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 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
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 5155487 号 超音波洗浄装置及び超音波洗浄方法 : 特許第 5249474 号 固形物洗浄前 固形物洗浄後
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 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 200 10μ mアンダー濃縮汚泥 １ｍ 1500 1500 Ｌ800 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-110004-A) 新 技 術 情 報 提 供 サ ー ビ ス )に も 登 録 さ れ て い ま