JP2014153153A - 汚染土壌処理システム及び汚染土壌処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】コストを抑制しながら、より安全に汚染土壌を除染及び減容化する。
【解決手段】汚染土壌処理システム１は、第１の分別機構１６により、汚染土壌を焼却処理対象と乾燥処理対象とに分別し、焼却処理対象の土壌を燃焼炉１８で焼却して減容化し、乾燥処理対象の土壌を乾燥炉２０で乾燥して減容化する。この際、排熱供給機構２２により、燃焼炉１８で発生した排熱を乾燥炉２０に供給することで、乾燥炉２０での乾燥処理に燃焼炉１８で発生した排熱を利用する。又、真空脱気機能を有する袋詰め装置８により、分級装置６で細粒子として分級された土壌を、真空脱気しながら袋状容器に充填することで、汚染物質を含む粉塵の発生を防止する。更に、袋詰め装置８は袋状容器の自動脱着機能を有しているため、作業員が袋状容器の脱着を行う必要がない。このような構成により、コストを抑制しながら、より安全に汚染土壌を除染及び減容化することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、汚染土壌処理システム及び汚染土壌処理方法に関するものである。

従来から、放射性物質等の汚染物質で汚染された土壌の除染処理に関する発明が提案されており、土壌の汚染濃度に応じて処理方法を選択する装置等も発案されている（例えば、特許文献１参照）。このように除染された汚染土壌は、残存する汚染濃度に応じた所定の場所に、フレコン等に詰め込んだ状態で保管する必要がある。しかしながら、周辺環境への配慮等から、このような汚染土壌の保管場所を確保することは困難である。このため、確保した保管場所を有効に活用するために、汚染土壌の減容化が求められており、この要求に対する様々な技術も提案されている。例えば、汚泥や枯葉等の有機物を含む汚染土壌を焼却によって減容化する方法や、本発明者らが先に出願した乾式の除染装置を用いて減容化させる方法（特願２０１３−１７１４６）等がある。

特開２０１０−２６９２７５号公報

しかしながら、焼却による減容化方法では、焼却によって汚染土壌が減容化されるものの、減容化によって汚染濃度が高くなり、却って保管が難しくなるケースがある。更に、汚染土壌の種類によっては、焼却によって減容化できない場合がある。又、乾式の除染装置を用いる方法では、熱風発生炉等を使用する必要があるため、多量の汚染土壌を処理する場合には、燃料コストが高くなってしまう。
又、上述した各方法で減容化した汚染土壌をフレコン等に詰め込む際には、汚染物質を含む粉塵が発生する虞があり、作業員は細心の注意を払って作業を行う必要があった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、コストを抑制しながら、より安全に汚染土壌を除染及び減容化することにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本願発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）汚染土壌を除染・減容化する汚染土壌処理システムであって、土壌を減容化する減容化ユニットと、該減容化ユニットで減容化された土壌を解砕及び微粉砕する粉砕装置と、該粉砕装置で解砕及び微粉砕された土壌を粒度に応じて分級する分級装置と、該分級装置で分級された土壌のうち、粒度の細かい土壌を袋状容器に充填する袋詰め装置と、システムを構成する各構成要素間で土壌の移送を行う複数の移送機構と、システム全体を制御する制御装置とを含み、前記減容化ユニットは、土壌を焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別する第１の分別機構と、焼却処理対象に分別された土壌を焼却処理により減容化する燃焼炉と、乾燥処理対象に分別された土壌を乾燥処理により減容化する乾燥炉と、前記燃焼炉で発生した排熱を前記乾燥炉へと供給する排熱供給機構とを含む汚染土壌処理システム（請求項１）。

本項に記載の汚染土壌処理システムは、汚染土壌採取地等で採取した土壌を減容化する減容化ユニット、減容化された土壌を解砕及び微粉砕する粉砕装置、解砕及び微粉砕された土壌を粒度に応じて分級する分級装置、分級された土壌のうち、粒度の細かい土壌を袋状容器に充填する袋詰め装置を含んでいる。本システムが処理対象とする汚染土壌として、例えば、放射性物質で汚染された土壌等が挙げられる。

減容化ユニットは、第１の分別機構、燃焼炉、乾燥炉、排熱供給機構を含んでおり、第１の分別機構は、土壌を焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別する。そして、燃焼炉は、第１の分別機構で焼却処理対象として分別された土壌を焼却することで、土壌を減容化し、乾燥炉は、第１の分別機構で乾燥処理対象として分別された土壌を、熱風等で乾燥することで、土壌を減容化する。この際、排熱供給機構は、土壌の焼却処理により燃焼炉で発生する排熱を、乾燥炉へと供給する。これにより、乾燥炉は、排熱供給機構により供給される燃焼炉で発生した排熱を、土壌の乾燥処理に利用することとなる。更に、例えば、吸引ファン及び配管で排熱供給機構を構成する場合に、吸引ファン及び配管を、燃焼炉内の熱気を乾燥炉内へ吸引する位置に設置するだけでなく、乾燥炉内の空気を外部へと放出する位置にも設置することとすれば、空気の流れが潤滑になり、燃焼炉内の熱気を乾燥炉内へ効率的に取り入れるものとなる。

又、粉砕装置は、土壌を解砕及び微粉砕することで、土壌の凝集を解消すると共に土壌を細粒化する。そして、分級装置は、減容化ユニットで焼却処理や乾燥処理により減容化され、更に、粉砕装置で解砕及び微粉砕された土壌を、例えば、汚染物質の大部分を含む粒度の細かい土壌と、粒度の粗い土壌とに分級する。このため、採取された土壌の水分の含有量や、土壌の凝集等、処理対象となる土壌の状態に起因する分級精度のバラツキの発生を回避し、分級精度を高めることとなる。
又、袋詰め装置は、分級装置で分級された土壌のうち粒度の細かい土壌を、例えばフレコン等の袋状容器に充填する。この際、より安全を期すために、土壌をフレコンよりも小さな袋に充填し、更にこの袋をフレコンに投入して二重の容器としてもよい。この場合は、袋とフレコンとの大きさの差に応じて、複数の袋をフレコンに投入してもよい。

又、本項に記載の汚染土壌処理システムは、システムを構成する各構成要素間で土壌の移送を行う複数の移送機構と、システム全体を制御する制御装置とを含んでいる。複数の移送機構の各々には、各構成要素間で移送される土壌の状態等に応じた適切な移送手段、例えば、コンベヤやクレーン等が用いられる。制御装置は、システムを構成する各構成要素を、土壌処理や土壌の移送が円滑に行われるように制御するものであり、システム全体を制御する１台で構成されていてもよく、又、システムの単数や複数の構成要素毎に設置されるものを含む複数台で構成されていてもよい。このように、本システムは、システム監視に要する人員を除き、土壌の移送を含んだシステム全体が、人の手を直接介することなく運用されるものであるため、安全性をより高めて、汚染土壌を除染及び減容化するものである。

（２）上記（１）項において、前記袋詰め装置は、土壌を前記袋状容器に充填する際に土壌を真空脱気する真空脱気機能と、前記袋状容器の自動脱着機能とを有する汚染土壌処理システム（請求項２）。
本項に記載の汚染土壌処理システムは、袋詰め装置が、真空脱気機能と袋状容器の自動脱着機能とを有しているものである。これにより、分級装置で分級された土壌のうち粒度の細かい土壌、すなわち、汚染物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を、袋状容器に充填する際に、土壌を真空脱気しながら充填することで、汚染物質を含む粉塵の飛散を防止する。更に、袋詰め装置への袋状容器の脱着は自動で行われるため、作業員が袋詰め装置へ近づいて脱着作業を行う必要がない。従って、作業員の安全性をより高めることとなる。又、土壌を袋状容器に充填する際、又は充填後に、袋状容器を上下に振動させ、嵩密度を向上させることとしてもよい。

（３）上記（１）（２）項において、前記第１の分別機構は、土壌の放射線量を測定する第１の放射線量測定器を含み、土壌の種別及び／又は前記第１の放射線量測定器で測定した放射線量に基づいて、土壌を焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別する汚染土壌処理システム（請求項３）。
本項に記載の汚染土壌処理システムは、減容化ユニットの第１の分別機構が、土壌の放射線量を測定する第１の放射線量測定器を含むものであり、土壌を分別する際に、土壌の種別、及び第１の放射線量測定器で測定した放射線量の一方又は双方に基づいて、焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別するものである。ここでの土壌の種別として、例えば、有機物を含み可燃性を有する土壌か否か等が挙げられ、この場合には、目視等で種別が判断される。

又、土壌を分別する際の基準となる放射線量として、例えば、放射能濃度が２４０Ｂｑ／ｋｇ以下や、４８０Ｂｑ／ｋｇ以下であるか否か等が挙げられる。これらの数値は、土壌を焼却処理した場合でも、土壌の放射能濃度を安全に処理できるとされている８０００Ｂｑ／ｋｇ以下（平成二十三年三月十一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放出された放射性物質による環境の汚染への対処に関する特別措置法施工規則第１４条参照）にするための、燃焼炉の形式に応じて算出される目安である。すなわち、上述した土壌種別の例と、２４０Ｂｑ／ｋｇ以下という放射線量の例の双方を分別の判断基準に用いることとすれば、有機物を含み可燃性を有し、放射能濃度が２４０Ｂｑ／ｋｇ以下である土壌は、焼却処理対象の土壌に分別され、有機物を含まず可燃性を有さない土壌や、放射能濃度が２４０Ｂｑ／ｋｇを超える土壌は、乾燥処理対象の土壌に分別される。これにより、焼却処理によって減容化され、焼却されても放射能濃度が安全に処理できる濃度を超えない土壌のみ、焼却処理の対象として分別されるため、土壌に応じた適切な方法で減容化するものとなる。

（４）上記（１）から（３）項において、前記袋状容器内の土壌の重量を計測する重量計測器と、前記袋状容器内の土壌の体積を計測する体積計測器と、前記袋状容器内の土壌の放射線量を測定する第２の放射線量測定器と、前記重量計測器及び前記体積計測器の計測結果と前記第２の放射線量測定器の測定結果とに基づいて、前記袋状容器を仕分ける仕分け機構とを含む汚染土壌処理システム（請求項４）。

本項に記載の汚染土壌処理システムは、袋状容器内の土壌の重量、体積、放射線量の夫々を計測する、重量計測器、体積計測器、第２の放射線量測定器を含んでおり、更に、これらの計測結果に基づいて、土壌を袋状容器単位で仕分ける仕分け機構を含んでいる。この仕分け機構には、制御装置等で制御される無人フォークリフトを利用したものが例示できる。この場合には、例えば、袋状容器内の土壌の放射線量等を制御装置が把握し、予め設定した放射線量の値に応じた仕分け場所に、袋状容器ごと土壌を移送するように、制御装置が無人フォークリフトを制御する。これにより、人の手を直接介することなく効率的に土壌を仕分けるものとなる。更に、土壌を放射線量に応じて仕分けることで、放射能濃度に応じた適切な保管、管理をするものとなる。

（５）上記（４）項において、前記体積計測器が前記袋状容器内の土壌の体積を計測する前に、前記袋状容器内上部の空隙を解消する空隙解消機構を含む汚染土壌処理システム（請求項５）。
本項に記載の汚染土壌処理システムは、体積計測器が袋状容器内の土壌の体積を計測する前に、袋状容器内上部の空隙を解消する空隙解消機構を含むことで、袋状容器内の空隙を解消した状態で、土壌の体積を計測することとなるため、より正確に土壌の体積を計測するものとなる。

（６）上記（１）から（５）項において、前記分級装置で分級された土壌のうち、粒度の粗い土壌の放射線量を測定する第３の放射線量測定器を含み、該第３の放射線量測定器で測定した放射線量が所定値を上回る土壌を、前記粉砕装置へと移送されるように分別する第２の分別機構を含む汚染土壌処理システム（請求項６）。
本項に記載の汚染土壌処理システムは、第３の放射線量測定器を有する第２の分別機構を含むものであり、第２の分別機構は、分級装置で分級された土壌のうち、粒度の粗い土壌の放射線量を第３の放射線量測定器で測定し、この測定結果が所定値を上回る土壌を、粉砕装置へと移送されるように分別する。これにより、汚染物質を含む土壌の隔離、保管を確実にするものである。なお、第３の放射線量測定器での測定結果が、所定値以下である土壌については、例えば、採取地に戻す、再利用する等の、今後国が定める規定に基づいて処理を施すこととなる。

（７）汚染土壌を除染・減容化する汚染土壌処理方法であって、汚染土壌採取工程と、該汚染土壌採取工程で採取した土壌を減容化する減容化工程と、該減容化工程にて減容化した土壌を細粒化する解砕及び微粉砕工程と、該解砕及び微粉砕工程にて細粒化した土壌を粒度に応じて分級する分級工程と、該分級工程にて分級した土壌のうち、粒度の細かい土壌を袋状容器に充填する袋詰め工程とを含み、前記減容化工程において、前記汚染土壌採取工程で採取した土壌を、焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別し、焼却処理対象に分別した土壌を焼却処理により減容化すると共に、乾燥処理対象に分別した土壌を乾燥処理により減容化し、この際、焼却処理により発生する排熱を乾燥処理に利用する汚染土壌処理方法（請求項７）。

（８）上記（７）項において、前記袋詰め工程において、土壌を真空脱気しながら袋状容器に充填する汚染土壌処理方法（請求項８）。
（９）上記（７）（８）項において、前記減容化工程において、前記汚染土壌採取工程で採取した土壌を、土壌の種別及び／又は放射線量に基づいて焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別する汚染土壌処理方法（請求項９）。
（１０）上記（７）から（９）項において、前記袋状容器内の土壌の重量及び体積を計測すると共に放射線量を測定し、重量及び体積の計測結果と放射線量の測定結果とに基づいて、前記袋状容器を仕分ける仕分け工程を含む汚染土壌処理方法（請求項１０）。

（１１）上記（１０）項において、前記仕分け工程において、前記袋状容器内の土壌の体積を計測する前に、前記袋状容器内上部の空隙を解消する汚染土壌処理方法（請求項１１）。
（１２）上記（７）から（１１）項において、前記分級工程にて分級した土壌のうち、粒度の粗い土壌の放射線量を測定し、放射線量が所定値を上回る場合には、前記解砕及び微粉砕工程へと戻す汚染土壌処理方法（請求項１２）。
そして、（７）から（１２）項に記載の汚染土壌処理方法は、各々、上記（１）から（６）項に記載の汚染土壌処理システムを用いて実行されることで、上記（１）から（６）項に対応する同等の作用を奏するものである。

本発明はこのように構成したので、コストを抑制しながら、より安全に汚染土壌を除染及び減容化することが可能となる。

本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システムの構成と共に土壌処理の流れを示す概略図である。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システムを構成する粉砕装置の一例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システムを構成する分級装置の一例を示す模式断面図である。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システムを構成する重量計測器、空隙解消機構、体積計測器、第２の放射線量測定器等の一例を示しており、（ａ）は側面方向からの概略図、（ｂ）は体積計測器近傍の正面方向からの概略図である。 本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システムを構成する仕分け機構の一例を示す概略図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については同一符号で示し、詳しい説明を省略する。
図１は、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１の構成を、土壌処理の流れと共に示す概略図である。まず、汚染土壌処理システム１の構成について説明すると、図示のように、汚染土壌処理システム１は、汚染土壌の採取地等から採取した土壌を減容化する減容化ユニット２と、減容化された土壌を解砕及び微粉砕する粉砕装置４と、解砕及び微粉砕された土壌を細粒子と粗粒子とに分級する分級装置６と、細粒子として分級された土壌を袋状容器に充填する袋詰め装置８とを含んでいる。

減容化ユニット２は、第１の放射線量測定器１４を有する第１の分別機構１６と、土壌を焼却処理する燃焼炉１８と、土壌を乾燥処理する乾燥炉２０と、燃焼炉１８の排熱を乾燥炉２０へ供給する排熱供給機構２２とを含んでいる。排熱供給機構２２は、図１の例では、内部に吸引ファン２４が配置された配管２８ａと、内部に吸引ファン２６が配置された配管２８ｂとで構成されている。配管２８ａは、燃焼炉１８内部と乾燥炉２０内部とを接続する位置に設けられ、吸引ファン２４は、送風方向が、燃焼炉１８内部の熱気を乾燥炉２０内部へと供給する方向となるように設置されている。又、配管２８ｂは、乾燥炉２０内部と乾燥炉２０外部とを接続する位置に設けられ、吸引ファン２６は、送風方向が、乾燥炉２０内部の空気を乾燥炉２０外部へと放出する方向となるように設置されている。

又、汚染土壌処理システム１は、袋状容器内の土壌の重量を計測する重量計測器３０と、袋状容器内上部の空隙を解消する空隙解消機構３８と、袋状容器内の土壌の体積を計測する体積計測器３２と、袋状容器内の土壌の放射線量を測定する第２の放射線量測定器３４と、袋状容器毎に土壌を仕分ける仕分け機構３６とを含んでいる。更に、汚染土壌処理システム１は、分級装置６で粗粒子として分級された土壌を、第３の放射線量測定器４０で測定した放射線量に基づいて分別する第２の分別機構４２と、図１において実線の矢印で示され、各構成要素間において土壌を移送する複数の移送機構１０（１０ａ〜１０ｄ）と、システム全体を制御する制御装置１２とを含んでいる。複数の移送機構１０の各々には、移送する土壌の状態等に応じた様々な移送手段を用いることができ、例えば、コンベヤやクレーン等の機械式のものの他に、ダクトやシュータ等を用いてもよい。

次に、図１を参照しながら、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１による汚染土壌処理方法について説明する。なお、説明の便宜上、汚染土壌処理方法で実施する工程毎に説明することとする。
（汚染土壌採取工程）：汚染された土壌を採取するものであり、土壌に応じて、バックホウ等適切な土木機械を用いて、又は、必要に応じ人手により、地表面から適切な深さまでの土壌を採取する工程である。

（減容化工程）：汚染土壌採取工程で採取した土壌を、減容化ユニット２により減容化する工程である。詳しくは、まず、土壌の種別が目視等により判断され、例えば、有機物を含み可燃性を有する土壌か否かが判断される。この判断結果は、第１の分別機構１６や制御装置１２等に入力され、第１の分別機構１６は、直接或いは制御装置１２等を介して間接的に、土壌種別の情報を得る。そして、第１の分別機構１６は、第１の放射線量測定器１４により土壌の放射線量を測定し、この測定結果と土壌の種別とに基づいて、土壌を焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別する。この際、例えば、有機物を含み可燃性を有し、かつ、放射能濃度が２４０Ｂｑ／ｋｇ以下の土壌を、焼却処理対象の土壌として分別し、この条件を満たさない土壌を乾燥処理対象の土壌として分別する。

第１の分別機構１６により焼却処理対象に分別された土壌は、移送手段１０により燃焼炉１８に移送された後、燃焼炉１８において焼却され、減容化される。この際、燃焼炉１８内部の熱気が、吸引ファン２４により配管２８ａを介して、乾燥炉２０内部へと供給される。一方、第１の分別機構１６により乾燥処理対象に分別された土壌は、移送手段１０により乾燥炉２０に移送された後、乾燥炉２０において熱風により乾燥され、減容化される。この際、土壌を乾燥させる熱風の少なくとも一部に、吸引ファン２４により配管２８ａを介して供給される、燃焼炉１８内部の熱気が利用される。又、乾燥炉２０内部の空気が、吸引ファン２６により配管２８ｂを介して、乾燥炉２０外部へと放出される。

（解砕及び微粉砕工程）減容化工程にて減容化した土壌の凝集を、粉砕装置４を用いてほぐすと共に、細かく粉砕する工程である。本工程においては、土壌を強力な力で一挙に微粉砕するのではなく、研磨するような形で徐々に表面から微粉砕していくことが好ましい。というのは、粉砕装置４に投入される土壌の細粒子は、その表面部分に多くの汚染物質が付着しているから、表面部分が剥離するよう研磨するようにして微粉砕することにより、剥離した表面部分を次の分級工程により細粒子として分別して分離すれば、極めて効率的に汚染物質が付着した細粒子を分離して隔離できるからである。粉砕装置４には、例えば、図２に示す遠心流動粉砕装置４が用いられる。
なお、図１に示した実施形態においては、解砕と微粉砕を同時に行う好ましい形態の１例として遠心流動粉砕装置４を使用した例を説明するが、本発明の形態はこれに限るものではなく、例えば、解砕と微粉砕を別装置で行うものであっても良い。

遠心流動粉砕装置４について詳しく説明すると、遠心流動粉砕装置４は、図２に例示されるように、本体部分を覆うケーシング４０８の内側に、連結部材４０９を介して外周環４０７が取付けられている。符号４１０は脚柱であり、ベアリング４１１を介して回転皿４０６を枢支している。回転軸４０２は、減速機構等を介して電動モータ等の動力源に駆動される。ケーシング４０８の天井中央部分には、土壌の投入管４１２が設置され、この投入管４１２の周囲を囲むように開口４１３が設けられ、この開口４１３にダクト４１４が接続されている。なお、本実施形態では、ダクト４１４は、次の分級工程で用いる図３に示す気流式分級装置６に接続されている。
又、外周環４０７には、本実施形態では、ライナが内張りされると共に、その壁面を貫通するように多数のスリット又は小孔４１５が穿孔されている。外周環４０７外面の底部とケーシング４０８内面との間には、側部カバー４１６が環状に設けられており、側部カバー４１６とケーシング４０８及び外周環４０７外面との間に空気導入室４１７が区画形成され、空気導入管４１８から空気が導入可能となっている。なお、側部カバー４１６の上端は、外周環４０７の側部外面に密着固定されている。

回転皿４０６の外周縁と外周環４０７の底部内周面との間には、鋼球等のボール４２３の、最小ボール径の１０〜３０％のクリアランス４１９が確保され、底部カバー４２０がクリアランス４１９の下側を覆うように環状に配置されている。本実施形態では、側部カバー４１６に穿孔を施し、あるいは空気導入管を接続するなどして、底部カバー４２０内への空気導入を可能としている。
底部カバー４２０及び空気導入室４１７には、抜出し及び搬送用の管路４２１が接続され、管路４２１は投入管４１２へ細粒子を返送可能となっている。また、回転皿４０６の外周縁下側には、スクレーパ４２２が設置され、底部カバー４２０内に落下した細粒子を抜出し用の管路４２１の接続部へ向けて寄せ集めるように構成されている。
なお、回転皿と外周環に鋼球等のボールを入れて原料を微粉砕する遠心流動粉砕タイプの粉砕装置として、例えば、ＣＦＭＩＬＬ（登録商標）等が知られおり、遠心流動粉砕装置のタイプとして、原料を連続処理する連続式タイプのものと、バッチ式に処理するバッチタイプのものがあるが、両タイプとも本発明の適応範囲内である。

上記構成を有する遠心流動粉砕装置４の投入管４１２から、減容化工程において減容化された土壌が投入されると、回転皿４０６の回転に伴い、ボール４２３は外周環４０７の内壁面と皿面とを循環する円運動と、回転皿４０６の中心軸周りの回転運動との合成による、縄を結うがごとき螺旋運動を生じることで、細粒子の粉砕を行うものである。
そして、空気導入管４１８から空気導入室４１７及び底部カバー４２０内に導入された空気は、クリアランス４１９、スリット又は小孔４１５を通って粉砕室内に流入し、粉砕によって生じた粉末を伴ってダクト４１４内に入り、気流式分級装置６へと送られることとなる。

（分級工程）解砕及び微粉砕工程にてほぐされ、細粒化された土壌を、分級装置６を用いて、粒度に応じて分別する工程である。分級装置６には、例えば、気流式の分級装置（一例として、特許第２６４５６１５号公報等参照）等を用いることができ、本実施の形態では、図３に示す気流式分級装置６が用いられる。気流式分級装置６は、遠心流動粉砕装置４（図２参照）によって粉砕された採取土壌を、気流によって所要の粒度の粉体へと選別するものであり、その分級原理としては重力分級、慣性力分級及び遠心力分級に大別される。粉体の大量分級に好適な遠心力分級には、分級室の形状を渦巻状にすることで気流を旋回させる自由渦式のものと、分級室内に設けられた回転羽根によって気流を強制的に旋回させる強制渦のものと、これらふたつの合成である自由渦と強制渦の共用式のものとがある。
図３に例示されるものは、円筒状の分級室６０１と下方縮径の分散室６０２の内部に構成されたもので、分級室６０１の中心に、回転可能に支持された垂直な駆動軸６０７とその周囲に一体的に回転する多数の分級羽根６０８を取付けた回転羽根車６０８Ａを有し、回転羽根車６０８Ａの上方には回転羽根車６０８Ａの内部と連通する微粉排出口６０９を配している。回転羽根車６０８Ａの外周には、分級用空気に旋回を与えるための多数のスリット状開孔を具備する固定翼６０６を同心円状に適当間隔離間して固設し、固定翼６０６に連結して下方縮径のガイドコーン６１０を備えている。

分散室６０２の内部には、回転羽根車６０８Ａの下方部分の駆動軸６０７に分散板６０４を設け、供給口６０３から供給される、遠心流動粉砕装置４によって破砕・微粉砕された土壌が、分級室６０１で分級される。そして、固定翼６０６及びガイドコーン６１０の内壁を沿って落下してくる粒子とともに、分級用空気取込口６０５からスリット６０５Ａを経由して侵入してくる分級用空気の中に投入され分散する構造としたものである。

一方、回転羽根車６０８Ａは、中間径の位置で外側が高い段差を有する円錐形状の円板とされ、段差部には複数個の透孔６０８Ｂが円周上等ピッチで配列されており、透孔６０８Ｂのより内側の円錐円板へ落下した粗粉又は粗粒を下方へ落下できるようになっている。透孔６０８Ｂの直径は５〜１０ｍｍ程度とするが、できるだけ閉塞しない程度に小さくする。回転羽根車６０８Ａを段差のある円錐円板としたのは、円錐円板上に落下した粗粉が確実に透孔６０８Ｂから排出されるようにし、透孔６０８Ｂを通り越して回転羽根間を内側から外側へ通り抜けることを防止するためである。
分級は、最初１次旋回気流で行なわれ、更に、２次旋回気流において、遠心力と内向きに流れる空気の抗力とのバランスで行なわれ、所要粒度の微粒子は微粉排出口６０９を経由して微粉として系外へ取り出される。一方、所要粒度より大きい粗粒子は２次旋回気流による遠心力を受け回転羽根車６０８Ａの外周方向へ跳ね飛ばされて固定翼６０６の内側に沿って下降する間に、固定翼６０６を経由して内側へ侵入してくる分級用空気に晒されて、分散作用を受けるが、粗粒子は更に粗粉排出口６１１に向かって落下を続ける。そして、分散した微粒子は再び分級用空気と共に２次旋回気流中に運ばれ分級されるものである。

（袋詰め工程）分級工程にて分級した土壌のうち、粒度の細かい土壌を、袋詰め装置８により真空脱気しながら袋状容器に充填する工程である。袋詰め装置８は、土壌を真空脱気する真空脱気機能と、袋状容器の自動脱着機能とを有しており、真空脱気機能は、例えば、スクリュ式脱気装置を併設する等して実現される。
分級装置６により分級された粒度の細かい土壌は、移送手段１０により袋詰め装置８まで移送され、袋詰め装置８において、袋詰め装置８の真空脱気機能により真空脱気されながら、袋状容器に充填される。土壌を充填する際、又は充填後に、袋状容器を上下に振動させることで、嵩密度の向上が図られる。又、袋状容器は、袋詰め装置８の自動脱着機能により、開口部が開かれた状態で袋詰め装置８に装着され、土壌が充填された後に、開口部が閉じられて袋詰め装置８から外される。なお、本実施形態では、袋状容器としてフレコン及びフレコンよりも小さな袋を用いることとし、袋詰め装置８により土壌が充填された複数の袋が、フレコンに投入されるものとする。

（仕分け工程）袋状容器内の土壌の放射線量等に基づいて、袋状容器単位で土壌を仕分ける工程である。詳しくは、図４（ａ）に示すように、袋詰め装置８により土壌が充填された袋状容器（フレコン）Ｆが、移送手段１０ａ（クレーン）により、移送手段１０ｂ（コンベヤ）上まで移送される。移送手段１０ｂには、ロードセル等を用いて構成される重量計測器３０が組み込まれており、重量計測器３０は、移送手段１０ｂ上に袋状容器Ｆが載置されると、袋状容器Ｆ内の土壌の重量を計測する。土壌の重量計測値は、制御装置１２等に送られる。そして、移送手段１０ｂは、重量計測器３０による重量計測が終わると、袋状容器Ｆを移送手段１０ｃ（コンベヤ）方向（図中左方向）へと移動させる。

移送手段１０ｃ上まで移送された袋状容器Ｆは、移送手段１０ｃ上を緩やかに図４（ａ）の左方向に移動されながら、空隙解消機構３８により袋状容器Ｆ内上部の空隙が解消される。空隙解消機構３８は、袋状容器Ｆの上部に押え板３８ａを、例えば３秒程押し付けることで、袋状容器Ｆ内上部の空隙を解消する。空隙解消機構３８は、移送手段１０ｃ上を移動する袋状容器Ｆに対応するように、押え板３８ａが図４（ａ）の上下左右方向に、所定範囲だけ移動可能に構成されている。

内部の空隙が解消された袋状容器Ｆは、移送手段１０ｃにより左方向に移動されながら、やがて体積計測器３２及び第２の放射線量測定器３４の設置位置へ到達し、袋状容器Ｆ内の土壌の体積及び放射線量が計測される。図４（ａ）（ｂ）の例において、体積計測器３２は、上方向から袋状容器Ｆの寸法を計測する上部センサ３２ａと、横方向から袋状容器Ｆの寸法を計測する側部センサ３２ｂとを備えており、両センサ３２ａ、３２ｂで計測した寸法データから、袋状容器Ｆ内の土壌の体積を算出する。又、第２の放射線量測定器３４は、移送手段１０ｃに組み込まれており、移送手段１０ｃの第２の放射線量測定器３４上を通過する、袋状容器Ｆ内の土壌の放射線量を測定する。土壌の体積計測値及び放射線量測定値は、制御装置１２等に送られる。
そして、土壌の体積及び放射線量が計測された袋状容器Ｆは、図４（ａ）に示すように、移送手段１０ｃにより図中左方向に移動され、仕分け準備位置ａｐである移送手段１０ｄ（コンベヤ）上に移動されて、一時待機状態となる。移送手段１０ｄは、移送手段１０ｃから移動されるペースや、後述する仕分け機構３６により取り出されるペースに合わせて、移送手段１０ｄ上の袋状容器Ｆを、図中左側に順次移動させる。

続いて、図５に示すように、仕分け機構３６により、袋状容器Ｆ単位で土壌の仕分けを行う。図５の例では、仕分け機構３６は、制御装置１２（図１参照）で制御される無人フォークリフト５０ａ、５０ｂにより構成されている。制御装置１２は、図４に示した重量計測器３０、体積計測器３２、第２の放射線量測定器３４の各々から得た、袋状容器Ｆ内の土壌の重量計測値、体積計測値、放射線量測定値が、どの袋状容器Ｆに対応するものなのかを把握すると共に、袋状容器Ｆの位置管理を行う。そして、例えば、各袋状容器Ｆに充填されている土壌の、単位重量あたりの放射線量等を算出し、この算出値に基づいて袋状容器Ｆの仕分けを行う。

より具体的には、仕分け機構３６は、仕分け準備位置ａｐから、クランプ式の無人フォークリフト５０ａにより袋状容器Ｆを運び出し、パレット５２上に載置する。そして、パレット５２上に載置された袋状容器Ｆを、積載式の無人フォークリフト５０ｂにより、単位重量あたりの放射線量値で区分された、予め定められている複数の仕分け位置ｓｐＡ〜ｓｐＤのいずれかの位置まで運搬する。この際、制御装置１２は、無人フォークリフト５０ｂが運搬している袋状容器Ｆ内の土壌の、単位重量あたりの放射線量に応じて、複数の仕分け位置ｓｐＡ〜ｓｐＤの中から、袋状容器Ｆを運搬する仕分け位置を選定し、選定した仕分け位置まで無人フォークリフト５０ｂを誘導する。このようにして、土壌の単位重量あたりの放射線量に応じて、土壌を袋状容器Ｆ単位で仕分ける。なお、パレット５２は、袋状容器Ｆの運搬を終えた無人フォークリフト５０ｂにより回収することとする。

（粗粒子管理工程）分級工程において分級した土壌のうち、粒度の粗い土壌の管理を行う工程である。図１の例では、第３の放射線量測定器４０により、分級装置６で粗粒子に分級された土壌の放射線量を測定し、この測定した放射線量に基づいて、第２の分別機構４２により土壌を分別する。例えば、放射線量が所定値以下であり、土壌を採取地に戻したり、再利用する等ができる程度に放射線量が低い土壌については、このように利用するために分別し、放射線量が所定値を上回る残りの土壌については、移送手段１０により粉砕装置４に戻し、更に除染をすることとする。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、図１に示すように、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１は、汚染土壌採取地等で採取した土壌を減容化する減容化ユニット２、減容化された土壌を解砕及び微粉砕する粉砕装置４、解砕及び微粉砕された土壌を粒度に応じて分級する分級装置６、分級された土壌のうち、粒度の細かい土壌を袋状容器に充填する袋詰め装置８を含んでいる。図１の例では、放射性物質で汚染された土壌を、本システム１の処理対象としている。

減容化ユニット２は、第１の分別機構１６、燃焼炉１８、乾燥炉２０、排熱供給機構２２を含んでおり、第１の分別機構１６は、土壌を焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別する。そして、燃焼炉１８は、第１の分別機構１６で焼却処理対象として分別された土壌を焼却することで、土壌を減容化し、乾燥炉２０は、第１の分別機構１６で乾燥処理対象として分別された土壌を、熱風等で乾燥することで、土壌を減容化する。この際、排熱供給機構２２は、土壌の焼却処理により燃焼炉１８で発生する排熱を、乾燥炉２０へと供給する。これにより、乾燥炉２０は、排熱供給機構２２により供給される燃焼炉１８で発生した排熱を、土壌の乾燥処理に利用することができるため、熱風等を発生させるための燃料コストを、大幅に削減することが可能となる。更に、吸引ファン及び配管で排熱供給機構２２を構成する場合に、図１の例のように、燃焼炉１８内の熱気を乾燥炉２０内へ吸引する位置に、吸引ファン２４及び配管２８ａを設置するだけでなく、乾燥炉２０内の空気を外部へと放出する位置にも、吸引ファン２６及び配管２８ｂを設置することとすれば、空気の流れが潤滑になり、燃焼炉１８内の熱気を乾燥炉２０内へ効率的に取り入れることができる。

又、図２に示す遠心流動粉砕装置等が用いられる粉砕装置４は、土壌を解砕及び微粉砕することで、土壌の凝集を解消すると共に土壌を細粒化する。そして、図３に示す気流式分級装置等が用いられる分級装置６は、減容化ユニット２で焼却処理や乾燥処理により減容化され、更に、粉砕装置４で解砕及び微粉砕された土壌を、汚染物質の大部分を含む粒度の細かい土壌と、粒度の粗い土壌とに分級する。このため、採取された土壌の水分の含有量や、土壌の凝集等、処理対象となる土壌の状態に起因する分級精度のバラツキの発生を回避し、分級精度を高めることが可能となる。

又、袋詰め装置８は、真空脱気機能と袋状容器の自動脱着機能とを有している。これにより、分級装置６で分級された土壌のうち粒度の細かい土壌、すなわち、汚染物質の大部分を含む粒径の小さな土壌を、袋状容器に充填する際に、土壌を真空脱気しながら充填することで、汚染物質を含む粉塵の飛散を防止することができる。更に、袋詰め装置８への袋状容器の脱着は自動で行われるため、作業員が袋詰め装置８へ近づいて脱着作業を行う必要がない。従って、作業員の安全性をより高めることが可能となる。又、土壌を袋状容器に充填する際、又は充填後に、袋状容器を上下に振動させることとすれば、嵩密度を向上させることができる。
なお、土壌を充填する袋状容器として、例えば図４、図５に符号Ｆで示すようなフレコン等が挙げられる。又、土壌をフレコンよりも小さな袋に充填し、更にこの袋をフレコンに投入して二重の容器とすれば、より安全に汚染土壌を密封することができる。この場合は、袋とフレコンとの大きさの差に応じて、複数の袋をフレコンに投入してもよい。

又、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１は、図１に示すように、システムを構成する各構成要素間で土壌の移送を行う複数の移送機構１０と、システム全体を制御する制御装置１２とを含んでいる。複数の移送機構１０の各々には、各構成要素間で移送される土壌の状態等に応じた適切な移送手段、例えば、コンベヤ（図４の符号１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ）やクレーン（図４の符号１０ａ）等が用いられる。制御装置１２は、システムを構成する各構成要素を、土壌処理や土壌の移送が円滑に行われるように制御するものであり、システム全体を制御する１台で構成されていてもよく、又、システムの単数や複数の構成要素毎に設置されるものを含む複数台で構成されていてもよい。このように、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１は、システム監視に要する人員を除き、土壌の移送を含んだシステム全体が、人の手を直接介することなく運用されるものであるため、安全性をより高めて、汚染土壌を除染及び減容化することができる。

更に、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１は、減容化ユニットの第１の分別機構１６が、土壌の放射線量を測定する第１の放射線量測定器１４を含むものであり、土壌を分別する際に、土壌の種別、及び第１の放射線量測定器１４で測定した放射線量の一方又は双方に基づいて、焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別するものである。ここでの土壌の種別として、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法では、有機物を含み可燃性を有する土壌か否かを、目視等で判断している。

又、土壌を分別する際の基準となる放射線量として、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法では、放射能濃度が２４０Ｂｑ／ｋｇ以下であるか否かを判定している。この数値は、土壌を焼却処理した場合でも、土壌の放射能濃度を安全に処理できるとされている８０００Ｂｑ／ｋｇ以下にするための、燃焼炉１８の形式に応じて算出される目安の一例である。すなわち、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法では、有機物を含み可燃性を有し、放射能濃度が２４０Ｂｑ／ｋｇ以下である土壌を、焼却処理対象の土壌に分別し、有機物を含まず可燃性を有さない土壌や、放射能濃度が２４０Ｂｑ／ｋｇを超える土壌を、乾燥処理対象の土壌に分別する。これにより、焼却処理によって減容化され、焼却されても放射能濃度が安全に処理できる濃度を超えない土壌のみ、焼却処理の対象として分別されるため、土壌に応じた適切な方法で減容化することが可能となる。

又、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１は、図１及び図４に示すように、袋状容器Ｆ内の土壌の重量、体積、放射線量の夫々を計測する、重量計測器３０、体積計測器３２、第２の放射線量測定器を３４含んでいる。更に、図１及び図５に示すように、これらの計測結果に基づいて、土壌を袋状容器Ｆ単位で仕分ける仕分け機構３６を含んでいる。この仕分け機構３６には、図５の例では、制御装置１２等で制御される無人フォークリフト５０ａ、５０ｂを利用している。そして、制御装置１２は、袋状容器Ｆ内の土壌の放射線量等を把握し、予め設定した放射線量の値に応じた仕分け場所ｓｐＡ、ｓｐＢ、ｓｐＣ、ｓｐＤのいずれかに、袋状容器Ｆごと土壌を移送するように、無人フォークリフト５０ｂを制御する。これにより、人の手を直接介することなく効率的に土壌を仕分けることができる。更に、土壌を放射線量に応じて仕分けることで、放射能濃度に応じた適切な保管、管理が可能となる。

又、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１は、体積計測器３２が袋状容器Ｆ内の土壌の体積を計測する前に、袋状容器Ｆ内上部の空隙を解消する空隙解消機構３８を含むことで、袋状容器Ｆ内の空隙を解消した状態で、土壌の体積を計測することとなるため、より正確に土壌の体積を計測することができる。
更に、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理システム１は、図１に示すように、第３の放射線量測定器４０を有する第２の分別機構４２を含むものであり、第２の分別機構４２は、分級装置６で分級された土壌のうち、粒度の粗い土壌の放射線量を第３の放射線量測定器４０で測定し、この測定結果が所定値を上回る土壌を、粉砕装置４へと移送されるように分別する。これにより、汚染物質を含む土壌の隔離、保管を確実にすることができる。なお、第３の放射線量測定器４０での測定結果が、所定値以下である土壌については、本発明の実施の形態に係る汚染土壌処理方法では、採取地に戻す、再利用する等の、今後国が定める規定に基づいて処理を施すものとする。

１：汚染土壌処理システム、２：減容化ユニット、４：粉砕装置（遠心流動粉砕装置）、６：分級装置（気流式分級装置）、８：袋詰め装置、１０：移送機構、１２：制御装置、１４：第１の放射線量測定器、１６：第１の分別機構、１８：燃焼炉、２０：乾燥炉、２２：排熱供給機構、３０：重量計測器、３２：体積計測器、３４：第２の放射線量測定器、３６：仕分け機構、３８：空隙解消機構、４０：第３の放射線量測定器、４２：第２の分別機構、Ｆ：袋状容器

Claims (12)

1. 汚染土壌を除染・減容化する汚染土壌処理システムであって、
   土壌を減容化する減容化ユニットと、該減容化ユニットで減容化された土壌を解砕及び微粉砕する粉砕装置と、該粉砕装置で解砕及び微粉砕された土壌を粒度に応じて分級する分級装置と、該分級装置で分級された土壌のうち、粒度の細かい土壌を袋状容器に充填する袋詰め装置と、システムを構成する各構成要素間で土壌の移送を行う複数の移送機構と、システム全体を制御する制御装置とを含み、
   前記減容化ユニットは、土壌を焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別する第１の分別機構と、焼却処理対象に分別された土壌を焼却処理により減容化する燃焼炉と、乾燥処理対象に分別された土壌を乾燥処理により減容化する乾燥炉と、前記燃焼炉で発生した排熱を前記乾燥炉へと供給する排熱供給機構とを含むことを特徴とする汚染土壌処理システム。
2. 前記袋詰め装置は、土壌を前記袋状容器に充填する際に土壌を真空脱気する真空脱気機能と、前記袋状容器の自動脱着機能とを有することを特徴とする請求項１記載の汚染土壌処理システム。
3. 前記第１の分別機構は、土壌の放射線量を測定する第１の放射線量測定器を含み、土壌の種別及び／又は前記第１の放射線量測定器で測定した放射線量に基づいて、土壌を焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別することを特徴とする請求項１又は２記載の汚染土壌処理システム。
4. 前記袋状容器内の土壌の重量を計測する重量計測器と、前記袋状容器内の土壌の体積を計測する体積計測器と、前記袋状容器内の土壌の放射線量を測定する第２の放射線量測定器と、前記重量計測器及び前記体積計測器の計測結果と前記第２の放射線量測定器の測定結果とに基づいて、前記袋状容器を仕分ける仕分け機構とを含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の汚染土壌処理システム。
5. 前記体積計測器が前記袋状容器内の土壌の体積を計測する前に、前記袋状容器内上部の空隙を解消する空隙解消機構を含むことを特徴とする請求項４記載の汚染土壌処理システム。
6. 前記分級装置で分級された土壌のうち、粒度の粗い土壌の放射線量を測定する第３の放射線量測定器を含み、該第３の放射線量測定器で測定した放射線量が所定値を上回る土壌を、前記粉砕装置へと移送されるように分別する第２の分別機構を含むことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の汚染土壌処理システム。
7. 汚染土壌を除染・減容化する汚染土壌処理方法であって、
   汚染土壌採取工程と、該汚染土壌採取工程で採取した土壌を減容化する減容化工程と、該減容化工程にて減容化した土壌を細粒化する解砕及び微粉砕工程と、該解砕及び微粉砕工程にて細粒化した土壌を粒度に応じて分級する分級工程と、該分級工程にて分級した土壌のうち、粒度の細かい土壌を袋状容器に充填する袋詰め工程とを含み、
   前記減容化工程において、前記汚染土壌採取工程で採取した土壌を、焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別し、焼却処理対象に分別した土壌を焼却処理により減容化すると共に、乾燥処理対象に分別した土壌を乾燥処理により減容化し、この際、焼却処理により発生する排熱を乾燥処理に利用することを特徴とする汚染土壌処理方法。
8. 前記袋詰め工程において、土壌を真空脱気しながら袋状容器に充填することを特徴とする請求項７記載の汚染土壌処理方法。
9. 前記減容化工程において、前記汚染土壌採取工程で採取した土壌を、土壌の種別及び／又は放射線量に基づいて焼却処理対象の土壌と乾燥処理対象の土壌とに分別することを特徴とする請求項７又は８記載の汚染土壌処理方法。
10. 前記袋状容器内の土壌の重量及び体積を計測すると共に放射線量を測定し、重量及び体積の計測結果と放射線量の測定結果とに基づいて、前記袋状容器を仕分ける仕分け工程を含むことを特徴とする請求項７から９のいずれか１項記載の汚染土壌処理方法。
11. 前記仕分け工程において、前記袋状容器内の土壌の体積を計測する前に、前記袋状容器内上部の空隙を解消することを特徴とする請求項１０記載の汚染土壌処理方法。
12. 前記分級工程にて分級した土壌のうち、粒度の粗い土壌の放射線量を測定し、放射線量が所定値を上回る場合には、前記解砕及び微粉砕工程へと戻すことを特徴とする請求項７から１１のいずれか１項記載の汚染土壌処理方法。

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