後、水蒸気の供給を停止する亜臨界水処理過程と、
   前記亜臨界水処理過程を経た処理対象物から、含有される放射性物質を分離除去する除去過程と、
   を有することを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
2. 請求項１において、
   前記圧力容器内への高温、高圧の水蒸気の注入により、温度及び圧力が一定の割合で上昇していく上昇曲線の傾きに対して２０％以上大きい傾きの上昇曲線に沿って上昇するときを、前記温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇のときとすることを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
3. 請求項１において、
   前記圧力容器内への蒸気供給量と、前記圧力容器内からの蒸気排出量の差が急減するときを、前記温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇のときとすることを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
4. 請求項３において、
   前記蒸気供給量と蒸気排出量との差が、１０〜６０分間で２０％以上減少したときを、前記温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇のときとすることを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   前記処理対象物を攪拌する攪拌装置の回転シャフトの回転トルクと回転速度との積が一定となるように、前記回転シャフトの回転速度を制御することを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
6. 請求項５において、
   前記圧力容器内の温度が１５０℃を越えること、及び、前記回転シャフトの回転トルクの変動幅が一定値以下となることの一方の条件が充足されたときから、前記圧力容器内の温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇開始時の検知を開始することを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
7. 請求項１乃至６のいずれかにおいて、
   前記処理対象物に、シリコン樹脂を除く合成樹脂、稲わら、樹木の枝、枯草、枯葉、材木のうち少なくとも一つからなる放射能汚染有機物を加えて処理することを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
8. 請求項１乃至７のいずれかにおいて、
   前記処理対象物における含有物の種類毎に予め、前記圧力容器内における前記急上昇の開始時の温度及び急上昇終了の温度を測定しておき、前記圧力容器内の温度が、前記予め測定された急上昇開始時の温度から急上昇終了時の温度の間に到達したとき、前記水蒸気の供給量の調整を開始することを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
9. 請求項８において、
   前記予め測定された温度のうち、前記急上昇開始時の温度が最も高い種類の前記含有物についての前記急上昇開始時の温度が測定されたとき、前記水蒸気の供給量の調整を開始することを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
10. 請求項１乃至９のいずれかにおいて、
    前記除去過程は、
    前記亜臨界水処理過程を経た処理対象物を、ナノバブルを含む加圧水により攪拌洗浄してから、土及び泥を沈殿させる過程と、
    土及び泥が沈殿してから、上澄水中に凝集剤を混合する過程と、
    凝集剤が混合された上澄液を、ナノバブルを含む加圧水の渦流により攪拌し、放射性物質を含む綿状沈殿物を浮上させる過程と、
    該浮上した綿状沈殿物を除去する過程と、を含むことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染方法。
11. 圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を注入して、該圧力容器内の、放射能汚染土壌及び汚泥の少なくとも一方を含む処理対象物を、亜臨界状態として、前記土壌又は汚泥に含まれる土粒を分解する亜臨界水処理装置と、
    前記亜臨界水処理装置により処理された土壌又は汚泥から放射性物質を分離・除去する除去装置と、
    を有してなる放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置であって、
    前記亜臨界水処理装置は、
    前記圧力容器内に高温、高圧の水蒸気を供給する水蒸気供給装置と、
    前記圧力容器内で、前記処理対象物を攪拌する複数の攪拌翼、及び、この攪拌翼を駆動する回転シャフトを含む攪拌装置と、
    前記水蒸気供給装置を制御して、前記圧力容器への水蒸気供給量を制御する水蒸気制御装置と、
    前記圧力容器に設けられた、前記処理対象物の投入口、処理済の前記処理対象物を取出すための取出口、及び、前記高温、高圧の水蒸気を注入するための水蒸注入口と、
    を有してなり、
    前記水蒸気制御装置は、圧力容器内の１以上の個所の温度を測定する温度センサーと、圧力容器内の１以上の個所の圧力を測定する圧力センサーと、これらのセンサー出力信号が入力される制御装置本体と、この制御装置本体からの指令信号に基づいて、前記水蒸気供給装置による水蒸気供給量を調節する蒸気開閉弁を駆動する開閉弁駆動装置と、を有し、
    前記制御装置本体は、前記圧力容器内の温度が１５０℃を越えた範囲で、前記温度センサーによる検出温度及び前記圧力センサーにおける検出圧力の少なくとも一方が、急上昇したとき、前記開閉弁駆動装置に対して、前記圧力容器内における前記急上昇開始時乃至急上昇終了時の温度を５〜１０分間維持するように、前記蒸気開閉弁を制御する指令信号を出力し、且つ、前記５〜１０分間の経過後に、前記蒸気開閉弁を閉じる指令信号を出力するように構成されたことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置。
12. 請求項１１において、
    前記制御装置本体は、前記圧力容器内への高温、高圧の水蒸気の注入により、温度及び圧力が一定の割合で上昇していく上昇曲線の傾きに対して２０％以上大きい傾きの上昇曲線に沿って上昇するときを、前記温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇のときと判断するように構成されたことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置。
13. 請求項１１において、
    前記水蒸気制御装置は、前記圧力容器内への水蒸気供給量と、前記圧力容器内からの水蒸気排出量を測定する蒸気量測定装置と、前記測定された水蒸気供給量と水蒸気排出量との差を検出する蒸気給は排量差検出装置と、を有してなり、
    前記制御装置本体は、前記圧力容器内への蒸気供給量と、前記圧力容器内からの蒸気排出量の差が急減するときを、前記温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇のときと判断するように構成されたことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置。
14. 請求項１３において、
    前記制御装置本体は、前記蒸気供給量と蒸気排出量との差が、１０〜６０分間で２０％以上減少したときを、前記温度及び圧力の少なくとも一方の急上昇のときと判断するように構成されたことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置。
15. 請求項１１乃至１４のいずれかにおいて、
    前記回転シャフトの回転速度センサー及び回転トルクを検出する回転トルクセンサーと、
    この回転速度センサー及び回転トルクセンサーの出力信号が入力される回転シャフト制御装置と、を更に有し、
    この回転シャフト制御装置は、前記回転シャフトの回転速度と回転トルクとの積が一定値となるように、前記回転シャフトを駆動するモータの回転速度を制御するように構成されたことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置。
16. 請求項１１乃至１５のいずれかにおいて、
    前記制御装置本体は、前記処理対象物における含有物の種類毎に予め測定された前記急上昇開始時の温度が記憶されている記憶部を有し、且つ、温度が、前記処理対象物における含有物の種類に対応する前記記憶された温度に到達したときの前記温度センサーの出力信号に基づき、前記水蒸気の供給量の調節を開始する指令信号を前記水蒸気制御装置に出力するように構成されたことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置。
17. 請求項１１乃至１６のいずれかにおいて、
    前記除去装置は、
    前記亜臨界水処理装置により亜臨界水処理過程を経た処理対象物を、ナノバブルを含む加圧水により攪拌洗浄するナノバブル水洗浄装置と、洗浄後に土及び泥を沈殿させた後の上澄水中に、凝集剤を混合する凝集剤反応槽装置と、
    凝集剤が混合された上澄液を、ナノバブルを含む加圧水の渦流により攪拌し、放射性物質を含む綿状沈殿物を浮上させるとともに、浮上した綿状沈殿物を除去する加圧浮上槽装置と、を含むことを特徴とする放射能汚染土壌又は汚泥の除染装置。

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