超音波土壌洗浄装置

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かねろうかいじ
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平成 25 年 6 月 21 日超音波土壌洗浄装置福島県除染技術実証事業で効果確認 ( 超音波及び高圧ジェット水による洗浄を組み合わせた除染技術 ) 現在福島県内等で実施されている除染事業において発生する除染除去土壌等の廃棄物については仮置き場での保管 ( 約 3 年間 ) 中間貯蔵施設での保管( 約 30 年間 ) が予定されていますしかし

超音波土壌洗浄装置の原理洗浄対象土壌に水を加え高濃度 ( 体積濃度 20%) の泥水とします超音波振動素子 (26kHz) を配置した洗浄槽にて超音波を照射しながら泥水を循環させ土粒子から汚染物質の付着している微粒子を引き剥がしますさらに洗浄槽に装備した高圧洗浄装置を利用したキャビテーションジェットを併用することでより効率的で効果的な土壌の洗浄を行います次に

1 平成 25 年 6 月 21 日超音波土壌洗浄装置福島県除染技術実証事業で効果確認 ( 超音波及び高圧ジェット水による洗浄を組み合わせた除染技術 ) 現在福島県内等で実施されている除染事業において発生する除染除去土壌等の廃棄物については仮置き場での保管 ( 約 3 年間 ) 中間貯蔵施設での保管( 約 30 年間 ) が予定されていますしかし各保管施設の容量には限界があり除染除去土壌等の減容化 ( 容積重量の圧縮 ) が求められていますこのような背景のもとあおみ建設株式会社 ( 代表取締役社長 : 藤野和憲 ) は超音波洗浄と高圧ジェット水による洗浄を組み合わせることで土壌中の有害物質を多く含む微粒子を除去する技術超音波土壌洗浄装置を開発し平成 24 年度第 2 回福島県除染技術実証事業にて実地試験を実施しました超音波土壌洗浄装置の原理洗浄対象土壌に水を加え高濃度 ( 体積濃度 20%) の泥水とします超音波振動素子 (26kHz) を配置した洗浄槽にて超音波を照射しながら泥水を循環させ土粒子から汚染物質の付着している微粒子を引き剥がしますさらに洗浄槽に装備した高圧洗浄装置を利用したキャビテーションジェットを併用することでより効率的で効果的な土壌の洗浄を行います次に洗浄土壌の粒子の大きさによる沈降速度の違いを利用して洗浄された粗粒分と泥水に分級しその泥水を固液分離することで汚染物質が付着している細粒分を除去することができ汚染された土壌の減容化が図れます実験結果の概要実施時期平成 25 年 2 月 24 日 ( 日 )~3 月 1 日 ( 水 ) 実施場所福島市内洗浄対象洗浄方法除染率洗浄時間土壌超音波洗浄のみ 79% 15 分キャビテーション洗浄後超音波洗浄 83% 25 分キャビテーション洗浄 + 超音波洗浄 89% 20 分レキ等の固形物超音波洗浄 ( メッシュカゴ設置 ) 71% 9 分

実地試験では超音波のみの洗浄やキャビテーションジェットと超音波洗浄を組み合わせた試験ケースを実施し結果として除染率 71~89% 減量率 56~92% となり当該除染技術による一定の除染効果及び減量効果が確認されたとの評価を受けております今回の実地試験では除染率は超音波とキャビテーションの同時洗浄が最も高く (89%) 洗浄時間も最も短時間 (20 分 ) となりました

2 実地試験では超音波のみの洗浄やキャビテーションジェットと超音波洗浄を組み合わせた試験ケースを実施し結果として除染率 71~89% 減量率 56~92% となり当該除染技術による一定の除染効果及び減量効果が確認されたとの評価を受けております今回の実地試験では除染率は超音波とキャビテーションの同時洗浄が最も高く (89%) 洗浄時間も最も短時間 (20 分 ) となりました実地試験時機材平面配置図特徴と効果超音波洗浄及びキャビテーションジェット洗浄( 高圧ジェット水による洗浄 ) を組み合わせることにより土壌中の放射性物質を多く含む細粒分を効率よく除去します単一の水槽でキャビテーションジェット水による洗浄と超音波による洗浄を行うことができます装置はすべて車載可能であり土壌洗浄から排水処理まで含む一連処理を省スペースで実施することができます土壌に含まれる土粒子以外の固形物( ゴミ植物等 ) についてもメッシュカゴに投入してから洗浄槽内で超音波洗浄することで除染することができます高濃度な泥水で洗浄できるので従来の湿式洗浄工法に比べて使用水量を大幅に低減することができます実地試験では土砂 0.15m 3 に対して 1.05m 3 の洗浄水を使用しました ( なおこの洗浄水はスクリューデカンタ等で固液分離することで繰り返し使用できます実地試験時にも繰り返し再利用しました ) 実地試験時には洗浄槽を地上に設置し周辺に足場を組み立てた状況で作業しましたが実施工時には張り出し式足場等を装備した移動式車上プラントとして運転することができます

小規模なスペースで運転できるので個別住宅単位や集落単位などへ柔軟に対応することができます車載型洗浄装置の作業時平面配置図濁水処理車は除染作業完了時に水槽内の水処理を実施すれば良いため通常作業に

3 処理能力土壌の除染 ( 分級洗浄 ) 0.6m 3 /h 分級処理後の粗粒分の除染 ( 洗浄 ) 1.0m 3 /h 今後の展開今後も除染効果及び減量効果の向上に向けてさらなる技術の検討に取り組むとともに作業の高効率化を図っていきます一連の分級洗浄処理を移動式車上プラントとすることで小規模なスペースで運転できるので個別住宅単位や集落単位などへ柔軟に対応することができます車載型洗浄装置の作業時平面配置図濁水処理車は除染作業完了時に水槽内の水処理を実施すれば良いため通常作業に必要な最低スペースは 9.4m 9.4m(88m 2 ) となりますまた本技術を応用した各種除染技術の開発を進め安全安心な暮らしの復活に貢献すべく取り組んでいきます汚染土壌の分級工法: 特許第号超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 : 特許第号固形物洗浄前固形物洗浄後

4 参考資料 1 汚染土砂分級減容化連続処理システムへの応用超音波による土壌洗浄技術は放射性物質による汚染土壌の他東日本大震災にて発生した津波堆積物を含む大量のガレキの洗浄に適用することで良質な土砂を選別して再利用することに応用することができます開発中の技術は分級タンク内で加水し懸濁した対象土を上昇流速を用いた分離による分級遠心分離などの機械装置による分級静水内での沈降分離による分級を組み合わせる事により粗粒分だけではなく細粒分についても除染対象となる粒径 ( 任意設定可能 ) までの分級が可能となり粘性土を含む土壌でも十分に減容化が可能な技術です粗粒分には分級タンク内で行うキャビテーションジェットを利用した一次洗浄と超音波洗浄装置を利用した二次洗浄を行い粗粒分に付着する細粒分の引き剥がし効果を高め分級後の粗粒分の除染率向上をはかります以下に連続処理システムの構成例を示します 5m 4m 3m 2m 振動篩 30 mm over 除去ベルトコンベアー CAV ポンプ電磁流量計ベルトコンベアー投込型超音波振動子超音波洗浄槽インバー超音波ター盤発振機 1m GL 0m 流量計インバーターポンプホッパー受水槽 H:0.3m スクリューフィーダ φ 150 L:4000 洗浄済粗粒分排出脱水袋に収納攪拌洗浄水貯水槽上澄水は洗浄水として再利用沈殿後上澄水は洗浄水として再利用分級サイクロントップ液ボトム液細粒分沈殿槽流量計堆積物 75~10μ m 圧送ポンプ浮遊物回収タンク 75μ m アンダー浮遊物回収 (0.5 mm over) 10μ m アンダー微細粒子沈殿槽堆積物沈殿後上澄水は洗浄水として再利用残留泥水バキュームポンプ残留泥水上澄水 75~10μ m 細粒分回収圧送ポンプ稀釈水槽上澄水 10μ m アンダー細粒分回収圧送ポンプ稀釈水槽 0m 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 11m 12m 13m 14m 15m 16m 17m 18m 連続処理システムの構成例

参考資料② 放射性物質に汚染された水底土砂の分級除染への適用超音波による土壌洗浄技術の理論は放射性物質等の有害物質に汚染された水底土砂の除染減容化工法にも適用することが可能です本工法は水底土砂を原位置で分級し汚染物質を多く含む粘土分のみを回収する技術で浚渫土量を大幅に減容化することができる技術です砂分を主体とする放射性物質含有濃度の小さなものは現水底に存置したままとし

5 参考資料② 放射性物質に汚染された水底土砂の分級除染への適用超音波による土壌洗浄技術の理論は放射性物質等の有害物質に汚染された水底土砂の除染減容化工法にも適用することが可能です本工法は水底土砂を原位置で分級し汚染物質を多く含む粘土分のみを回収する技術で浚渫土量を大幅に減容化することができる技術です砂分を主体とする放射性物質含有濃度の小さなものは現水底に存置したままとし汚染物質を多く含む粘土粒子のみ選択的に回収します有害物質の拡散を防止しながら水底土砂を効率的に回収できるサイフォン式分級ロッドを使用し砂分を主体とする放射性物質含有濃度の小さなものは現水底に存置したままセシウムイオンが多く吸着される粘土分を泥水として回収しますその泥水は前述の土壌洗浄技術を活用することで汚染土をさらに減容化することができます本工法はため池湖沼および港湾漁港河口域などでの適用が想定されますトップ液ボトム液２ｍ 50μ mアンダーコンプレッサー 50 10μ m 10μ mアンダー１ｍ cav ジェット攪拌洗浄水泥水回収タンク貯水槽フローター細粒子オゾン泥水槽発生装置微細粒子分泥水槽上澄水稀釈水に再利用０ｍ φ μ mアンダー濃縮汚泥１ｍＬ800 排土体改良深度 10μ mアンダー微細粒分回収泥水濃度調整槽稀釈水槽泥水濃度調整槽２ｍ水底土砂処理システムのイメージ図港湾域を対象とした底質浄化船処理設備を船上に配置した場合のイメージ図当工法は底質から硫化物やリン (P)や窒素 (N)等の有害物質を効率的に除去する底泥分級浄化工法として NETIS(国土交通省す (NETIS 番号 KTK A) 新技術情報提供サービス )にも登録されていま

1. 湖内堆砂対策施設の見直し 1.2 ストックヤード施設計画ストックヤードの平面配置は既往模型実験結果による分派堰内の流速分布より死水域となる左岸トラップ堰の上流に配置し貯砂ダムから取水した洪水流を放流水路でストックヤード内に導水する方式としたストックヤード底面標高は土木研究所の実験結

1. 湖内堆砂対策施設の見直し 1.2 ストックヤード施設計画ストックヤードの平面配置は既往模型実験結果による分派堰内の流速分布より死水域となる左岸トラップ堰の上流に配置し貯砂ダムから取水した洪水流を放流水路でストックヤード内に導水する方式としたストックヤード底面標高は土木研究所の実験結 1. ストックヤード施設計画ストックヤードの平面配置は既往模型実験結果による分派堰内の流速分布より死水域となる左岸トラップ堰の上流に配置し貯砂ダムから取水した洪水流を放流水路でストックヤード内に導水する方式としたストックヤード底面標高は土木研究所の実験結果から U*=.m/s 以上となるように EL815.6m とし放流水路がストックヤードに接続する地点の標高を上限としてストックヤード内の集積土砂天端高を設定した