JP2017136515A - Apparatus and method for decontaminating contaminated earth - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性物質、重金属類、農薬、油、揮発性有機化合物、津波による塩害等の土壌汚染物質で汚染された土壌の汚染物質を吸着回収、又は分解して、土壌を除染する装置及び方法に関する。 The present invention is an apparatus for decontaminating soil by adsorbing and recovering or decomposing soil contaminants contaminated with radioactive contaminants, heavy metals, agricultural chemicals, oil, volatile organic compounds, soil contaminants such as salt damage caused by tsunami, etc. And a method.
従来、特許文献1に記載の除染装置は、表面に太陽電池フィルムを一体的に備え、裏面の導電層に放射性物質吸着剤を付着させた陰極のシート状電極部材と、このシート状電極部材の裏面に互いに間隔を置き導電層と電気的に絶縁して植設された複数の陽極杭と、放射性汚染土壌を湿潤化する給水装置とを具備し、陽極杭を地面に差し込んで、放射性汚染土壌の除染対象領域を覆うようにシート状電極部材を敷設するものである。太陽電池フィルムの発電により、シート状電極部材と陽極杭との間に電圧が印されると、シート状電極部材が陰極となって陽極杭の周辺の汚染土壌に電界を発生し、動電現象を発現させ、電気分解により土壌表層部に含まれる放射性物質のイオン化を促進すると共に、電気泳動や電気浸透流によりイオン化された放射性物質をシート状電極部材の導電層に誘引する結果、シート状電極部材に放射性物質を吸着し、シート状電極部材を撤去すると放射性物質が回収できる。 Conventionally, the decontamination apparatus described in Patent Literature 1 includes a negative electrode sheet-like electrode member integrally provided with a solar cell film on the front surface and a radioactive substance adsorbent attached to the conductive layer on the back surface, and the sheet-like electrode member. A plurality of anode piles planted at a distance from each other and electrically insulated from the conductive layer, and a water supply device for moistening the radioactively contaminated soil. A sheet-like electrode member is laid so as to cover the soil decontamination target region. When a voltage is applied between the sheet electrode member and the anode pile due to the power generation of the solar cell film, the sheet electrode member acts as a cathode and generates an electric field in the contaminated soil around the anode pile, resulting in an electrokinetic phenomenon. As a result of promoting the ionization of radioactive substances contained in the soil surface layer by electrolysis and attracting radioactive substances ionized by electrophoresis or electroosmotic flow to the conductive layer of the sheet-like electrode member, the sheet-like electrode When the radioactive substance is adsorbed on the member and the sheet-like electrode member is removed, the radioactive substance can be recovered.
上記従来の除染装置においては、福島第一原発事故に対して緊急性を有する対策として検討され、当該事故由来の放射性物質が地表から5cm程度の比較的浅い土壌表層部に浸透していることに着目して、比較的短尺の陽極杭を差し込み、地面近傍の放射性汚染土壌を除染するものである。従ってこの除染装置は放射性汚染物質の浸透深度の浅い放射性物質を回収するのに有効であるが、汚染範囲が地面から深層部に及ぶ土壌汚染に対して効果的な除染が困難である。
そこで本発明は、効率的に汚染物質を回収する除染対象範囲を深層部に拡大し、これに当たり、比較的簡易な構成で、簡単で短時間に設置でき、設置作業後は作業者が除染対象現場に滞在することのない汚染土壌の除染装置及び除染方法を提供することを課題とする。
In the above conventional decontamination equipment, it has been studied as an urgent measure against the Fukushima Daiichi nuclear accident, and the radioactive material derived from the accident has penetrated into the shallow surface of the soil about 5 cm from the ground surface. Paying attention to the above, a relatively short anode pile is inserted to decontaminate radioactively contaminated soil near the ground. Therefore, although this decontamination apparatus is effective for recovering radioactive materials having a shallow penetration depth of radioactive pollutants, it is difficult to effectively decontaminate soil contamination in which the contamination range extends from the ground to the deep layer.
Therefore, the present invention extends the decontamination target range for efficiently collecting the pollutants to the deep layer, and in this case, it can be installed easily and in a short time with a relatively simple configuration. It is an object of the present invention to provide a decontamination apparatus and a decontamination method for contaminated soil that does not stay at the site to be dyed.
上記課題を解決するため、本発明は、汚染土壌Dから汚染物質を回収し、または分解する汚染土壌の除染装置1において、除染対象領域の土壌表面に敷設される導電性の電極シート2と、電極シート2を貫通して除染対象領域の土壌に互いに間隔を置いて複数差し込まれる電極杭3と、汚染土壌D中に浸透して導電現象を促進する浸透液と、土壌中に浸透して、浸透液の下方への拡散を止める止水剤とを具備させる。電極シート2は、汚染物質吸着剤又は汚染物質分解剤を含む。電極杭3の下端部には、電極シート2との間に電圧が印加される電極部11を備える。止水剤は、電極杭3の電極部11付近の土壌に浸透することにより浸透液の下方への拡散を止める。電極シート2と電極杭3との間に電圧を印加して、汚染土壌D中に生じる動電現象の電気分解、電気泳動又は電気浸透流により汚染物質を電極シート2誘引し、吸着させて回収し又は電極シートで分解する。
In order to solve the above problems, the present invention provides a
本発明においては、地表面に敷設する電極シートと土壌に差し込む電極杭の先端部との間で電圧を印加して、動電現象により汚染物質を誘引し吸着し又は分解するので、電極杭の差込深さまでの土壌深層部に除染対象範囲を拡大することができ、汚染物質を効率的に回収でき、それに当たって、設置,回収作業が簡単で短時間に完了することができ、除染現場に長時間とどまる必要がなく汚染物質との接触リスクを低減できるという効果を有する。 In the present invention, a voltage is applied between the electrode sheet laid on the ground surface and the tip of the electrode pile inserted into the soil, and the electrokinetic phenomenon attracts and adsorbs or decomposes contaminants. The decontamination target range can be expanded to the depth of the soil up to the insertion depth, pollutants can be efficiently recovered, and installation and recovery operations can be completed easily and in a short time. This has the effect of reducing the risk of contact with pollutants without having to stay on site for a long time.
本発明の実施の一形態を図面を参照して説明する。
図1において、汚染土壌の除染装置1は、直流の電源4にそれぞれ接続される電極シート2及び電極杭3と、電極杭3にポンプ7を介して接続される止水剤タンク5及び浸透液タンク6と、除染対象範囲を仕切る矢板8と、ポンプ9aが接続される残水タンク9とを備えている。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
In FIG. 1, a decontamination apparatus 1 for contaminated soil includes an
電極シート2は、除染対象範囲の地面を覆うように展開され、電源4の一方の電極に接続される。この電極シート2は、天然植物繊維、合成繊維等の織物又は不織布によりシート状に展開可能な袋状ケーシングに、粉粒状の導電材及び有害物質吸着剤又は有害物質分解剤を混合し収容して構成される。また、電極シート2は、天然植物繊維、合成繊維等の繊維性のシート材に、粉粒状の導電材及び有害物質吸着剤又は有害物質分解剤を混合し含浸、付着などにより保持させてもよい。導電材は、例えば活性炭、くん炭、鉄粉等のいずれか又はこれらを二種以上混合した粉粒体である。有害物質吸着剤は、例えばゼオライト、層状粘土鉱物、活性炭、くん炭、フェロシアン化鉄化合物、イオン交換樹脂又はキレート剤のいずれか又はこれらを二種以上混合した粉粒体である。有害物質分解剤は、酸、アルカリ、酸化剤又は還元剤であり、例えば、硝酸、しゅう酸、水酸化ナトリウム、二酸化チタン、次亜塩素酸、鉄粉、チオ硫酸ナトリウムのいずれか又はこれらを二種以上混合した粉粒体である。
The
電極杭3は、電極シート2を貫通して、地面に差し込まれるものである。電極杭3は、図2に示すように、鋼管部10と、鋼管部10の下端部に接続される電極部11と、鋼管部10の上端部に接続される筒蓋部12と、鋼管部10の側面の絶縁被覆部13とで構成される。鋼管部10は導電性の長尺円筒管で、下端部に内外に連通する外側へ突出した軸線周りに等間隔の複数の吐出口10aを備える。電極部11は導電性鋼材からなり、鋼管部10の下端部に螺合する接続筒部11bと、土中へ貫入しやすい円錐形の尖端部11aとを備える。筒蓋部12は、下端が開口して鋼管部10の上端部周りに螺合する導電性の鋼管材からなる。筒蓋部12の閉鎖蓋には、電源4につながるコードが接続されるボルト端子12bがねじ込まれる。筒蓋部12の側面上部には、止水剤タンク5及び浸透液タンク6に接続されるホースが接続される注入口12cが突出し、中空内部に連通している。絶縁被覆部13は、電極部11を除いて電極シート2及び土壌との絶縁を確保するため、鋼管部10を被覆する絶縁スリーブや熱収縮チューブ等で構成される。絶縁被覆部13の下端部には吐出口10aを開口させる噴射孔13aを備える。絶縁被覆部13の上部には、鋼管部10と絶縁するための基部周りのゴムブッシュ13bを介して側方へ水平に張り出して電極シート2を押え込む押え片12aが延出する。押え片12aには電源4の他方の電極につながるコードが接続されるボルト端子12dがねじ込まれる。
The
電源4は、電極シート2と電極杭3の間に直流電圧を印加するもので、各電極は、電極杭3と電極シート2との間の電気浸透流が下方から上方へ向かう極性に選定される。印加電圧は連続的でも、間欠的でもよい。
The
止水剤タンク5及び浸透液タンク6と電極杭3との接続は、ポンプ7の切替バルブで切り替える。止水剤タンク5の止水剤は、汚染物質が浸透液と共に除染対象範囲よりさらに地下に浸透、拡散することを防止するために、浸透液の浸透を止める難透水層14を形成する。各電極杭3の注入口12cから注入された止水剤は、吐出口10aの噴射孔13aから汚染土壌に噴出し、汚染土壌の深層部に水平方向に浸透拡散して難透水層14を形成する。この難透水層14の上部に浸透液を注入保持させ、土壌の水分を他の部位より多く保持することで導電率を高めた導電層15を形成し、電極シート2と導電層15とが疑似的な平行電極板となって、相互間に鉛直方向の電界を発生し、動電現象による汚染物質の移動を促進する。止水剤は、ベントナイト、でんぷん糊、膠、ポリ酢酸ビニル又はポリイオン等のいずれか又はこれらを2種類以上の混合したものである。なお、ポリイオンとは、カチオン化セルロース、カルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリジアリルジメチルアンモニウムクロライド、ポリアクリル酸ナトリウム塩等を包含するものであり、土壌中で微生物による生分解が可能である。CMCやポリアクリル酸ナトリウム塩は高吸水性を有し、除染対象範囲の汚染土壌Dの最下部直下に形成する導電層15の水分保持に好適である。
The connection between the water-
浸透液タンク6の浸透液は、土壌中の汚染物質の溶出及び電気浸透流を促進するもので、水、希薄な酸、アルカリ、塩、キレート、界面活性剤等を用いる。浸透液は、浸透液タンク6からポンプ7を介して各電極杭3の注入口12cに注入され、吐出口10aの噴射孔13aから汚染土壌Dに噴出される。浸透液は、土壌中に浸透,拡散して汚染物質の動電現象による移動を促進する。動電現象をより促進するために浸透液は、必要に応じて塩類の添加、pH調整等により汚染物質の粒子のゼータ電位を制御する。施工期間中、浸透液を汚染土壌Dに連続的に、又は間欠的に供給する。
The permeate in the
この除染装置1においては、図1に示すように、除染対象範囲の土壌表面に電極シート2を敷き詰め、電極杭3を電極シート2に貫通させ地面にほぼ鉛直下方に差し込み、押え片12aで電極シート2を押え込むまで埋め込む。電極杭3の差し込むに当たり前もって電動ハンマーなどで土壌に挿入穴を穿設してもよい。図3に示すように、電極杭3の注入口12cにホースを接続して、ポンプ7を介して止水剤タンク5から止水剤を注入し、鋼管部10を通して吐出口10aから噴射し、汚染土壌Dの最深層下部の直下に難透水層14を形成する。次に、図4に示すように、ポンプ7のバルブを切り替えて浸透液タンク6から電極杭3の注入口12cに浸透液を注入し、鋼管部10を通して吐出口10aの噴射孔13aから噴射し、浸透液を汚染土壌Dに浸透拡散させる。汚染土壌Dが適切な湿潤状態になると、難透水層14の上部に導電層15が形成される。電気浸透流により移動した浸透液により電極シート2が過度に水浸しとなった場合に、ポンプ9aで浸透液の過剰分を残水タンク9に回収して、吸着剤、分解剤、pH調整剤又は凝集剤を添加し適正に無害化処理する。この処理水を浸透液の調整用に再度用いてもよい。次いで、図5に示すように、電極シート2と電極杭3に電源4を接続して、汚染土壌Dに直流電圧を印加する。電圧の印加は必要に応じて除染期間中連続的に又は間欠的に行う。電極シート2と電極杭3との間に電圧が印加されると、電極シート2と導電層15との間で汚染土壌Dに形成された電界により、電気分解、電気浸透、電気泳動等の動電現象が生じて、汚染物質が電極シート2に向かって移動する。電極シート2付近に誘引された汚染物質は、電極シート2に含まれる吸着剤により吸着集積され、または分解剤により分解される。必要に応じて、当該除染対象範囲の土壌を採取し、分析等して除染効果確認する。除染作業に使用した電極シート2は汚染物質に応じて産業廃棄物あるいは放射性廃棄物として適正に処理する。
なお、汚染土壌Dの除染対象範囲は、予め矢板8で仕切り取り囲むことにより、浸透液の浸透に伴う汚染物質の水平方向の漏洩を防止してもよい。
In this decontamination apparatus 1, as shown in FIG. 1, the
In addition, the decontamination target range of the contaminated soil D may be prevented from leaking in the horizontal direction due to penetration of the permeate by partitioning and surrounding with the
電極シート2は、先の実施形態において予め形成して除染現場に搬入するもののほか、除染現場において、上記導電材及び有害物質吸着剤又は有害物質分解剤を混合した粉粒体を除染対象範囲の土壌表面に薄層状に散布し、これにでんぷん糊、合成糊、膠、高分子イオン複合体等を追加散布し、乾燥することでバインダとして、粉粒体の薄層を土壌表層に定着させて形成してもよい。
The
1 除染装置
2 電極シート
3 電極杭
4 電源
5 止水剤タンク
6 浸透液タンク
7 ポンプ
8 矢板
9 残水タンク
9a ポンプ
10 鋼管部
10a 吐出口
11 電極部
11a 尖端部
11b 接続筒部
12 筒蓋部
12a 押え片
12b ボルト端子
12c 注入口
12d ボルト端子
13 絶縁被覆部
13a 噴射孔
13b ゴムブッシュ
14 難透水層
15 導電層
D 汚染土壌
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
汚染物質吸着剤又は汚染物質分解剤を含み、除染対象領域の土壌表面に敷設される導電性の電極シートと、
この電極シートを絶縁しつつ貫通して除染対象領域の土壌に互いに間隔を置いて複数差し込まれ、下端部に前記電極シートとの間に直流電圧が印加される電極部を備えた電極杭と、
土壌中に浸透して動電現象を促進する浸透液と、
前記電極杭の電極部付近の土壌中に浸透して、前記浸透液の下方への拡散を止める止水剤とを具備し、
前記電極シートと電極杭との間に直流電圧が印加されて、土壌中に生じる動電現象の電気浸透流により汚染物質を電極シートに吸着して回収し又は電極シートで分解することを特徴とする汚染土壌の除染装置。 In decontamination equipment for contaminated soil that collects or decomposes pollutants in contaminated soil,
A conductive electrode sheet that includes a pollutant adsorbent or a pollutant decomposer and is laid on the soil surface of the decontamination target area;
An electrode pile having an electrode portion that penetrates the electrode sheet while being insulated and is inserted into the soil of the decontamination target area at intervals, and a DC voltage is applied to the lower end portion between the electrode sheet and ,
An osmotic solution that penetrates into the soil and promotes electrokinetic phenomena;
Penetrating into the soil in the vicinity of the electrode portion of the electrode pile, and comprising a waterstop agent that stops the downward diffusion of the permeate,
A DC voltage is applied between the electrode sheet and the electrode pile, and the contaminant is adsorbed to the electrode sheet by an electroosmotic flow of electrokinetic phenomenon generated in the soil and recovered or decomposed by the electrode sheet. Decontamination equipment for contaminated soil.
この注入口に連通し、前記浸透液及び止水剤を土壌中に吐出する下端部の吐出口と、
前記電極部に電気的に導通し、直流電源の一方の電極に接続される上端部の接続端子と、
前記電極シートを土壌表面に固定すると共に、直流電源の他方の電極に接続される接続端子を有する押え片と、
前記電極部を除いて前記電極シート及び土壌と電気的に絶縁する絶縁被覆部とを具備することを特徴とする請求項1に記載の汚染土壌の除染装置。 The electrode pile has an inlet at the upper end for injecting the permeate and water-stopping agent,
An outlet at the lower end communicating with the inlet and discharging the penetrant and water-stopper into the soil;
A connection terminal at an upper end electrically connected to the electrode portion and connected to one electrode of a DC power source;
While fixing the electrode sheet to the soil surface, a presser piece having a connection terminal connected to the other electrode of the DC power supply,
2. The decontamination apparatus for contaminated soil according to claim 1, further comprising an insulating covering portion that is electrically insulated from the electrode sheet and soil except for the electrode portion.
土壌中に前記止水剤を注入して浸透させ、難透水層を形成する工程と、
土壌中に前記浸透液を注入して浸透させ、前記難透水層の上方に拡散する工程と、
土壌表面に敷設した前記電極シートとこれを貫通して差し込んだ前記電極杭との間に電圧を印加して、電気分解、電気泳動、電気浸透等の動電現象により、汚染物質を溶出し、電極シートへ誘引し、前記電極シートに含まれる汚染物質吸着剤により汚染物質を吸着し又は汚染物質分解剤により汚染物質を分解する工程と、を含むことを特徴とする汚染土壌の除染方法。 A decontamination method using the decontamination apparatus according to claim 1,
Injecting and infiltrating the water-stopper into the soil to form a poorly water-permeable layer;
Injecting and infiltrating the permeate into the soil and diffusing above the poorly permeable layer;
Applying a voltage between the electrode sheet laid on the soil surface and the electrode pile inserted through the electrode sheet, and eluting pollutants by electrokinetic phenomena such as electrolysis, electrophoresis, electroosmosis, A method of decontaminating contaminated soil, comprising the steps of attracting the electrode sheet and adsorbing the contaminant with the contaminant adsorbent contained in the electrode sheet or decomposing the contaminant with the contaminant decomposer.
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