JP2013140021A - Cleaning and volume reduction method of radioactive substance-contaminated soil - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法に関するものである。 The present invention relates to a method for cleaning and reducing the volume of radioactive material contaminated earth and sand.
近年、各種製造工場やその跡地の土壌が、油分・重金属をはじめとする汚染物質で汚染されていること明らかとなり、社会問題となっており、種々の汚染土砂の洗浄方法が提案され、実用化されている。 In recent years, it has become clear that various manufacturing factories and the soil in the former site are contaminated with pollutants such as oil and heavy metals, which has become a social problem, and various cleaning methods for contaminated soil have been proposed and put into practical use. Has been.
このうち、本件出願人は、先に、洗浄機において土砂同士の摩擦により土砂の表面に付着した汚染物質を離脱させることによって、土砂と汚染物質とを分離する汚染土壌の浄化方法(特許文献1〜2参照。)を提案した。 Among them, the applicant of the present invention previously described a method for purifying contaminated soil by separating contaminants attached to the surface of the sediment by friction between the sediments in a washing machine, thereby separating the sediment from the contaminants (Patent Document 1). ~ 2) was proposed.
本件出願人による実証実験から、東日本大震災に伴う福島第一原子力発電所事故による放射性セシウム等の放射性物質によって汚染された土壌の浄化に対して、通常適用される細粒分のみを除去する分級洗浄(特許文献1〜2)では、砂及びレキ分の浄化効果が低く、放射性物質によって汚染された土壌の分級洗浄による除染率が70%程度にとどまるとともに、汚染された土壌の減容化が十分に行えないということが分かった。
Classifying cleaning that removes only fine particles that are normally applied to the purification of soil contaminated with radioactive materials such as radioactive cesium from the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant accident caused by the Great East Japan Earthquake In (
本発明は、上記の問題に鑑み、放射性物質によって汚染された土壌の土砂の浄化、特に、当該土壌に含まれる砂及びレキ分の浄化を確実に行うことによって、放射性物質によって汚染された土壌の除染率を高め、汚染された土壌の減容化率を向上することができるようにした放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法を提供することを目的とする。 In view of the above problems, the present invention is directed to the purification of soil and soil contaminated with radioactive substances, in particular, the purification of the soil and soil contained in the soil by reliably purifying the soil and soil. It is an object of the present invention to provide a method for cleaning and reducing the volume of radioactive material-contaminated soil that can increase the decontamination rate and improve the volume reduction rate of contaminated soil.
上記目的を達成するため、本発明の放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法は、放射性物質汚染土砂に水を加えて洗浄機に導入し、該洗浄機においてスラリー化した後、分離装置で土砂の細粒分を分離する分級洗浄を行った後、分粒機を用いて分級し、所定の粒径以上のレキを、洗浄機に導入してレキ同士の摩擦によりレキの表面に付着した放射性物質を離脱させ、レキと放射性物質を含む濁水を分離装置に導入してレキと放射性物質を含む濁水とに分離し、所定の粒径未満のレキ及び砂を、キャビテーション作用を利用した衝撃洗浄機に導入してキャビテーション気泡の崩壊による衝撃力によりレキ及び砂の表面に付着した放射性物質を離脱させ、レキ及び砂と放射性物質を含む濁水を分離装置に導入してレキ及び砂と放射性物質を含む濁水とに分離し、前記放射性物質を含む濁水を、凝集沈殿、脱水処理することにより放射性物質を含む脱水ケーキを得るようにしたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the method for cleaning and reducing the volume of radioactive material-contaminated sediment according to the present invention adds water to the radioactive material-contaminated soil and introduces it into a washing machine, slurries it in the washing machine, and then uses a separator. After classifying and washing to separate the fine particles of earth and sand, the particles are classified using a sizing machine. Release radioactive material, introduce turbid water containing leki and radioactive material into separation device to separate leki and turbid water containing radioactive material, and shock wash using cavitation action for leki and sand less than a predetermined particle size The radioactive material adhering to the surface of the sand and sand is released by the impact force caused by the collapse of the cavitation bubbles and introduced into the machine, and the turbid water containing the sand and the radioactive material is introduced into the separator to remove the sand, the radioactive material and the sand. Including turbidity Separating the bets, the turbid water containing the radioactive material, coagulation sedimentation, characterized in that to obtain a dehydrated cake containing radioactive materials by dehydration.
本発明の放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法によれば、洗浄機を用いたレキ同士の摩擦によるレキの表面に付着した放射性物質の離脱処理と、キャビテーション作用を利用した衝撃洗浄機を用いたキャビテーション気泡の崩壊による衝撃力によるレキ及び砂の表面に付着した放射性物質の離脱処理とによって、放射性セシウム等の放射性物質によって汚染された土壌の土砂の浄化、特に、当該土壌に含まれる砂及びレキ分の浄化を確実に行うことができ、これにより、放射性物質によって汚染された土壌の除染率を高めるとともに、汚染された土壌の減容化率を向上することができる。 According to the method for cleaning and reducing the volume of radioactive material-contaminated earth and sand according to the present invention, there is provided an impact washer that uses a cavitation action and a detachment process of radioactive material adhering to the surface of the reki due to friction between the reki using a washer. Purification of soil soil contaminated with radioactive materials such as radioactive cesium by the removal of radioactive materials adhering to the surface of sand and sand due to impact force due to the collapse of cavitation bubbles used, especially sand contained in the soil In addition, the decontamination rate of soil contaminated with radioactive substances can be increased and the volume reduction rate of contaminated soil can be improved.
以下、本発明の放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法の実施の形態を、図面に基づいて説明する。 Embodiments of the method for cleaning and reducing the volume of radioactive material contaminated earth and sand according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1に、本発明の放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法の一実施例を示す。
この放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法は、放射性セシウム等の放射性物質によって汚染された土壌である放射性物質汚染土砂M(以下、単に、「土砂M」という。)に水Wを加えて洗浄機3に導入し、この洗浄機3においてスラリー化した後、分離装置4で土砂の細粒分(放射性物質を含む濁水を含む。)を分離する分級洗浄を行った後、分粒機5を用いて分級し、所定の粒径以上のレキM1を、洗浄機8に導入してレキ同士の摩擦によりレキの表面に付着した放射性物質を離脱させ、レキと放射性物質を含む濁水を分離装置7bに導入してレキと放射性物質を含む濁水とに分離し、所定の粒径未満のレキ及び砂M2を、キャビテーション作用を利用した衝撃洗浄機6に導入してキャビテーション気泡の崩壊による衝撃力によりレキ及び砂の表面に付着した放射性物質を離脱させ、レキ及び砂と放射性物質を含む濁水を分離装置7a、7bに導入してレキ及び砂と放射性物質を含む濁水とに分離し、前記放射性物質を含む濁水を、凝集沈殿、脱水処理することにより放射性物質を含む脱水ケーキを得るようにしたものである。
FIG. 1 shows an embodiment of a method for cleaning and reducing the volume of radioactive material contaminated earth and sand according to the present invention.
This method of cleaning and reducing the volume of radioactive material-contaminated soil is obtained by adding water W to radioactive material-contaminated soil M (hereinafter simply referred to as “sand M”), which is soil contaminated with radioactive materials such as radioactive cesium. After being introduced into the
この場合において、土砂Mの洗浄機3によるスラリー化を円滑に行うために、予め分粒機1(本実施例においては、トロンメル付ドラムウォッシャー)を用いて分級し、所定の粒径以上、具体的には、20〜50mmの範囲の特定の粒径以上(本実施例においては、40mm以上)のレキを破砕機2により破砕、循環させるようにして、所定の粒径未満の土砂Mを洗浄機3に導入するようにしている。
In this case, in order to smoothly carry out the slurrying of the earth and sand M with the
洗浄機3は、本実施例においては、図2(a)及び(b)に示す、回転可能に設けられたドラム31と、このドラム31内に偏心して設けられ、ドラム31と逆方向に回転するロータ32とを備え、ドラム31とロータ32とを、土砂に圧力を加えながら相互に逆回転させることにより、団粒化した土壌を確実に解砕し、各土壌粒子が結合を解かれた分散したスラリー状態にする。
なお、この洗浄機3は、このほか、後述の洗浄機8と同様に、レキ及び砂の表面に付着した放射性物質を離脱させる作用効果も奏する。
In this embodiment, the
In addition, this
分離装置4は、図3〜図6に示すように、土砂M及び放射性物質Dを含む濁水が導入される水を張った分離槽41と、分離槽41の底部付近に振動可能に配設され、導入された土砂Mに振動を付与しながら通過させる加振スクリーン42と、この加振スクリーン42の下に配設され、分離槽41内に気泡を供給する空気供給手段としてのエアブロー管43と、このエアブロー管43の下に配設され、沈降した土砂Mを搬出する搬送手段としてのベルトコンベア44とを備えている。
As shown in FIGS. 3 to 6, the
そして、投入口に続く分離槽41の土砂M及び放射性物質Dを含む濁水の導入部には、外周部を筒体48aで囲った攪拌ブレード48を配設し、この筒体48a内に上昇流又は下降流、さらには、上昇流と下降流を交互に生じさせるようにするとともに、筒体48aの外周部に、越流トラフ49に接続される環状の越流トラフ49aを形成するようにしている。
An
また、分離槽41には、回転により水面の泡沫を越流トラフ49に越流させて排出する泡沫排除ブレード45を、特に限定されるものではないが、筒体48aを挟んで2台配設するとともに、水面に浮上した油分等を吸い上げるバキューム装置46と、バキューム装置46の下流側に配設され、水面に浮上した油分等をベルトコンベア44から隔離する隔壁47とが設けられている。
バキューム装置46に吸い上げられた油分等は、気水分離器46aを通過した後、油水分離器(図示省略)に送られ、油水分離器において、油分と汚水(少量の水を含む油分等)が分離され、産業廃棄物として処理される。
また、分離槽41でベルトコンベア44より下に沈殿した放射性物質Dが付着したシルト・粘土分を含む濁水は、ポンプPによって吸い上げられ、原水槽11に導入される。
Further, in the
The oil or the like sucked up by the
Further, turbid water containing silt / clay components to which the radioactive substance D precipitated below the
加振スクリーン42は、特に限定されるものではないが、例えば、約0.5〜1.0mm程度のメッシュのものからなり、例えば、超音波発生装置を備えた加振手段42aに支持された状態で、斜めに形成された分離槽41の底部とほぼ平行に配設されている。
The
エアブロー管43は、ブロア装置から送られた空気を細かい気泡にして、加振スクリーン42を通過させる。
このエアブロー管43からの気泡は、加振スクリーン42上の土砂Mを攪拌して洗浄効果を高めるとともに、油分等を水面に引き連れて浮上させる役割を果たす。
The
The bubbles from the
ベルトコンベア44は、分離槽41の底部に沿い配設され、水上部に、例えば、超音波発生装置を備えた脱水用の加振手段44aが設けられている。
加振手段44aの下流側には、加圧水を水面や水中に噴射することにより、搬出される土砂Mに放射性物質Dや油分等が引き連れられることを防止する圧力水配管44bが設けられている。
さらに、必要に応じて、加振手段44aの上流側及びバキューム装置46の上流側には、搬出された土砂Mを洗浄するための洗浄水配管44c及び浮遊する油分等が隔壁47を潜って流出することを防止するための洗浄水配管44dを設けることができる。
なお、圧力水配管44b及び洗浄水配管44dは、加圧水を噴射するように構成するほか、加圧空気を噴射するように構成することもできる。
The
On the downstream side of the vibration means 44a, there is provided a
Furthermore, if necessary, a washing water pipe 44c for washing the sand and sand M carried out and a floating oil component or the like drifts through the
The
この分離装置4は、加振スクリーン42及びエアブロー管43によって、土砂Mに振動を付与しながら、気泡を吹き付けるようにしているため、洗浄機3においてスラリー化した土砂Mのうち粒度の細かい粒径の小さなもの(土砂Mの細粒分)を、土砂Mの粗粒分から分離させ、ベルトコンベア44によって沈降した土砂Mの中の粗粒分を搬出することができるものである。
Since the
そして、分離装置4の分離槽41に沈降した土砂Mは、ベルトコンベア44によって分離装置4から取り出され、振動篩からなる分粒機5を用いて、所定の粒径以上、具体的には、2〜10mmの範囲の特定の粒径以上(本実施例においては、5mm以上)の土砂M1(レキ)と、所定の粒径未満(本実施例においては、5mm未満)の土砂M2(レキ及び砂)とに分級し、所定の粒径未満の土砂M2をキャビテーション作用を利用した衝撃洗浄機6に導入するようにしている。
And the earth and sand M which settled in the
キャビテーション作用を利用した衝撃洗浄機6は、図7に示すように、高圧水の導入部61aと、必要に応じて空気の導入部61bとを備えた圧力流体を噴射する噴射ノズル61、土砂M2を導入するためのホッパ62を備えた導入管部63、洗浄管部64並びに圧力流体の流れを略直角方向に変える屈曲管部65からなり、噴射ノズル61から圧力流体が噴射されることによる負圧によって、土砂M2が導入管部63から洗浄管部64に強制的に吸引されるようにしている。
ここで、噴射ノズル61は、空気が流れる内管61cと、この内管61cを取り囲むとともに高圧水が流れる外路61dとからなる二重ノズルから構成され、さらに、内管61cの先端部が高圧水が流入する隙間を設けて同心状に挿入される噴射管61eを設けるようにしている。
これにより、噴射ノズル61は、高圧水と、必要に応じて空気を噴射管61eで合流させて圧力流体を形成し、噴出するようにされている。
ところで、圧力流体は、洗浄管部64に噴出されると、圧力が急激に低下してキャビテーション気泡が発生し、このキャビテーション気泡は、圧力流体の流速が低下して圧力が回復する位置で崩壊し、このキャビテーション気泡の崩壊による衝撃力により土砂M2に付着した放射性物質を離脱させるようにしている。
この場合、キャビテーション気泡の崩壊による大きな衝撃力を得るためには、空気の流入を遮断するか、ごく少量の空気が流入するようにすることが好ましい。
なお、本実施例では、必要に応じて空気を高圧水の吸引効果によって吸い込むように構成しているが、高圧水と高圧空気を用いたり、水を高圧空気の吸引効果によって吸い込むように構成することもできる。
As shown in FIG. 7, the
Here, the
Thus, the
By the way, when the pressure fluid is ejected to the
In this case, in order to obtain a large impact force due to the collapse of the cavitation bubbles, it is preferable to block the inflow of air or allow a very small amount of air to flow.
In this embodiment, the air is sucked by the high-pressure water suction effect as necessary. However, the high-pressure water and the high-pressure air are used, or the water is sucked by the high-pressure air suction effect. You can also.
ところで、本実施例においては、水槽及びサイクロンからなる分離装置7aを介して2台の衝撃洗浄機6a、6bを直列に接続し、土砂M2の洗浄を順に行うようにしている。
そして、洗浄が終了した土砂M2は、分離装置7b(本実施例においては、分離装置4と同様の構成のものを使用したり、油分等を回収する機構を省略したものを使用することができる。)に導入し、脱水スクリーン10により脱水を行い、洗浄土砂M0を得るようにしている。
また、分離装置7a、分離装置7b及び脱水スクリーン10で発生した放射性物質が付着したシルト・粘土分を含む濁水は、水槽12を介して、原水槽11に導入される。
By the way, in a present Example, the two
And the earth and sand M2 which wash | cleaned can use the
Further, turbid water containing silt / clay to which radioactive substances generated in the separation device 7 a, the
一方、所定の粒径以上の土砂M1は、洗浄機8(本実施例においては、洗浄機3と同様の構成のものを使用するようにしている。)に導入し、土砂相互間の擦り合わせの力を作用させ、土砂同士の摩擦による相互研磨を行い、図2(c)に示すように、土砂Mに付着している放射性物質Dを離脱させるとともに、図2(d)に示すように、土砂Mを整粒する(粒子表面の凹凸をなくして放射性物質Dを残留しにくくする)ことができる。
その後、振動篩からなる分粒機9を用いて、所定の粒径以上、具体的には、1〜5mmの範囲の特定の粒径以上(本実施例においては、2mm以上)の土砂M3と、所定の粒径未満(本実施例においては、2mm未満)の土砂M4とに分級し、所定の粒径未満の土砂M4は、キャビテーション作用を利用した衝撃洗浄機6(本実施例においては、衝撃洗浄機6a)に導入するようにし、所定の粒径以上の土砂M3は、分離装置7bに導入し、脱水スクリーン10により脱水を行い、洗浄土砂M0を得るようにしている。
On the other hand, the earth and sand M1 having a predetermined particle diameter or more is introduced into the washing machine 8 (in this embodiment, the same structure as the
Then, using the particle sizer 9 made of a vibrating sieve, the earth and sand M3 having a predetermined particle size or more, specifically, a specific particle size or more in the range of 1 to 5 mm (2 mm or more in this embodiment) The soil M4 having a particle size of less than a predetermined particle size (in this embodiment, less than 2 mm) is classified, and the soil M4 having a particle size of less than a predetermined particle size is subjected to an impact washer 6 (in this embodiment, The earth and sand M3 having a predetermined particle diameter or more is introduced into the
原水槽11に導入された放射性物質が付着したシルト・粘土分を含む濁水は、pH中和槽14で苛性ソーダ等のpH中和剤やPAC(ポリ塩化アルミニウム)等の凝集剤等からなる添加剤13aが添加された後、必要に応じて凝集反応槽15で高分子凝集剤等からなる添加剤13bが添加され、スラリー槽16を介してフィルタプレス17に送られ脱水ケーキCを得るようにしている。
なお、フィルタプレス17で発生した処理水は、濾過水槽18を介して原水槽11に導入し、凝集反応槽で発生した処理水は、処理水貯留槽19に導入し、加水用の水Wとして利用したり、適宜処理を行った後、下水に放流するようにしている。
The turbid water containing silt and clay adhering to the radioactive substance introduced into the
The treated water generated in the
以上、本発明の放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法について、その実施例に基づいて説明したが、本発明は上記実施例に記載した構成に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において適宜その構成を変更することができるものである。 As mentioned above, although the washing | cleaning of the radioactive material contaminated earth and sand of this invention and the volume reduction method were demonstrated based on the Example, this invention is not limited to the structure described in the said Example, It deviates from the meaning. The configuration can be appropriately changed within a range not to be performed.
本発明の放射性物質汚染土砂の洗浄、減容化方法は、放射性物質によって汚染された土壌の土砂の浄化、特に、当該土壌に含まれる砂及びレキ分の浄化を確実に行うことによって、放射性物質によって汚染された土壌の除染率を高め、汚染された土壌の減容化率を向上することができることから、原子力発電所事故による大量に発生した放射性物質によって汚染された土壌の処理に好適に用いることができる。 The method for cleaning and reducing the volume of radioactive material-contaminated earth and sand according to the present invention is a method for purifying the soil and soil of soil contaminated with radioactive material, in particular, by performing the purification of sand and leke contained in the soil. Can improve the decontamination rate of contaminated soil and improve the volume reduction rate of contaminated soil, so it is suitable for the treatment of soil contaminated with radioactive materials generated in large quantities by nuclear power plant accidents Can be used.
1 分粒機
2 破砕機
3 洗浄機
4 分離装置
5 分粒機
6 衝撃洗浄機
6a 衝撃洗浄機
6b 衝撃洗浄機
7a 分離装置
7b 分離装置
8 洗浄機
9 分粒機
10 脱水スクリーン
11 原水槽
12 水槽
13a 添加剤
13b 添加剤
14 pH中和槽
15 凝集反応槽
16 スラリー槽
17 フィルタプレス
18 濾過水槽
19 処理水貯留槽
M 放射性物質汚染土砂
M0 洗浄土砂
W 水
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