JP6198145B2 - Method and apparatus for decontamination of radioactively contaminated soil or sludge - Google Patents
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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。 The present invention makes it easy to separate radioactive cesium (hereinafter referred to as Cs), strontium (hereinafter referred to as Sr) and the like from soil and sludge contaminated with radioactive substances, and then separates and removes such Cs and Sr as radioactive soil or sludge. The present invention relates to a decontamination method and apparatus.
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。 It is known that adhering Cs, Sr, etc. can be separated by washing soil and sludge contaminated with radioactive substances with water. It is also known that Cs, Sr, etc. contained in soil and sludge cannot be easily separated when they enter the soil grains.
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。 If such soil particles are pulverized, Cs, Sr and the like can be easily separated. However, as a means for pulverization, it is conceivable to treat soil and sludge with subcritical water.
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。 As a conventional subcritical water treatment apparatus, for example, as disclosed in Patent Document 1, water is decomposed and thermally decomposed using high-temperature and high-pressure saturated steam while stirring organic waste in a pressure-resistant container. There is a processing device.
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。 When treating soil and sludge contaminated with radioactive substances as described above using such a subcritical water treatment device, maintain high temperature and high pressure for a long time until the contained soil particles are crushed. There is a problem that the heat energy for water vapor and the rotational energy for stirring become very large.
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。 On the other hand, it is conceivable to give a pulsed shock wave to the high-temperature and high-pressure soil particles in the pressure vessel and pulverize in a short time. In this case, the strength of the pressure vessel is sufficient to withstand the shock wave. As a result, there is a problem that the capacity of the pressure vessel is reduced and the amount of processing per hour is reduced.
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。 The present invention has been made to solve the above problems, and without reducing the processing amount per hour of soil and sludge contaminated with radioactive substances, and also reduces the energy consumption for processing. Subcritical water treatment method and subcritical water treatment consisting of a process of significantly reducing and degrading soil particles in soil and sludge, and a removal process of separating and removing radioactive substances from soil and sludge that has undergone subcritical water treatment It is an object to provide a decontamination device for radioactively contaminated soil or sludge comprising a device and a removal device.
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。 As a result of diligent research, the present inventor has detected the timing at which the decomposition of a part of the treatment object starts in the process of subcritical water treatment of the treatment object made of organic waste or sludge, and It has been found that if the temperature at the decomposition start timing is maintained for a short period of time by controlling the supply of high-temperature and high-pressure saturated steam at the timing, the other parts of the object to be processed can also be decomposed sequentially.
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。
Moreover, it discovered that Cs, Sr, etc. contained in the soil and sludge in a state where the soil particles were decomposed could be easily separated and removed from the soil and sludge using nanobubble water.
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。 That is, this invention solves the said subject with the following Examples.
(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、加圧して分解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、を有してなり、前記亜臨界水処理過程は、それまでほぼ時間に比例して穏やかな傾きの直線状に上昇していた温度又は圧力が、前記傾きに対して20%以上大きい傾きの曲線又は直線に沿って上昇する場合を、急上昇と定義したとき、前記処理対象物の一部の結合の分解が開始するタイミングを、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1以上の個所の温度及び1以上の個所の圧力のうち、1個所の温度又は圧力の急上昇から検出する過程と、前記の検出の後、前記圧力容器内の温度を、前記分解の開始のタイミングにおける温度に5〜10分間維持するように、前記水蒸気の供給量を調整して、前記処理対象物の一部の分解熱により、他の部分の結合の分解を促す過程と、その後、前記水蒸気の供給を停止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。 (1) Sublimation in which high-temperature and high-pressure steam is supplied into a pressure vessel, and the treatment object that is at least one of the radioactively contaminated soil and sludge in the pressure vessel is heated and pressurized while being decomposed. and the critical water treatment process, wherein a processing object through the subcritical water treatment process, it has a removal process of separating removal of radioactive substance contained, and the sub-critical water treatment process is approximately the time until it When the temperature or pressure that has risen in a straight line with a gentle slope in proportion to the straight line rises along a curve or straight line that is 20% or more larger than the slope, timing degradation Ru opening Hajimesu of some binding of the object, the temperature of between more than 0.99 ° C. in a pressure vessel, one or more temperature and one or more pressure points of location of said pressure vessel Of which, from a sudden rise in temperature or pressure at one location After the detection and the detection, the supply amount of the water vapor is adjusted so that the temperature in the pressure vessel is maintained at the temperature at the start timing of the decomposition for 5 to 10 minutes, and the processing target A method for decontaminating radioactively contaminated soil or sludge, comprising: a step of promoting decomposition of a bond of another portion by heat of decomposition of a portion of the product, and a step of stopping supply of the water vapor thereafter.
(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、それまでほぼ時間に比例して穏やかな傾きの直線状に上昇していた温度又は圧力が、前記傾きに対して20%以上大きい傾きの曲線又は直線に沿って上昇する場合を、急上昇と定義したとき、前記制御装置本体は、前記処理対象物の一部の結合の分解が開始するタイミングを、前記圧力容器内の温度が150℃を越えた範囲で、前記1以上の個所の温度センサー及び前記1以上の個所の圧力センサーのうちの1個所の検出温度又は検出圧力の、急上昇から検出して、前記開閉弁駆動装置に対して、前記圧力容器内での分解の開始のタイミングにおける温度を5〜10分間維持して、前記処理対象物の一部の分解熱により、他の部分の結合の分解を促すように、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。 (2) Injecting high-temperature and high-pressure steam into the pressure vessel, and containing the processing object containing at least one of radioactively contaminated soil and sludge in the pressure vessel as a subcritical state, contained in the soil or sludge A subcritical water treatment device for decomposing soil particles and a removal device for separating and removing radioactive substances from the soil or sludge treated by the subcritical water treatment device. A decontamination device, wherein the subcritical water treatment device comprises a steam supply device for supplying high-temperature and high-pressure steam into the pressure vessel, and a plurality of stirring blades for stirring the treatment object in the pressure vessel. And a stirring device including a rotating shaft that drives the stirring blade, a water vapor control device that controls the water vapor supply device to control the amount of water vapor supplied to the pressure vessel, and the pressure vessel. The processing target An inlet for taking out the processed object to be processed, and a steam inlet for injecting the high-temperature and high-pressure steam. A temperature sensor that measures the temperature of one or more locations in the container, a pressure sensor that measures the pressure of one or more locations in the pressure container, a control device body to which these sensor output signals are input, and the control device in accordance with a command signal from the main body, the opening and closing valve driving apparatus for driving a steam on-off valve for regulating the steam supply amount of the steam supply device includes a gentle slope of the linear and substantially proportional to the time until it When the temperature or pressure that has risen along the curve or straight line with an inclination of 20% or more with respect to the inclination is defined as a sudden increase, the control device main body is one of the processing objects. Parts Decomposition open Hajimesu Ru timing, to the extent that the temperature of the pressure vessel exceeds 0.99 ° C., the temperature detected by the one position of the one or more locations temperature sensor and the one or more locations pressure sensor or Detecting from a sudden rise in detected pressure, maintaining the temperature at the start of decomposition in the pressure vessel for 5 to 10 minutes with respect to the on-off valve driving device, and disassembling a part of the processing object A command signal for controlling the steam on / off valve is output so as to promote disassembly of the coupling of other parts by heat, and a command signal for closing the steam on / off valve is output after the elapse of 5 to 10 minutes. A decontamination apparatus for radioactively contaminated soil or sludge, characterized in that it is configured as described above.
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。 According to the present invention, soil particles in soil and sludge contaminated with radioactive substances are decomposed by subcritical water treatment with a subcritical water treatment device at an energy consumption of about 50% compared to the conventional method. In the subsequent process, the radioactive substance can be easily separated and removed by washing.
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。 Embodiments for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
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。
As shown in FIG. 1, the
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。
The subcritical
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。
The removing device 60 includes a nanobubble
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。
As shown in FIGS. 1 to 3 and 5, the subcritical
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。
The
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。
The
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。
1-3 is a steam discharge port, and this
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。
The take-
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。
The
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。
The
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。
Here, during normal operation, the
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。
As shown in FIG. 5, the water
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。
The temperature sensors 32 </ b> A and 32 </ b> B are configured to detect the temperature inside the
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。
Detection output signals from the
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。
The control device
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。
The
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。
Specifically, the rotation
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。
As shown in FIG. 1, the nano-bubble
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。
As shown in FIG. 6, the pressurized
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。
The aggregating
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。
The pressurized levitation tank
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。
The floating substance take-out
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。
The
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。
The pressurized floating
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。
Specifically, as shown in FIG. 6, the
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。
Next, the process of decontaminating radioactively contaminated soil or sludge by the
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。
First, the control device
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。
The control device
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。
The rotary
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。
Next, as shown in
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。
In the
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。
Proceeding to step 103, the rotating
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。
In the
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。
At this time, the processing object in the
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。
Further, when high-temperature and high-pressure steam is injected into the
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。 Here, the sudden rise means that the temperature and pressure have risen in a straight line shape with a gentle slope in proportion to the time, but along a curve or straight line with a slope of 20% or more with respect to the slope. Is defined as a sudden rise.
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。
As a result of experiments, the present inventor has found that, as described above, the rapid increase in temperature and / or pressure in the
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。 The present inventor has found that the heat of decomposition differs depending on the type of material contained in the treatment object, and further, when decomposition begins, even different types of materials are sequentially decomposed by the heat of decomposition. In the beginning, it was found that heating and pressurization with additional high temperature and high pressure steam became unnecessary.
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。 In addition, it was found that as the condition at this time, if the temperature in the pressure vessel is maintained for 5 to 10 minutes above the temperature at the start of the sudden rise, it is possible to ensure that the decomposition proceeds automatically in sequence.
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)。
That is, in the
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。
In the
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。
Next, it progresses to step 110, the
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。
In
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)。
After completion of the cleaning, the process proceeds to step 112, where soil and sludge are precipitated, and in
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。
In
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。
More specifically, in the
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)。
The supernatant water in which the flocculant and the like are dissolved flows into the pressurized levitation tank
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。 The flocculant takes in radioactive substances, organic substances, and inorganic substances and attempts to settle by agglomerating and forming a flocculent precipitate, but the nanobubbles adhere to the buoyancy while stirring by the swirling flow containing the nanobubbles. Increases and floats as a floating floss on the liquid surface.
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。
In the
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。
Most of the radioactive material is removed from the treated water from which the floating floss has been removed in
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
DESCRIPTION OF
85 ...
90B ...
Claims (11)
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、
を有してなり、
前記亜臨界水処理過程は、
それまでほぼ時間に比例して穏やかな傾きの直線状に上昇していた温度又は圧力が、前記傾きに対して20%以上大きい傾きの曲線又は直線に沿って上昇する場合を、急上昇と定義したとき、前記処理対象物の一部の結合の分解が開始するタイミングを、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1以上の個所の温度及び1以上の個所の圧力のうち、1個所の温度又は圧力の急上昇から検出する過程と、
前記の検出の後、前記圧力容器内の温度を、前記分解の開始のタイミングにおける温度に5〜10分間維持するように、前記水蒸気の供給量を調整して、前記処理対象物の一部の分解熱により、他の部分の結合の分解を促す過程と、
その後、前記水蒸気の供給を停止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。 Subcritical water treatment in which high-temperature and high-pressure steam is supplied into a pressure vessel, and the treatment target object that is at least one of radioactively contaminated soil and sludge in the pressure vessel is heated and pressurized while being stirred. Process,
A removal process of separating and removing the contained radioactive material from the treatment object that has undergone the subcritical water treatment process,
Having
The subcritical water treatment process includes:
The temperature or pressure that had risen in a straight line with a gentle slope almost proportional to the time until then rises along a curve or straight line that is 20% or more larger than the slope is defined as a sharp rise. when the timing degradation Ru opening Hajimesu part of coupling of the processing object, at temperature of between more than 0.99 ° C. in the pressure vessel, wherein the one or more locations in the pressure vessel temperature and 1 or more The process of detecting from a sudden rise in temperature or pressure at one location of the pressure at the location;
After the detection, the supply amount of the water vapor is adjusted so that the temperature in the pressure vessel is maintained at the temperature at the start timing of the decomposition for 5 to 10 minutes. The process of promoting the decomposition of bonds in other parts by the heat of decomposition;
Then, the process of stopping supply of the said water vapor | steam, The decontamination method of the radioactively contaminated soil or sludge characterized by the above-mentioned.
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。 Oite to claim 1,
Removal of radioactively contaminated soil or sludge, characterized in that the rotational speed of the rotating shaft is controlled so that the product of the rotational torque and rotational speed of the rotating shaft of the stirring device that stirs the object to be treated is constant. Dyeing method.
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。 In claim 2 ,
The temperature and pressure in the pressure vessel are satisfied when one of the conditions that the temperature in the pressure vessel exceeds 150 ° C. and the fluctuation range of the rotational torque of the rotary shaft becomes a certain value or less is satisfied. A method for decontaminating radioactively contaminated soil or sludge, wherein the detection at the start of at least one of the sudden rises is started.
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。 In any one of Claims 1 thru | or 3 ,
Radioactive contaminated soil, characterized by adding a radioactive contaminated organic substance consisting of at least one of synthetic resin excluding silicon resin, rice straw, tree branches, hay, dead leaves, timber to the treatment object Or sludge decontamination method.
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。 In any one of Claims 1 thru | or 4 ,
The temperature at the start of the sudden rise and the temperature at the end of the sudden rise in the pressure vessel are measured in advance for each type of inclusion in the object to be processed, and the temperature in the pressure vessel is rapidly increased as measured in advance. A method for decontaminating radioactively contaminated soil or sludge, wherein adjustment of the supply amount of the water vapor is started when the temperature reaches between the temperature at the start and the temperature at the end of the rapid rise.
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。 In claim 5 ,
Among the pre-measured temperatures, when the temperature at the start of the sudden rise is measured for the type of the content having the highest temperature at the start of the sudden rise, the adjustment of the supply amount of the water vapor is started. Decontamination method of radioactively contaminated soil or sludge.
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。 In any one of Claims 1 thru | or 6 .
The removal process includes:
A process of subjecting the subcritical water treatment process to stirring and washing with pressurized water containing nanobubbles, and then precipitating soil and mud;
A process in which the flocculant is mixed into the supernatant after the soil and mud have settled;
A process of stirring the supernatant mixed with the flocculant with the swirl of pressurized water containing nanobubbles, and causing the flocculent precipitate containing radioactive material to float,
A process for removing the floated cotton-like precipitate, and a method for decontaminating radioactively contaminated soil or sludge.
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、
それまでほぼ時間に比例して穏やかな傾きの直線状に上昇していた温度又は圧力が、前記傾きに対して20%以上大きい傾きの曲線又は直線に沿って上昇する場合を、急上昇と定義したとき、前記制御装置本体は、前記処理対象物の一部の結合の分解が開始するタイミングを、前記圧力容器内の温度が150℃を越えた範囲で、前記1以上の個所の温度センサー及び前記1以上の個所の圧力センサーのうちの1個所の検出温度又は検出圧力の、急上昇から検出して、前記開閉弁駆動装置に対して、前記圧力容器内での分解の開始のタイミングにおける温度を5〜10分間維持して、前記処理対象物の一部の分解熱により、他の部分の結合の分解を促すように、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。 Soil particles contained in the soil or sludge by injecting high-temperature and high-pressure water vapor into the pressure vessel and setting the treatment object containing at least one of radioactively contaminated soil and sludge in the pressure vessel as a subcritical state. A subcritical water treatment device that decomposes
A removal device for separating and removing radioactive substances from the soil or sludge treated by the subcritical water treatment device;
A decontamination device for radioactively contaminated soil or sludge, comprising:
The subcritical water treatment device is:
A steam supply device for supplying high-temperature, high-pressure steam into the pressure vessel;
In the pressure vessel, a plurality of stirring blades for stirring the object to be processed, and a stirring device including a rotating shaft for driving the stirring blades;
A water vapor control device that controls the water vapor supply device to control the amount of water vapor supplied to the pressure vessel;
An inlet for the object to be treated, an outlet for taking out the object to be treated, and a steam inlet for injecting the high-temperature, high-pressure steam; provided in the pressure vessel;
Having
The water vapor control device includes a temperature sensor that measures the temperature of one or more locations in the pressure vessel, a pressure sensor that measures the pressure of one or more locations in the pressure vessel, and a control to which these sensor output signals are input. An apparatus main body, and an on-off valve driving device for driving a steam on-off valve that adjusts the amount of water vapor supplied by the water vapor supply device based on a command signal from the control device main body,
The temperature or pressure that had risen in a straight line with a gentle slope almost proportional to the time until then rises along a curve or straight line that is 20% or more larger than the slope is defined as a sharp rise. when the control device main body, the timing degradation Ru opening Hajimesu part of coupling of the processing object, to the extent that the temperature of the pressure vessel exceeds 0.99 ° C., the one or more locations temperature sensor And the temperature at the timing of the start of decomposition in the pressure vessel with respect to the on-off valve driving device, detected from a sudden rise in the detected temperature or detected pressure of one of the one or more pressure sensors. Is maintained for 5 to 10 minutes, and a command signal for controlling the steam on-off valve is output so as to promote decomposition of the coupling of the other part by the decomposition heat of the part of the processing object, and the 5 After 10 minutes Decontamination apparatus of radioactive contaminated soil or sludge, characterized in that it is configured to output a command signal to close the steam on-off valve.
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。 In claim 8 ,
A rotational speed sensor for detecting a rotational speed sensor and a rotational torque of the rotational shaft;
A rotation shaft control device to which output signals of the rotation speed sensor and the rotation torque sensor are input, and
The rotary shaft control device is configured to control a rotational speed of a motor that drives the rotary shaft so that a product of a rotational speed and a rotational torque of the rotary shaft becomes a constant value. Decontamination equipment for radioactively contaminated soil or sludge.
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。 In claim 8 or 9 ,
The control device main body has a storage unit that stores the temperature at the start of the sudden rise measured in advance for each type of inclusion in the processing object, and the temperature is the inclusion in the processing object. Based on the output signal of the temperature sensor when the stored temperature corresponding to the type of the water vapor reaches the stored temperature, a command signal for starting adjustment of the supply amount of the water vapor is output to the water vapor control device. Decontamination equipment for radioactively contaminated soil or sludge.
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。 In any one of Claims 8 thru | or 10 .
The removal device includes:
The processing object subjected to the subcritical water treatment process by the subcritical water treatment device is agglomerated in the nanobubble water washing device for stirring and washing with pressurized water containing nanobubbles, and in the supernatant water after the soil and mud are precipitated after washing. A flocculant reaction tank device for mixing the agent;
A pressurized floating tank apparatus that stirs the supernatant mixed with the flocculant with a vortex of pressurized water containing nanobubbles, floats the flocculent precipitate containing radioactive material, and removes the flocculent precipitate that floated, A decontamination apparatus for radioactively contaminated soil or sludge.
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