JP6076649B2 - 土壌等の除染方法および土壌等の除染システム - Google Patents

Description

本発明は、例えば放射性物質に汚染された田畑等の土壌や水を現地で確実かつ速やかに除染し、精密な除染と除染の能率向上を図るとともに、除染後の土壌に土壌活性剤を添加して土壌を改良し、これを元の田畑に速やかに戻して農耕の再開を促す一方、土壌に付着ないし沈着した放射性物質を土壌から精密に分離・濃縮し、汚染土壌の減容化と放射性物質の安全な処理を図るようにした、土壌等の除染方法および土壌等の除染システムに関する。

２０１１年３月に発生した東日本大震災による東京電力福島第１原子力発電所の事故によって、有害な放射性物質が広域に飛散し、都市や田畑、山林、海、湖沼、河川等が汚染し、また人や動植物に放射性物質が付着ないし沈着して生命を危険に晒し、農業や林業、牧畜業、漁業等の各種の産業活動を停止させる甚大な被害を与えた。

このような産業活動の復興と再開には、生活環境および産業活動領域から放射性物質を除去することが不可欠であり、とりわけ農業従事者にとっては、田畑の土壌の除染は喫緊の課題となっている。
しかし、田畑の土壌の除染は、田畑が広域に分布し、平地の他に里や山間に亘って点在するため、これを人力で処理するには多大の時間と労力を要して能率が悪く、しかも近時のような農業従事者の高齢化と相俟って困難を極めている。

このような土壌の汚染処理ないし除染処理に応ずるものとして、放射性廃棄物を溶媒中に溶解後、溶媒から放射性物質を分離し、ハロゲン化放射性廃棄物を除染する方法があり、その際、ハロゲン化物を溶媒である水に溶解させて溶液中の希土類元素を沈殿して回収し、また溶媒から非放射性物質を分離する手段として、溶媒を蒸発させたり冷却して、非放射性物質を析出沈殿させるものがある（例えば、特許文献１参照）。

しかし、前記除染方法において、ハロゲン化物を水に溶解させて放射性物質を回収する方法は回収率が低く、また溶媒を蒸発させたり冷却する手法は、加熱装置や冷却設備を要して、設備が大掛かりで高価になる問題がある。

また、汚染土壌の除染方法として、有害な化学物質で汚染された土壌を掘り起こして加熱装置のホッパに投入し、該土壌を窒素洗浄して酸素を排除しながら加熱し、土壌中の汚染物を脱着して分離するものがある（例えば、特許文献２参照）。

しかし、この除染方法は、汚染土壌を離隔した除染装置へ移動し、除染済みの土壌を元の位置へ戻す場合も移動に手間と時間が掛かり、また汚染土壌は表土のみならず深い掘削を要するため、適当な掘削設備を要して高価かつ大掛かりになり、しかも除染装置は窒素洗浄装置や加熱装置、分離器等を要して大掛かりで高価になる等の問題があった。

更に、放射性セシウムで汚染された土壌の除染方法として、汚染された土壌を給水タンクに収容し、該タンクに高分圧の二酸化炭素ガスを吹き込んで水素イオンを供給し、土壌粒子表面のセシウムイオンを液相中に抽出後、この溶液を大気に開放した分離槽へ移動して二酸化炭素ガスを大気へ放出し、液相のｐＨを上昇させてセシウム以外のアルカリ土類金属等の共存イオンを炭酸塩或いは水酸化物に析出・分離し、液相中に残存するセシウムを濃縮分離するものがある（例えば、非特許文献１参照）。

しかし、前記土壌の除染方法は、給水タンクの上澄みの液相を分離槽へ送り込んでいるため、この液相中には比重の大きなセシウムの含有量は少なく、したがってセシウムの濃縮分離効率が悪い上に、給水タンクの下部にセシウムが滞留して土壌への付着や沈着を助長し、除染の効果が非常に低いため、除染後の土壌の使用を図ることが難しく実用的ではないという問題があった。

また、放射性セシウムで汚染された土壌の別の除染方法として、汚染された土壌を反応槽に収容して水を加え、該反応槽に正負の電極を配置し、該電極に電圧を印加して陰極側に放射性セシウムイオンを引き寄せ、土壌や他の付着物を陽極側に沈着させ、汚染土壌から放射性セシウムを分離・収集することによって、汚染物の大幅な減容化を図るようにしたものがある（例えば、非特許文献２参照）。

しかし、前記土壌の除染方法は、土壌を他の付着物と共に反応槽に収容するため、高電圧の印加を要して電解効率が悪い上に、陰極側に引き寄せられた放射性セシウムイオンは夾雑物を含有して分離精度が低く、また除染後の土壌も他の付着物を含有しているため、その分離処理を要して手間が掛かり、速やかな使用を図れないという問題があった。

特開平１０−２１３６９７号公報 特開平５−１９２６４８号公報

第１回 環境放射能除染研究発表会 要旨集 環境放射能除染学会 ２１頁「放射性セシウム汚染土壌を炭酸ガスのみで洗浄・修復する安全安心な可搬型装置の構築」丁子哲治、高田英治、布袋昌幹（富山高等専門学校）、原正憲（富山大学） 第１回 環境放射能除染研究発表会 要旨集 環境放射能除染学会 ９２頁「電気分解を利用した放射性物質除染技術の提案」上田祐子、渡邊 功、戸井田英基、本田克久（愛媛大学農学部環境先端技術センタ−）

本発明はこのような問題を解決し、例えば放射性物質に汚染された田畑等の土壌や水を現地で確実かつ速やかに除染し、精密な除染と除染の能率向上を図るとともに、除染後の土壌に土壌活性剤を添加して土壌を改良し、これを元の田畑に速やかに戻して農耕の再開を促す一方、土壌に付着ないし沈着した放射性物質を土壌から精密に分離・濃縮し、汚染土壌の減容化と放射性物質の安全な処理を図るようにした、土壌等の除染方法および土壌等の除染システムを提供することを目的とする。

請求項１の発明は、除染設備を備えた除染車両を汚染土壌または汚染液体の採取地へ移動し、採取地に停車した除染車両を作動して汚染土壌または汚染液体を吸引採取し、採取した汚染土壌または汚染液体を前記除染車両に搭載した分離槽の炭酸水に導入して放射性セシウムを溶出し、土壌と炭酸水と前記溶出した放射性セシウムを含む固液混合成分から放射性セシウムを含まない土壌を固液分離して回収するとともに、放射性セシウムを含む炭酸水を前記除染車両に搭載した濃縮槽へ導入して電気分解し、放射性セシウムを回収する土壌等の除染方法において、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入し、該濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置して電気分解し、電気分解後に放射性セシウムを吸着した吸着材を密閉容器に収納して保管施設に保管し、放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入する前に、溶出した放射性セシウムを含む固液混合成分を固液分離して土壌を除去し、濃縮槽に対する土壌の導入を回避し、濃縮槽における電気分解の精度と能率を向上するとともに、濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置して電気分解し、電気分解後は放射性セシウムを吸着した吸着材を密閉容器に収納して保管施設に保管し、放射性セシウムの吸着と吸着後の吸着材の取り扱いを容易に行なうとともに、放射性物質を吸着した吸着材を安全に処理しその被爆を防止するようにしている。

請求項２の発明は、分離槽における採取した汚染土壌または汚染液体の導入と炭酸水の作製、固液混合成分の分離槽から濃縮槽への導入と、固液混合成分の固液分離と、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水の濃縮槽への導入、の各工程を終了後、濃縮槽において電気分解を実行し、電気分解時における濃縮槽内の炭酸水ないしその液面の動揺を防止し、セシウムイオンの安定した電気泳動を促し、正確かつ安定した電気分解を実行可能にしている。
請求項３の発明は、除染車両に、陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して取出し可能に配置する濃縮槽を搭載し、濃縮槽の電気分解によって電離した放射性セシウムイオンの吸着と、吸着後の吸着材の処理を安全かつ容易に行なえるようにしている。

請求項４の発明は、電気分解後、濃縮槽から容器と吸着材を取出し、濃縮槽内の放射性セシウムを含まない炭酸水を分離槽ヘ還流し、濃縮槽内の除染後の炭酸水の有効利用と、濃縮槽の次期使用の準備を容易に行なえるようにしている。

請求項５の発明は、除染設備を備えた除染車両を汚染土壌または汚染液体の採取地へ移動可能に設け、採取地に停車した除染車両を作動して汚染土壌または汚染液体を採取可能に設け、採取した汚染土壌または汚染液体を前記除染車両に搭載した分離槽の炭酸水に導入可能に設け、該炭酸水によって放射性セシウムを溶出可能に設け、土壌と炭酸水と前記溶出した放射性セシウムを含む固液混合成分から放射性セシウムを含まない土壌を固液分離し回収可能に設けるとともに、前記除染車両に放射性セシウムを含む炭酸水を電気分解可能な濃縮槽を搭載し、該濃縮槽による電気分解を介し放射性セシウムを回収可能にした土壌等の除染システムにおいて、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入可能に設け、該濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置し、前記濃縮槽の電気分解を介し前記吸着材に放射性セシウムを吸着可能に設け、前記吸着材を密閉容器に収納し保管施設に保管可能にし、放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入する前に、固液分離後の土壌を排出し、濃縮槽に対する土壌の導入を回避し、濃縮槽における電気分解の精度と能率を向上するとともに、濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置して電気分解し、電気分解後は放射性セシウムを吸着した吸着材を密閉容器に収納して保管施設に保管し、放射性セシウムを安全に処理しその被爆を防止するようにしている。

請求項６の発明は、分離槽における採取した汚染土壌または汚染液体の導入と炭酸水の作製、固液混合成分の分離槽から濃縮槽への導入と、固液混合成分の固液分離と、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入、の終了を待って、濃縮槽において電気分解を実行可能にし、電気分解時に濃縮槽内の炭酸水ないしその液面の動揺を防止し、セシウムイオンの安定した電気泳動を促し、正確かつ安定した電気分解を実行可能にしている。
請求項７の発明は、除染車両に、陰極に吸着材を収容可能な容器を囲繞して取出し可能に配置する濃縮槽を搭載し、濃縮槽の電気分解によって電離した放射性セシウムイオンの吸着と、吸着後の吸着材の処理を安全かつ容易に行なえるようにしている。

請求項８の発明は、電気分解後に濃縮槽から容器と吸着材を取出し、濃縮槽内の放射性セシウムを含まない炭酸水を分離槽ヘ還流可能に設け、濃縮槽内の除染後の炭酸水の有効利用と、濃縮槽の次期使用の準備を容易に行なえるようにしている。

請求項１の発明は、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入し、該濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置して電気分解し、電気分解後に放射性セシウムを吸着した吸着材を密閉容器に収納し保管施設に保管するから、放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入する前に、固液分離後の土壌を除去し、濃縮槽に対する土壌の導入を回避し、濃縮槽における電気分解の精度と能率を向上するとともに、濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置して電気分解し、放射性セシウムの吸着前後の吸着材の取り扱いを簡便にするとともに、放射性セシウムを吸着した吸着材を密閉容器に収納して保管施設に保管し、放射性セシウムを安全に処理しその被爆を防止することができる。

請求項２の発明は、分離槽における採取した汚染土壌または汚染液体の導入と炭酸水の作製、固液混合成分の分離槽から濃縮槽への導入と、固液混合成分の固液分離と、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水の濃縮槽への導入、の各工程を終了後、濃縮槽において電気分解を実行するから、電気分解時における濃縮槽内の炭酸水ないしその液面の動揺を防止し、セシウムイオンの安定した電気泳動を促し、精密かつ安定した電気分解を実行することができる。
請求項３の発明は、除染車両に、陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して取出し可能に配置する濃縮槽を搭載するから、濃縮槽の電気分解によって電離した放射性セシウムイオンの吸着と、吸着後の吸着材の処理を安全かつ容易に行なうことができる。
請求項４の発明は、電気分解後、濃縮槽から容器と吸着材を取出し、濃縮槽内の放射性セシウムを含まない炭酸水を分離槽ヘ還流するから、濃縮槽内の除染後の炭酸水の有効利用と、濃縮槽の次期使用の準備を容易に行なうことができる。

請求項５の発明は、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入可能に設け、該濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置し、前記濃縮槽の電気分解を介し前記吸着材に放射性セシウムを吸着可能に設け、前記吸着材を密閉容器に収納し保管施設に保管可能にしたから、放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入する前に、固液分離後の土壌を除去し、濃縮槽に対する土壌の導入を回避し、濃縮槽における電気分解の精度と能率を向上するとともに、濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置して電気分解し、放射性セシウムの吸着と吸着後の吸着材の取り扱いを安全かつ容易に行なえるとともに、前記吸着材を密閉容器に収納して保管施設に保管し、放射性物質を安全に処理しその被爆を防止することができる。

請求項６の発明は、分離槽における採取した汚染土壌または汚染液体の導入と炭酸水の作製、固液混合成分の分離槽から濃縮槽への導入と、固液混合成分の固液分離と、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水の濃縮槽への導入、の終了を待って、濃縮槽において電気分解を実行可能にしたから、電気分解時の濃縮槽内の炭酸水ないしその液面の動揺を防止し、セシウムイオンの安定した電気泳動を促し、正確かつ安定した電気分解を実行することができる。
請求項７の発明は、除染車両に、陰極に吸着材を収容可能な容器を囲繞して取出し可能に配置する濃縮槽を搭載したから、濃縮槽の電気分解によって電離した放射性セシウムイオンの吸着と、吸着後の吸着材の処理を安全かつ容易に行なうことができる。
請求項８の発明は、電気分解後の濃縮槽から容器と吸着材を取出し、濃縮槽内の放射性セシウムを含まない炭酸水を分離槽ヘ還流可能にしたから、濃縮槽内の除染後の炭酸水の有効利用と、濃縮槽の次期使用の準備を容易に行なうことができる。

本発明の除染設備を搭載した除染車両による除染作業状況を示す正面図である。 図１の除染車両を拡大して示す正面図である。 図２の平面図である。 （ａ）〜（ｇ）は本発明による土壌の除染作業手順を示す説明図である。

本発明による土壌の除染作業の状況を示す説明図で、汚染した土壌の分離槽への導入前で、セシウムの分離前の状況を示している。 本発明による除染作業の状況を示す説明図で、炭酸水を作製した分離槽へ汚染した土壌を導入し、セシウムを溶出し分離している状況を示している。 本発明による除染作業の状況を示す説明図で、分離槽でセシウムを分離し、炭酸水と除染土壌を固液分離フィルタと濃縮槽へ移動している状況を示している。

本発明による除染作業の状況を示す説明図で、濃縮槽でセシウムを濃縮し、除染土壌を回収している状況を示している。 本発明による除染作業の状況を示す説明図で、濃縮槽でセシウムを濃縮後、炭酸水を分離槽へ移動している状況を示している。 （ａ），（ｂ）は本発明による除染後の土壌の処理状況を示している。 本発明のセシウム吸着後の吸着材の保管状況を示している。

以下、本発明を田畑、水田、湿地帯等の土壌の除染に適用した図示の実施形態について説明すると、図１乃至図１１において１は除染対象地で、これには一定の湿気を有し、または乾燥し硬化した表土２を有する田畑３と、表土２を水中４に浸漬した水田５や多量の水を含有する湿地帯等を含み、本発明はこの両者の除染に対応可能にしている。図中、６は田畑３の表土２に生えた雑草、７は水中４の表土２に生えた稲や雑草、である。

前記除染対象地１に近接する農道８または空き地に後述する除染設備を搭載した除染車両９を停車し、その除染タンクである分離槽１０から吸入ホース１１を繰り出し、該ホース１１の先端から所定の汚染土壌または汚染液体を吸引し採取している。図中、ｄは田畑３の表土２の吸引ないし採取深さで、放射性物質であるセシウムの浸透深さに相当し、実施形態では５ｃｍ以上の表土２を採取している。
前記除染車両９は、従来のバキューム車を基に構成され、その車体に前記分離槽１０と給水タンク１２と、濃縮槽１３と二酸化炭素を所定圧に充填したガスボンベ１４と、固体と液体と気体を吸入可能な吸入ポンプ１５を搭載している。

このうち、分離槽１０は開蓋可能な箱形の容器で構成され、その上部に吸入ホ−ス１１を捲回可能な円筒状のリ−ル１６が回動可能に設けられ、該リ−ル１６はリコイルバネ（図示略）を介して反時計方向へ回動可能に付勢され、その周面に吸入ホ−ス１１を捲回可能にしている。

そして、汚染土壌の吸引時に吸入ホ−ス１１を外側へ引き出し、その引張り力によってリ−ル１６を時計方向へ回動し、吸入ホ−ス１１を繰り出し可能にしている。
前記吸入ホ−ス１１の一端は分離槽１０の内部に連通し、その先端部で吸引した汚染土壌１７または汚染液体を分離槽１０内に導入可能にされ、前記吸入ホ−ス１１の基端部に開閉弁１８が設けられ、他端部に異物吸い込み防止用のフィルタ１９が設けられている。

図中、２０はリ−ル１６の外側に同心円上に配置した円筒状のホ−スガイドで、その接線部にホ−ス挿通孔２１が形成されている。２２は分離槽１０の後端部に設けたホースクランプ、２３は有底のホ−ス受けである。

前記給水タンク１２は開蓋可能な箱形の容器で構成されて前記分離槽１０に隣接して配置され、その内部に前記分離槽１０と濃縮槽１３に定量供給可能な清浄な水２４が収容されている。この場合、給水タンク１２の周面にヒ−タを設け、水２４の凍結防止を図ることが望ましい。
前記給水タンク１２の底部に開閉弁２５，２６が設けられ、これらに給水管２７，２８の一端が接続され、このうち給水管２７の他端が分離槽１０内の上部に配管され、また給水管２８の他端が濃縮槽１３の底部に設けた開閉弁２９に接続されている。

前記濃縮槽１３は開蓋可能な箱形の容器で構成されて前記給水タンク１２に隣接して配置され、その内部に正負一対の電極３０，３１が配置され、該電極３０，３１にリード線３２が接続され、該リード線３２にＤＣ電源３３とスイッチ３４が介挿されている。
このうち、陰極３１の下半部周辺に有底筒状のバスケット３５が囲繞して配置され、該バスケット３５内に吸着材であるゼオライト３６が収容され、所定量のセシウムを吸着後、バスケット３５と一緒に濃縮槽１３から取出し可能にされている。

前記ガスボンベ１４は、給水タンク１２と濃縮槽１３に区画された空スペ−スに立設して配置され、その上端部に開閉弁３７が設けられ、該開閉弁３７にガス導管３８が接続され、該ガス導管３８の他端が分離槽１０の底部に設けた開閉弁３９に接続されている。
また、前記ガス導管３８に三方弁４０が介挿され、該三方弁４０にガス導管４１の一端が接続され、この他端が濃縮槽１３の下部周面に接続され、二酸化炭素を給水タンク１２や濃縮槽１３に選択的に供給可能にしている。

前記給水後の分離槽１０にガス導管３８から二酸化炭素を供給し、分離槽１０にセシウムの溶離溶媒として、所定酸性濃度の炭酸水５６を作製し維持可能にしている。
実施形態では分離槽１０の炭酸水５６の酸性濃度をｐＨ３〜７に設定している。
そして、分離槽１０でのセシウム分離後、分離槽１０から濃縮槽１３へ炭酸水５６が送り込まれ、その炭酸水５６の酸性濃度が低下した際、或いはこの後炭酸水５６を電解液として濃縮槽１３で電気分解が行なわれ、炭酸水５６の酸性濃度が低下した際、ガス導管４１から濃縮槽１３へ二酸化炭素を供給し、濃縮槽１３内の炭酸水５６の酸性濃度を一定に維持可能にしている。

実施形態では濃縮槽１３の炭酸水５６の酸性濃度をｐＨ３〜７に設定している。
図中、４２，４３は分離槽１０と濃縮槽１３に設置したｐＨセンサで、それぞれの炭酸水５６の酸性濃度を測定可能にしている。

前記濃縮槽１３の底部に開閉弁４５が設けられ、該開閉弁４５に固液導管４７が接続され、該導管４７の他端が分離槽１０の底部に設けた開閉弁４８に接続され、分離槽１０で分離されたセシウムと、炭酸水の混在した固液混合体とを分離槽１０から濃縮槽１３へ移動可能にし、一方、セシウム濃縮後の炭酸水５６を濃縮槽１３から分離槽１０へ移動可能にしている。
この場合、分離槽１０と濃縮槽１３との間に固液導管４７と別個にリタ−ンパイプを設け、固液導管４７を補完することが望ましい。

前記固液導管４７に固液分離フィルタ４９が垂直に介挿され、該フィルタ４９によって前記分離槽１０でセシウムと分離した土壌１７ａと、セシウムを溶出した炭酸水とを分離し、重い土壌１７をフィルタ４７の下方へ沈降させ、前記土壌１７ａを含まない軽量な炭酸水５６を濃縮槽１３へ移動可能にしている。

実施形態の固液分離フィルタ４９は回転筒（図示略）を内蔵した遠心分離機を備え、固液成分を分離槽１０から濃縮槽１３へ移動する際、前記遠心分離機を作動して重い土壌１７ａを回転筒の外側へ移動し、前記土壌１７ａを含まない軽い炭酸水５６を回転筒の内側へ移動して固液分離するようにしている。
その際、セシウムイオンを炭酸水５６に溶出したまま分離し、また土壌１７ａに付着した炭酸水５６を、遠心分離作用によってセシウムイオンと一緒に土壌１７ａから分離し、セシウムイオンの略全量を炭酸水５６と一緒に濃縮槽１３へ送り出し、セシウムイオンを含有しない重い土壌１７ａを前記分離フィルタ４９の下方へ沈降して堆積するようにしている。

したがって、固液導管４７に複数の固液分離フィルタ４９を配置すれば、土壌１７ａからセシウムイオンを高精度に分離し得ることとなる。
そして、濃縮槽１３でセシウムを濃縮後、セシウムイオンを含有しない清浄な炭酸水５６を濃縮槽１３から分離槽１０へ移動する際、前記遠心分離機を停止して炭酸水５６を移動可能にしている。
図中、５０は固液分離フィルタ４９の下部に設けた排出弁で、該排出弁５０を開弁して前記フィルタ４９の内部に貯留した土壌１７を外部に取出し回収可能にしている。

一方、前記吸入ポンプ１５に一対のループ導管５１，５２が接続され、該ループ導管５１，５２の他端に四方弁５３が接続され、該四方弁５３の二つのポ−トに一端を大気に開口した通気管５４と、一端を分離槽１０内に配管した連通管５５が接続されている。
前記四方弁５３は切換レバ−５７によってポートを切換え可能にされ、四方弁５３に接続した通気管５４と連通管５５と、分離槽１０に配管した吸入ホ−ス１１との吸入および排出作動を制御可能にしている。

すなわち、汚染土壌１７を採取し分離槽１０へ導入する場合は、吸入ポンプ１５を駆動し、図６のように切換レバ−５７を中立位置から吸入位置に切換え、ループ導管５１，５２を連通管５５に連通して分離槽１０内を負圧に形成し、かつ吸入ホ−ス１１を負圧に形成して、吸入ホ−ス１１の先端部から表土２の汚染土壌１７を吸入し、該土壌１７を吸入ホ−ス１１へ導いて分離槽１０へ導入するようにしている。

また、分離槽１０でセシウムを分離後、除染された土壌１７ａを炭酸水５７と共に固液フィルタ４９ないし濃縮槽１３へ移動する場合は、吸入ポンプ１５を駆動し、図７のように切換レバ−５７を吸入位置から排出位置に切換え、ループ導管５１，５２と通気管５４を連通管５５に連通し、開閉弁１８，３９を閉弁するとともに、開閉弁４５，４８を開弁して連通管５５から大気を吸入し、これをループ導管５１，５２から連通管５５へ送り出し、分離槽１０内を加圧して、分離槽１０内の土壌１７ａと炭酸水５７を固液導管４７へ送り出し、更に固液フィルタ４９から炭酸水５６を濃縮槽１３へ送り出すようにしている

更に、セシウムを濃縮後、濃縮槽１３内の炭酸水５６を分離槽１０へ戻す場合は、吸入ポンプ１５を駆動し、図９のように切換レバ−５７を排出位置から吸入位置へ切換え、開閉弁１８，３９を閉弁するとともに、開閉弁４５，４８を開弁し、連通管５５を介し分離槽１０内を負圧に形成し、該分離槽１０に連通する固液導管４７を負圧にして、濃縮槽１３内の炭酸水５６を固液導管４７に吸い込み、これを分離槽１０へ導入するようにしている。

図中、５８，５９は分離槽１０と濃縮槽１３の底部に配置したファン、スタ−ラ、超音波振動子等の攪拌装置、６０は濃縮槽１３の周面に被覆したヒ−タ、６１，６２は給水管２７，２８に介挿した給水ポンプ、６３はセシウムを吸着した吸着材３６を安全に収容する密閉容器で、安全な保管施設６４に保管されている。

この他、図中、６５は除染後の土壌１７ａに添加する土壌活性剤で、堆肥等の有機肥料、菌根菌、または窒素、燐、カリウムを含む種々の化学肥料が含まれ、これらを前記土壌１７ａに添加し混合して採取した元の田畑へ戻すようにしている。図中、６６は除染作業者である。
実施形態では消火器の使用期間経過後の第一リン酸アンモニウム若しくは硫酸アンモニウムを含有する粉末状の消火剤を使用し、その有効利用を図っている。

このように構成した土壌等の除染方法および土壌等の除染システムは、除染車両９を要し、該除染車両９は従来のバキュ−ムカ−を基に構成し、その車体に分離槽１０と給水タンク１２、濃縮槽１３と二酸化炭素を充填したガスボンベ１４、土壌や砂利、草木等の固体と、水田や湿地帯等に滞留した水等の液体と、大気等の気体を吸入可能な吸入ポンプ１５と、固液分離フィルタ４９、土壌活性剤６５等を搭載している。この状況は図２，３のようである。

このうち、分離槽１０は開蓋可能な箱形の容器で構成し、その上部に吸入ホ−ス１１を捲回可能な円筒状のリ−ル１６を回動可能に設け、該リ−ル１６はリコイルバネ（図示略）を介して反時計方向へ回動可能に付勢され、その周面に吸入ホ−ス１１を捲回可能にする。

そして、汚染土壌の吸引時に吸入ホ−ス１１を外側へ引き出し、その引張り力によってリ−ル１６を時計方向へ回動し、吸入ホ−ス１１を繰り出し可能にしている。
前記吸入ホ−ス１１の一端は分離槽１０の内部に連通し、その他端部で吸引した汚染土壌１７を分離槽１０内に導入し、その基端部側に開閉弁１８を設け、他端部に異物吸い込み防止用のフィルタ１９を設ける。

前記給水タンク１２は箱形の開蓋容器に構成して前記分離槽１０に隣接して配置し、その内部に前記分離槽１０と濃縮槽１３に供給可能な一定量の清浄な水２４を収容可能にする。
前記給水タンク１２の底部に開閉弁２５，２６を設け、これらに給水管２７，２８の一端を接続し、このうち給水管２７の他端を分離槽１０内の上部に配管し、給水管２８の他端を濃縮槽１３の底部に設けた開閉弁２９に接続し、これらの給水管２７，２８に給水ポンプ６１，６２を配置する。

前記濃縮槽１３は開蓋可能な箱形の容器で構成して前記給水タンク１２に隣接して配置し、その内部に正負一対の電極３０，３１を配置し、該電極３０，３１にリード線３２を接続し、該リード線３２にＤＣ電源３３とスイッチ３４を介挿する。
前記陰極３１の下半部周辺に有底筒状のバスケット３５を囲繞して配置し、該バスケット３５内に吸着材であるゼオライト３６を収容し、所定量のセシウムを吸着後、バスケット３５と一緒に濃縮槽１３から取出し可能にする。

前記ガスボンベ１４は、給水タンク１２と濃縮槽１３に区画された空スペ−スに立設して配置し、その上端部に開閉弁３７を設け、該開閉弁３７にガス導管３８を接続し、該ガス導管３８の他端を分離槽１０の底部に設けた開閉弁３９に接続する。
また、前記ガス導管３８に三方弁４０を介挿し、該三方弁４０にガス導管４１の一端を接続し、この他端を濃縮槽１３の下部周面に接続し、二酸化炭素を給水タンク１２や濃縮槽１３へ選択的に供給可能にする。

前記固液分離フィルタ４９を固液導管４７の中間位置に垂直に取付け、前記分離槽１０のセシウム分離後の土壌１７ａと炭酸水とを固液分離し、重い土壌１７をフィルタ４７の下方へ沈降させし、前記土壌１７ａを含まない軽量な炭酸水５６を濃縮槽１３へ移動可能にする。

実施形態の固液分離フィルタ４９は回転筒（図示略）を内蔵した遠心分離機を備え、分離槽１０から濃縮槽１３へ固液成分を送り込む際、前記遠心分離機を作動して分離機能させ、重い土壌１７ａを回転筒の外側へ移動し、前記土壌１７ａを含まない軽い炭酸水５６を回転筒の内側へ移動して固液分離し、分離後の土壌１７ａを前記フィルタ４９の下方へ沈降し、分離後の炭酸水５６を濃縮槽１３へ送り出し可能にしている。

前記土壌活性剤６５は、堆肥等の有機肥料、菌根菌、または窒素、燐、カリウムを含む種々の化学肥料が含まれ、これらを除染車両９の適所に積載し、その一部を除染地の状況に応じて選択し、これを除染後の土壌１７ａに添加し混合して、採取した元の田畑へ戻すようにしている。
実施形態では消火器の使用期間経過後の第一リン酸アンモニウム若しくは硫酸アンモニウムを含有する粉末状の消火剤を使用し、これを親水化処理した肥料にして、その有効利用を図っている。

このように前記除染車両９は、分離槽１０と給水タンク１２、濃縮槽１３とガスボンベ１４と、吸入ポンプ１５と固液分離フィルタ４９、分離槽１０の上部に捲回可能にした吸入ホ−ス１１等を合理的かつコンパクトに配置しているから、その小形化と軽量化、並びに低廉化を図れ、山間の棚田や里地の狭隘な農道へも移動でき、その機動性を発揮させ、土壌１７の採取に重機を要することなく前記搭載機材で一連の除染作業を行なえる。

次に、前記除染車両９によって汚染された土壌を除染する場合は、現地で清浄な水２４を調達できない場合があるため、予め給水タンク１２に所定量の水２４を収容し、併せて分離槽１０にも所定量の水２４を収容し、この除染車両９を除染対象地１の田畑３や水田５、山林や休耕地、湖沼へ移動し、隣接する農道８等に停車する。

この後、ガスボンベ１４に充填した二酸化炭素を、ガス導管３８を介して分離槽１０の水２４中に送り込み、攪拌装置５８を駆動して二酸化炭素と水２４を攪拌し、ｐＨセンサ４２を基に所定の酸性濃度の炭酸水５６を作製する。実施形態では炭酸水５６の酸性濃度をｐＨ３〜６に設定している。この状況は図５のようである。

この場合、二酸化炭素は大気圧ないしそれ以上に加圧され、これが水２４に溶解するから、その溶解度が促され、炭酸水５６の酸性濃度の上昇を促す。
このように実施形態ではセシウムの溶離溶媒として、二酸化炭素と水２４によって弱酸性の炭酸水５６を使用しているから、高価で取り扱いが危険な蓚酸等の強酸を要することなく、後述の除染作業を安全に行なえる。

こうして炭酸水５６の作製後、吸入ホ−ス１１を分離槽１０から繰り出し、吸入ホ−ス１１を作業者６６が保持して所定の除染作業位置へ移動する。また、これと前後して吸入ポンプ１５を駆動し、その切換えレバ−５７を吸入位置に切換え、通気管５４と連通管５５によって分離槽１０内の空気を吸い出し、吸入ホ−ス１１の先端から吸引可能にするとともに、攪拌装置５８を作動する。

このような状況の下で、吸入ホ−ス１１の先端を汚染された田畑３の表土２の直上に位置付け、また水田５や湿地帯の場合は水中に没入させ、直下の汚染土壌１７や汚染水４を吸引する。この状況は図１および図４（ａ）のようである。
こうして吸入ホ−ス１１の先端から滞留した汚染水４や汚染土壌１７が吸引され、これらが吸入ホ−ス１１内を移動して分離槽１０へ移動する。この状況は図４（ｂ）および図６のようである。

その際、吸入ホ−ス１１は乾燥して硬化した土壌１７を吸引し得るが、土壌１７が塊状に吸引されてフィルタ１９で排除される惧れがあるから、前記土壌１７の吸引前に予め表土２をスコップや適宜な農具を用いて掘り起こし、細粒状に調製して置くことが望ましい
同様に表土２に生えた草木６，７やゴミはフィルタ１９によって導入を排除され、土壌１７の円滑の導入を妨げ、またそれらに沈着したセシウムによって分離槽１０の分離能力の負担を増大させるから、予めそれらを刈り込み除去して置くことが望ましい。

こうして吸引された土壌１７や水４は吸入ホ−ス１１に導かれて分離槽１０の上部へ移動し、該ホ−ス１１の開口端から分離槽１０内の炭酸水５６中に落下して没入し混合する この状況は図６のようである。
このため、土壌１７や水４に付着ないし沈着したセシウムイオンが炭酸水５６に溶出し、該イオンが土壌１７や水４に混在し、かつ分離した状態で炭酸水５６中に存在する。
この場合、土壌１７や水４の導入に伴なって、炭酸水５６の酸性濃度が徐々に低下するから、その変化をｐＨセンサ４２で確認し、必要に応じてガスボンベ１４から二酸化炭素を供給して、酸性濃度を一定に維持する。

この後、汚染土壌１７や汚染水４を所定量吸引して吸引を停止し、それらを分離槽１０で所定時間攪拌し、炭酸水５６にセシウムイオンを十分に溶出させたところで、開閉弁１８を閉弁し、吸入ホ−ス１１をリール１６に捲回して巻き戻し、汚染土壌１７や汚染水４の吸引作業を終了する。

次に、開閉弁４８を開弁し、切換えレバ−２７を吸入位置から排出位置に切換える。
このようにすると、通気管５４から大気が吸入され、これがル−プ管５１，５２を経て連通管５５へ送り出され、分離槽１０内の上部から吹き出されて分離槽１０を加圧する。

このため、土壌１７ａや水４が分離したセシウムイオンと共に、開閉弁４８から固液導管４７へ送り出され、これらの固液成分が固液分離フィルタ４９に導入される。
前記固液分離フィルタ４９は、切換えレバ−２７の切換え操作と前後して遠心分離機が作動し、その回転筒に前記固液成分が導入され、重い土壌１７ａが回転筒の外側へ移動し、前記土壌１７ａを含まない軽い炭酸水５６が回転筒の内側へ移動して固液分離される。

その際、セシウムイオンは炭酸水５６に溶出して分離され、また土壌１７ａに付着した炭酸水５６は遠心分離作用によってセシウムイオンと一緒に土壌１７ａから分離する。
したがって、セシウムイオンの略全量が炭酸水５６と一緒に濃縮槽１３へ送り出され、セシウムイオンを含有しない重い土壌１７ａが前記分離フィルタ４９の下方へ沈降して堆積する。

前記濃縮槽１３には陰極３１の下部周辺に、吸着材であるゼオライト３６を収容したバスケット３５が設置され、該濃縮槽１３にセシウムイオンを含有した炭酸水５６を導入する。この状況は図７のようである。

こうして、セシウムイオンを含有した炭酸水５６を濃縮槽１３に導入し終えたところで、攪拌装置５９を作動し炭酸水５６を攪拌するとともに、吸入ポンプ１５の駆動を停止して開閉弁４５を閉弁する。
また、炭酸水５６の酸性濃度をｐＨセンサ４３で確認し、必要に応じて二酸化炭素を濃縮槽１３に補給し、炭酸水５６の酸性濃度を調整するとともに、ヒ−タ６０を発熱しセシウムイオンの泳動を促す。
この後、スイッチ３４をＯＮし、電極３０，３１間を通電すると、炭酸水５６に溶出したセシウムイオンが陰極３１側へ泳動し、該セシウムイオンが陰極３１周辺に配置したゼオライト３６に吸着されて濃縮される。この状況は図８のようである。

そして、電極３０，３１間を所定時間通電し、ゼオライト３６にセシウムイオンを吸着し終えたところで、スイッチ３４をＯＦＦし攪拌装置５９を停止して、濃縮槽１３から前記バスケット３５を取出し、セシウムイオンを吸着したゼオライト３６を回収する。
また、前記操作と前後して固液分離フィルタ４９の直下の排出弁５０を開弁し、該フィルタ４９内に堆積したセシウムイオンを含まない土壌１７ａを前記フィルタ４９の外部に取り出し、これを適宜位置に移動して乾燥する。

こうして、濃縮槽１３からバスケット３５を取出し、ゼオライト３６を回収後、開閉弁４５を開弁し、切換えレバ−５７を吸入位置に切換え、吸入ポンプ１５の駆動を再開する
このようにすると、通気管５４と連通管５５によって分離槽１０内の空気を吸い出し、分離槽１０内を負圧にして濃縮槽１３内のセシウムイオンを含まない清浄な炭酸水５６を固液導管４７に吸出し、これを分離槽１０へ送り込む。その際、固液分離フィルタ４９の遠心分離機の作動を停止し、固液導管４７の連通状態を確保する。この状況は図９のようである。

そして、電解槽１３内の炭酸水５６の全量を分離槽１０へ移し終えたところで、吸入ポンプ１５の駆動を停止し開閉弁４５，４８を閉弁して、除染車両９による一連の除染作業を終了する。
なお、セシウムイオンを吸着したゼオライト３６は密閉容器６３に密閉して収納され、適当な保管施設６４に保管され放射性物質からの被爆を阻止する。

この後、前記回収したセシウムイオンを含有しない土壌１７ａを乾燥し、これに所定の土壌活性剤６５を添加し、前記土壌１７ａを改良ないし改質する。
前記土壌活性剤６５として、堆肥等の有機肥料、菌根菌、または窒素、燐、カリウムを含む種々の化学肥料を選択して使用し、これを前記土壌１７ａに添加して混合し、これを採取した元の田畑３に散布して戻す。この状況は図４（ｆ），（ｇ）、図１０（ａ），（ｂ）のようである。

実施形態では前記土壌活性剤６５として、消火器の使用期間経過後の第一リン酸アンモニウム若しくは硫酸アンモニウムを含有する粉末状の消火剤を使用し、これを親水化処理した肥料にして、その有効利用を図っている。
したがって、汚染土壌１７を採取した田畑３は、改良ないし改質された土壌１７ａが散布されて原状以上の土壌を回復し肥沃になるから、汚染土壌を単に除染し元の田畑３へ戻す場合に比べ農耕を速やかに再開し得る。

このように実施形態では、除染車両９を汚染対象地１へ移動し、該汚染対象地１において汚染土壌１７や汚染水４を採取し、その汚染土壌１７や汚染水４を除染車両９に搭載した設備によって速やかに除染し、除染した土壌１７ａを改質して元の田畑３へ戻し、これら一連の除染作業を汚染対象地１で完結しているから、この種の除染作業を能率良く速やかに行なえ、農耕を速やかに再開し得る。
しかも、実施形態では汚染された土壌１７に限らず、汚染された水４が存在する水田５や湿地帯の除染にも適用し得るから、これを広域に亘って採用し得る実用的な効果がある

このように本発明の土壌等の除染方法および土壌等の除染システムは、例えば放射性物質に汚染された田畑等の土壌や水を現地で確実かつ速やかに除染し、精密な除染と除染の能率向上を図れるとともに、除染後の土壌に土壌活性剤を添加して土壌を改良し、これを元の田畑に速やかに戻して農耕の再開を促す一方、土壌に付着ないし沈着した放射性物質を土壌から精密に分離・濃縮し、汚染土壌の減容化と放射性物質の安全な処理を図れる。

１ 除染対象地（除染対象物の採取地）
４ 汚染水（除染対象物）
９ 除染車両
１０ 分離槽
１１ 吸入ホ−ス
１２ 給水タンク
１３ 濃縮槽

１４ 二酸化炭素ガスボンベ
１５ 吸入ポンプ
１７ 汚染土壌（除染対象物）
１７ａ 除染土壌
４９ 固液分離フィルタ
５０ 排出弁
５６ 溶離溶媒、電解液（炭酸水）
６５ 土壌活性剤

Claims (8)

1. 除染設備を備えた除染車両を汚染土壌または汚染液体の採取地へ移動し、採取地に停車した除染車両を作動して汚染土壌または汚染液体を吸引採取し、採取した汚染土壌または汚染液体を前記除染車両に搭載した分離槽の炭酸水に導入して放射性セシウムを溶出し、土壌と炭酸水と前記溶出した放射性セシウムを含む固液混合成分から放射性セシウムを含まない土壌を固液分離して回収するとともに、放射性セシウムを含む炭酸水を前記除染車両に搭載した濃縮槽へ導入して電気分解し、放射性セシウムを回収する土壌等の除染方法において、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入し、該濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置して電気分解し、電気分解後に放射性セシウムを吸着した吸着材を密閉容器に収納して保管施設に保管することを特徴とする土壌等の除染方法。
2. 前記分離槽における採取した汚染土壌または汚染液体の導入と炭酸水の作製、固液混合成分の分離槽から濃縮槽への導入と、固液混合成分の固液分離と、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水の濃縮槽への導入、の各工程を終了後、濃縮槽において電気分解を実行する請求項１記載の土壌等の除染方法。
3. 前記除染車両に、陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して取出し可能に配置する濃縮槽を搭載する請求項１記載の土壌等の除染方法。
4. 前記電気分解後、濃縮槽から容器と吸着材を取出し、濃縮槽内の放射性セシウムを含まない炭酸水を分離槽ヘ還流する請求項３記載の土壌等の除染方法。
5. 除染設備を備えた除染車両を汚染土壌または汚染液体の採取地へ移動可能に設け、採取地に停車した除染車両を作動して汚染土壌または汚染液体を吸引採取可能に設け、採取した汚染土壌または汚染液体を前記除染車両に搭載した分離槽の炭酸水に導入可能に設け、該炭酸水によって放射性セシウムを溶出可能に設け、土壌と炭酸水と前記溶出した放射性セシウムを含む固液混合成分から放射性セシウムを含まない土壌を固液分離し回収可能に設けるとともに、前記除染車両に放射性セシウムを含む炭酸水を電気分解可能な濃縮槽を搭載し、該濃縮槽による電気分解を介し放射性セシウムを回収可能にした土壌等の除染システムにおいて、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入可能に設け、該濃縮槽の陰極に吸着材を収容する容器を囲繞して配置し、前記濃縮槽の電気分解を介し前記吸着材に放射性セシウムを吸着可能に設け、放射性セシウムを吸着した吸着材を密閉容器に収納し保管施設に保管可能にしたことを特徴とする土壌等の除染システム。
6. 前記分離槽における吸引採取した汚染土壌または汚染液体の導入と炭酸水の作製、固液混合成分の分離槽から濃縮槽への導入と、固液混合成分の固液分離と、固液分離後の放射性セシウムを含む炭酸水を濃縮槽へ導入、の終了を待って、濃縮槽において電気分解を実行可能にした請求項５記載の土壌等の除染システム。
7. 前記除染車両に、陰極の周囲に吸着材を収容可能な容器を囲繞して取出し可能に配置する濃縮槽を搭載した請求項６記載の土壌等の除染システム。
8. 前記電気分解後に濃縮槽から容器と吸着材を取出して、濃縮槽内における放射性セシウムを含まない炭酸水を分離槽ヘ還流可能に設けた請求項７記載の土壌等の除染システム。

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