土壤等的清污方法以及土壤等的清污系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種土壤等的清污方法以及土壤等的清污系統(tǒng)，其可在現(xiàn)場(chǎng)可靠且迅速地對(duì)例如被放射性物質(zhì)污染了的田地等的土壤和水進(jìn)行清污，實(shí)現(xiàn)精密的清污并提高清污的效率，并且在清污后的土壤中添加土壤活性劑而改良土壤，將其迅速地送回至原來(lái)的田地而促進(jìn)農(nóng)耕的恢復(fù)，另一方面將附著或沉積在土壤中的放射性物質(zhì)從土壤中精密地分離、濃縮，由此，實(shí)現(xiàn)污染土壤的體積減小與放射性物質(zhì)的安全處理，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)放射性銫、氚的清污，消除由氚的內(nèi)照射引起的不安，并且實(shí)現(xiàn)清污裝置的合理且安全的廢棄處理。
【背景技術(shù)】
[0002]因2011年3月發(fā)生的東日本大地震所致的東京電力福島第I核電站的事故，造成了有害的放射性物質(zhì)大面積地飛散，污染城市和田地、山林、海洋、湖沼、河流等，以及放射性物質(zhì)附著或沉積在人和動(dòng)植物上而使生命暴露于危險(xiǎn)中，且使農(nóng)業(yè)和林業(yè)、畜牧業(yè)、漁業(yè)等各種產(chǎn)業(yè)活動(dòng)停止的巨大災(zāi)害。
[0003]在這樣的產(chǎn)業(yè)活動(dòng)的復(fù)興與恢復(fù)時(shí)，從生活環(huán)境以及產(chǎn)業(yè)活動(dòng)區(qū)域中除去放射性物質(zhì)必不可少，尤其對(duì)農(nóng)業(yè)從事者而言，田地土壤的清污成為緊迫的課題。
[0004]然而，就田地的土壤的清污而言，由于田地的分布區(qū)域較廣，除平地以外還分散地遍布在鄉(xiāng)村或山間，因而在通過(guò)人力對(duì)此進(jìn)行處理需要大量的時(shí)間和勞力，且效率差，而且加上如近來(lái)農(nóng)業(yè)從事者的高齡化而使其變得極為困難。
[0005]作為應(yīng)對(duì)此種土壤的污染處理或清污處理的方法，有使放射性廢棄物溶解于溶劑中后，從溶劑中分離放射性物質(zhì)，從而對(duì)鹵化放射性廢棄物進(jìn)行清污的方法，此時(shí)，將鹵化物溶解于作為溶劑的水中而使得溶液中的稀土類元素沉淀并進(jìn)行回收，另外，作為從溶劑中分離非放射性物質(zhì)的方案，有使溶劑蒸發(fā)或冷卻從而使非放射性物質(zhì)析出沉淀的方案(例如參照專利文獻(xiàn)I)。
[0006]然而，在前述清污方法中，存在如下問(wèn)題:使鹵化物溶解于水中而回收放射性物質(zhì)的方法的回收率較低，另外，使溶劑蒸發(fā)或者冷卻的方法需要加熱裝置或冷卻設(shè)備，而使設(shè)備變得大型且昂貴。
[0007]另外，作為污染土壤的清污方法，有如下的方法:挖出被有害的化學(xué)物質(zhì)污染了的土壤并投入于加熱裝置的漏斗中，一邊對(duì)該土壤進(jìn)行氮?dú)馇逑炊懦跻贿呥M(jìn)行加熱，從而使土壤中的污染物脫附并分離(例如參照專利文獻(xiàn)2)。
[0008]然而，該清污方法存在有如下問(wèn)題:在將污染土壤移動(dòng)至經(jīng)隔離的清污裝置，并將清污完畢的土壤送回至原來(lái)的位置的情況下，移動(dòng)也會(huì)花費(fèi)精力和時(shí)間，另外，污染土壤不僅為表層土而且需要較深地挖掘，因而需要適當(dāng)?shù)耐诰蛟O(shè)備而變得昂貴且大型，而且清污裝置需要氮?dú)馇逑囱b置或加熱裝置、分離器等而變得大型且昂貴。
[0009]進(jìn)一步，作為被放射性銫污染的土壤的清污方法，有如下的方法:將被污染的土壤收容在供水箱中，向該箱中吹入高分壓的二氧化碳?xì)怏w而供給氫離子，在液相中提取土壤顆粒表面的銫離子后，將該溶液移動(dòng)至敞開(kāi)于大氣的分離槽而使二氧化碳?xì)怏w釋放到大氣中，使液相的pH升高而使銫以外的堿土類金屬等共存離子以碳酸鹽或者氫氧化物的方式析出、分離，從而將殘留在液相中的銫濃縮分離(例如參照非專利文獻(xiàn)I)。
[0010]然而，前述土壤的清污方法存在如下問(wèn)題:由于將供水箱的上清液相送入至分離槽，因而在該液相中比重較大的銫的含量較少，因此，銫的濃縮分離效率較差，而且銫會(huì)滯留于供水箱的下部而助長(zhǎng)對(duì)土壤的附著和/或沉積，清污的效果非常低，因而難以實(shí)現(xiàn)清污后的土壤的使用，無(wú)實(shí)用性。
[0011]另外，作為被放射性銫污染的土壤的另一種清污方法，有如下的方法:將被污染的土壤收容在反應(yīng)槽中并加入水，在該反應(yīng)槽中設(shè)置正負(fù)的電極，對(duì)該電極施加電壓而在陰極側(cè)析出放射性銫離子，使土壤或其它的附著物沉積在陽(yáng)極側(cè)，從而從污染土壤中分離、收集放射性銫，從而實(shí)現(xiàn)污染物的大幅的體積減小(例如參照非專利文獻(xiàn)2)。
[0012]然而，前述土壤的清污方法存在如下問(wèn)題:由于將土壤與其它附著物一起收容在反應(yīng)槽中，因而需要施加高電壓且電解效率較差，而且析出于陰極側(cè)的放射性銫離子含有夾雜物而分離精度較低，另外清污后的土壤也含有其它附著物，因而需要進(jìn)行其分離處理而花費(fèi)精力，無(wú)法實(shí)現(xiàn)迅速的使用。
[0013]作為解決這樣的問(wèn)題的方法，申請(qǐng)人開(kāi)發(fā)了一種土壤等的清污方法以及土壤等的清污系統(tǒng)，并且對(duì)其已經(jīng)進(jìn)行了提案，所述土壤等的清污方法將被放射性物質(zhì)污染的清污對(duì)象物導(dǎo)入至酸性的洗提溶劑中而溶出，并從該洗提溶劑濃縮并分離放射性物質(zhì)，其中，上述清污對(duì)象物包含污染土壤與污染液體，采集它們中的一者或兩者而導(dǎo)入至洗提溶劑，使在洗提溶劑中溶出的放射性物質(zhì)與上述清污對(duì)象物固液分離，回收從洗提溶劑分離的土壤，實(shí)現(xiàn)污染土壤的體積減小與不含放射性物質(zhì)的土壤的再次使用以及農(nóng)耕的恢復(fù)，并且電解并濃縮固液分離了的溶出有放射性物質(zhì)的洗提溶劑，使析出于電極的放射性銫離子吸附于吸附劑從而回收，將前述吸附了放射性銫離子的吸附劑密閉地收納于容器中，將該容器適當(dāng)保管于保管設(shè)備從而實(shí)現(xiàn)放射性物質(zhì)的安全處理(例如參照專利文獻(xiàn)3)。
[0014]該已經(jīng)提案了的土壤等的清污方法意在去除影響較大的放射性銫，因而沒(méi)有意圖對(duì)除了放射性銫以外的放射性物質(zhì)，例如氣(3H)或氚水(ΗΤ06)進(jìn)行清污。
[0015]前述氚是質(zhì)量數(shù)為3的作為氫的放射性同位素的三重氫，與氧結(jié)合而以氚水(ΗΤ06)的形式混合存在于水中，在水圈中以氣相、液相、固相的狀態(tài)廣泛地分散于蒸氣、降水、地下水、河川水、湖沼水、海水、飲料水、生物中。
[0016]然而，即使攝取了氚，其也均等地分布在體內(nèi)，并且生物半衰期比較短(2.3年)，能量也很低，因而可認(rèn)為是毒性最少的放射性核種之一，從對(duì)于生物的影響的方面考慮通常被人們輕視。
[0017]雖然前述氚放射較弱的β射線，但是該放射線在細(xì)胞內(nèi)僅到達(dá)Ιμπι，因而在隨著血液在全身循環(huán)流動(dòng)期間，基本上不攻擊遺傳基因DNA，不過(guò)當(dāng)氚被攝入細(xì)胞中并進(jìn)入細(xì)胞核中時(shí)，由于距離DNA的距離變近，因而會(huì)與放射性銫同樣地攻擊DNA。
[0018]在前述DNA中存在有大量的氫，由于氚的化學(xué)性質(zhì)與氫相同，因而即使由氚替換了氫，DNA也正常發(fā)揮作用。
[0019]然而人們指出了如下問(wèn)題:氚在放射了放射線之后變化為氦He時(shí)，變化為氦的部分的DNA會(huì)被破壞，從而導(dǎo)致遺傳基因發(fā)生故障，該故障成為風(fēng)險(xiǎn)，會(huì)使得癌變的發(fā)生率變尚O
[0020]現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)[0021 ]專利文獻(xiàn)
[0022]專利文獻(xiàn)I:日本特開(kāi)平10-213697號(hào)公報(bào)
[0023]專利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平5-192648號(hào)公報(bào)
[0024]專利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)2014-41066號(hào)公報(bào)
[0025]非專利文獻(xiàn)
[0026]非專利文獻(xiàn)1:第I回環(huán)境放射能除染研究発表會(huì)要旨集環(huán)境放射能除染學(xué)會(huì)21頁(yè)「放射性七'>夕A汚染土壌旮炭酸力'只(7)辦-C洗浄.修復(fù)t S安全安心^可搬型裝置仍構(gòu)築」丁子哲治、高田英治、布袋昌幹(富山高等専門學(xué)校)、原正憲(富山大學(xué))[第I次環(huán)境放射能清除污染研究發(fā)表會(huì)摘要集環(huán)境放射能清除污染學(xué)會(huì)第21頁(yè)「僅以二氧化碳清洗、修復(fù)放射性銫污染土壤的安全安心的可移動(dòng)型裝置的構(gòu)筑」丁子哲治、高田英治、布袋昌干(富山高等專業(yè)學(xué)校)、原正憲(富山大學(xué))]
[0027]非專利文獻(xiàn)2:第I回環(huán)境放射能除染研究発表會(huì)要旨集環(huán)境放射能除染學(xué)會(huì)92頁(yè)「電気分解旮利用放射性物質(zhì)除染技術(shù)提案」上田祐子、渡邊功、戸井田英基、本田克久(愛(ài)媛大學(xué)農(nóng)學(xué)部環(huán)境先端技術(shù)夕一)[第I次環(huán)境放射能清除污染研究發(fā)表會(huì)摘要集環(huán)境放射能清除污染學(xué)會(huì)第92頁(yè)「利用電解的放射性物質(zhì)清除污染技術(shù)的提案」上田佑子、渡邊功、戶井田英基、本田克久(愛(ài)媛大學(xué)農(nóng)學(xué)部環(huán)境先端技術(shù)中心)]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]發(fā)明想要解決的課題
[0029]本發(fā)明解決了這樣的問(wèn)題，其目的在于提供一種土壤等的清污方法以及土壤等的清污系統(tǒng)，其可在現(xiàn)場(chǎng)可靠且迅速地對(duì)例如被放射性物質(zhì)污染的田地等的土壤或水進(jìn)行清污，實(shí)現(xiàn)精密的清污與清污的效率提高，并且在清污后的土壤中添加土壤活性劑而改良土壤，并將其迅速地送回至原來(lái)的田地而促進(jìn)農(nóng)耕的恢復(fù)，另一方面，從土壤中精密地分離、濃縮附著或沉積在土壤的放射性物質(zhì)，以實(shí)現(xiàn)污染土壤的體積減小與放射性物質(zhì)的安全處理，并且實(shí)現(xiàn)對(duì)放射性銫、氚的清污，消除由氚的內(nèi)照射引起的不安，并且實(shí)現(xiàn)清污裝置的合理且安全的廢棄處理。
[0030]用于解決問(wèn)題的方案
[0031]技術(shù)方案I的發(fā)明是一種土壤等的清污方法，其將被放射性物質(zhì)污染的清污對(duì)象物導(dǎo)入至洗提溶劑中而溶出，并從該洗提溶劑分離出放射性物質(zhì)，上述清污對(duì)象物包含污染土壤與污染水，采集它們中的一者或兩者并導(dǎo)入至洗提溶劑中，使在洗提溶劑中溶出的放射性物質(zhì)與上述清污對(duì)象物固液分離，回收已去除了固液分離后的放射性物質(zhì)的土壤，并且將固液分離后的包含洗提溶劑和污染水的分離液導(dǎo)入于電解槽并電解，使包含放射性物質(zhì)的金屬離子析出于陰極，其中，在電解槽內(nèi)部捕集通過(guò)電解而產(chǎn)生出的包含氚的氫，將該氫移動(dòng)到電解槽的外部并捕獲，實(shí)現(xiàn)對(duì)氫中所含的氚的清污，消除由氚的內(nèi)照射而引起的不安。
[0032]技術(shù)方案2的發(fā)明中，使電解槽密閉來(lái)進(jìn)行電解，以便可靠地捕集通過(guò)電解而產(chǎn)生出的氫。
[0033]技術(shù)方案3的發(fā)明中，在電解時(shí)滯留于電解槽內(nèi)的氧的壓力達(dá)到規(guī)定值以上時(shí)，從電解槽排出前述氧，以便確保電解的安全。
[0034]技術(shù)方案4的發(fā)明中，在陰極的周圍設(shè)置從該陰極通電的一個(gè)或多個(gè)析出構(gòu)件，使放射性物質(zhì)等的金屬離子析出于前述陰極與析出構(gòu)件，從而可精密地去除分離液中的放射性銫或其它放射性物質(zhì)、重金屬等金屬離子，從而進(jìn)行清污。
[0035]技術(shù)方案5的發(fā)明中，將分離液在導(dǎo)入于電解槽前導(dǎo)入于吸附過(guò)濾器，利用該過(guò)濾器來(lái)吸附放射性物質(zhì)等的金屬離子，從而通過(guò)劃分為吸附過(guò)濾器與電解槽而合理地吸附放射性物質(zhì)等的金屬離子，實(shí)現(xiàn)提高電解槽的電解時(shí)間。
[0036]技術(shù)方案6的發(fā)明中，將氫填充于氣體儲(chǔ)罐并保管，從而阻止氫中所含的氚的泄漏并且安全地進(jìn)行保管。
[0037]技術(shù)方案7的發(fā)明中，由于在使用過(guò)的電解槽的內(nèi)部留置陰極和析出構(gòu)件、析出于它們上的放射性物質(zhì)等的金屬離子、將氫捕集的捕集器、分離液的殘液、吸附過(guò)濾器，并且進(jìn)行保管，因而可消除分別保管它們的不合理之處，合理、安全、容易并廉價(jià)地進(jìn)行保管。
[0038]技術(shù)方案8的發(fā)明中，氚水混合存在于前述污染水，因而通過(guò)捕集對(duì)包含氚水的污染水或分離液進(jìn)行電解而產(chǎn)生的氫，從而可將氚水中所含的氚去除并且清污。
[0039]技術(shù)方案9的發(fā)明中，放射性物質(zhì)中包含放射性銫與氚，將反應(yīng)性強(qiáng)并且半衰期比較長(zhǎng)的放射性銫、以及被認(rèn)為是半衰期比較短并且毒性最少的放射性核種之一而被輕視的氚設(shè)為清污對(duì)象，可將各種放射性物質(zhì)進(jìn)行清污。
[0040]技術(shù)方案10的發(fā)明是一種土壤等的清污系統(tǒng)，其具備:分離槽，其收容被放射性物質(zhì)污染了的清污對(duì)象物與洗提溶劑，并且可使放射性物質(zhì)溶出于該洗提溶劑；固液分離過(guò)濾器，其可將溶出于洗提溶劑的放射性物質(zhì)與所述清污對(duì)象物進(jìn)行固液分離；電解槽，其收容固液分離后的包含洗提溶劑和污