(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セメント固化するホウ酸含有廃液を処理する方法であって、
第１の槽内において、前記ホウ酸含有廃液を不溶性のホウ酸塩を析出させるようにして難溶化する第１のステップと、
難溶化した前記ホウ酸含有廃液を、攪拌機を有する第２の槽中に移送して貯留する第２のステップと、
前記難溶化したホウ酸含有廃液を、前記第２の槽から乾燥機に移送し、前記難溶化したホウ酸含有廃液中に含まれる前記ホウ酸塩を乾燥して分離する第３のステップと、
前記乾燥機において生成した、前記ホウ酸塩の一部を含む水蒸気を冷却器で凝縮し、前記ホウ酸塩の一部を含む凝縮水を生成する第４のステップと、
前記凝縮水中の前記ホウ酸塩の一部を浄化器において除去する第５のステップと、
洗浄水槽から洗浄水を供給して前記乾燥機を洗浄し、前記ホウ酸塩の残留物を含む洗浄廃液を前記第２の槽中に移送する第６のステップと、
を具えることを特徴とする、ホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項２】
前記浄化器において、前記凝縮水のｐＨを１０以下に制御することによって前記凝縮水中の前記ホウ酸塩の一部を沈殿させて除去することを特徴とする、請求項１に記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項３】
前記浄化器において、前記凝縮水のｐＨを８〜９．５に制御することによって前記凝縮水中の前記ホウ酸塩の一部を沈殿させて除去することを特徴とする、請求項２に記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項４】
前記凝縮水のｐＨは、前記浄化器に貯留された前記凝縮水に対して、空気、炭酸又はこれらの混合ガスを吹き込むことによって調整することを特徴とする、請求項２又は３に記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項５】
前記ホウ酸含有廃液のｐＨは、前記浄化器に貯留された前記凝縮水に対して、炭酸水素ナトリウムを添加することによって調整することを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一に記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項６】
前記浄化器内において、前記凝縮水の温度を、４０℃〜７０℃に保持することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一に記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項７】
前記浄化器は、ろ過膜及び遠心分離機の少なくとも一方により、前記凝縮水中の前記ホウ酸塩の一部を除去することを特徴とする、請求項１に記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項８】
前記浄化器において、前記ホウ酸塩の一部が除去された後の前記凝縮水を、前記洗浄水の一部として使用することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一に記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項９】
前記浄化器において除去された前記ホウ酸塩の一部をセメント固化材の一部として使用することを特徴とする、請求項１〜８のいずれか一に記載のホウ酸含有廃液の処理方法。
【請求項１０】
セメント固化するホウ酸含有廃液を処理する装置であって、
前記ホウ酸含有廃液を不溶性のホウ酸塩を析出させるようにして難溶化するための第１の槽と、
前記第１の槽から移送された難溶化した前記ホウ酸含有廃液を貯留し、攪拌機及びｐＨ調整剤の注入ノズルを有する第２の槽と、
前記第２の槽から移送された前記難溶化したホウ酸含有廃液に含まれる前記ホウ酸塩を乾燥して分離するための乾燥機と、
前記乾燥機に洗浄水を供給して洗浄するための洗浄水槽と、
前記乾燥機において生成した、前記ホウ酸塩の一部を含む水蒸気を凝縮して、前記ホウ酸塩の一部を含む凝縮水を生成するための冷却器と、
前記凝縮水中の前記ホウ酸塩の一部を除去するための浄化器と、
を具えたことを特徴とする、ホウ酸含有廃液の処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホウ酸含有廃液の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）等において発生するホウ酸含有廃液は、放射性核種を含むホウ酸が含まれているため、最終的にはセメントなどで固化する必要がある。しかしながら、ホウ酸はセメントの固化を妨害するため、セメント中へ添加できるホウ酸量には限界がある。このため、ホウ酸含有廃液中に予め水酸化カルシウム等のカルシウム化合物を添加してホウ酸を不溶化し、ホウ酸カルシウムなどのホウ酸塩を析出させる前処理を行い、得られた析出物（ホウ酸塩）を乾燥させて粉体化し、セメント固化することにより、ホウ酸によるセメント固化の妨害作用を回避する方法が知られている。
【０００３】
しかしながら、上記の方法では、ホウ酸含有廃液の粘度が上昇し、配管内の滞留部などにホウ酸カルシウムが沈降、堆積して配管が閉塞してしまうという課題があった。このため、８０℃に加熱したホウ酸含有廃液に、アルカリ金属元素化合物とアルカリ土類金属化合物とを添加し、この廃液を析出温度以上に保ちつつ配管内を通流させて乾燥機に供給し、乾燥処理することによって、配管内の滞留部への沈降等を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
一方、乾燥させる工程において生成した水蒸気中には前処理工程で生成したホウ酸カルシウムなどのホウ酸塩が含まれ、配管内の滞留部にホウ酸塩が沈降、堆積して配管や凝縮器を閉塞させてしまうという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−２８４０９２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ホウ酸含有廃液中のホウ酸を不溶化させることによって生成したホウ酸塩の、乾燥処理に伴う配管の閉塞を防止することのできる、新規なホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様は、セメント固化するホウ酸含有廃液を処理する方法であって、第１の槽内において、前記ホウ酸含有廃液を不溶性のホウ酸塩を析出させるようにして難溶化する第１のステップと、難溶化した前記ホウ酸含有廃液を、攪拌機を有する第２の槽中に移送して貯留する第２のステップと、前記難溶化したホウ酸含有廃液を、前記第２の槽から乾燥機に移送し、前記難溶化したホウ酸含有廃液中に含まれる前記ホウ酸塩を乾燥して分離する第３のステップと、前記乾燥機において生成した、前記ホウ酸塩の一部を含む水蒸気を冷却器で凝縮し、前記ホウ酸塩の一部を含む凝縮水を生成する第４のステップと、前記凝縮水中の前記ホウ酸塩の一部を浄化器において除去する第５のステップと、洗浄水槽から洗浄水を供給して前記乾燥機を洗浄し、前記ホウ酸塩の残留物を含む洗浄廃液を前記第２の槽中に移送する第６のステップと、を具えることを特徴とする、ホウ酸含有廃液の処理方法に関する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ホウ酸含有廃液中のホウ酸を不溶化させることによって生成したホウ酸塩の、乾燥処理に伴う配管の閉塞を防止することのできる、新規なホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施形態におけるホウ酸含有廃液の処理装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す処理装置を用いたホウ酸含有廃液の処理方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して、実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態におけるホウ酸含有廃液の処理装置の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態の処理装置は、前処理タンク（第１の槽）１と、この前処理タンク１と配管２１を介して接続された貯留タンク（第２の槽）３とを有している。さらに、貯留タンク３と配管２２を介して接続されたヘッドタンク６と、このヘッドタンク６と配管２３を介して接続された乾燥機７とを有している。さらに、乾燥機７と、配管２３及び２９を介して接続された洗浄水タンク１２とを有している。
【００１２】
また、乾燥機７と、配管２６、圧力計５Ｃを介して接続された復水器１１と、この復水器１１と配管２７を介して接続された抽気装置１３とを有している。さらに、抽気装置１３と配管２８を介して接続された凝縮水貯留タンク１４と、凝縮水貯留タンク１４と配管３５を介して接続された浄化器１５とを有している。
【００１３】
前処理タンク１の側面にはヒータ１Ａが設置されている。また、前処理タンク１内には以下に説明する難溶化処理を促進させるための第１の攪拌機２が設けられている。
【００１４】
貯留タンク３には、以下に説明するホウ酸含有廃液中のホウ酸塩及び乾燥機７から移送されたホウ酸塩の残留物を攪拌して細粒化するための第２の攪拌機４が設けられている。また、配管２２にはポンプ５が設けられ、その前後に圧力計５Ａ及び５Ｂが配置されて、ポンプ５の前後における圧力をモニタリングし、ポンプ５の駆動力を制御するようにしている。
【００１５】
次に、図１に示す処理装置を用いたホウ酸含有廃液の処理方法について、図２に示すフローチャートを参照しながら説明する。
【００１６】
最初に、前処理タンク１内にホウ酸含有廃液を導入し、このホウ酸含有廃液に対して難溶化処理を行う(Ｓ１)。この難溶化処理は、例えばホウ酸含有廃液に対してアルカリ土類金属化合物を添加することによって行うことができる。この結果、ホウ酸含有廃液中には、不溶性のホウ酸塩、例えばホウ酸カルシウムなどが析出し、これによって上記ホウ酸含有廃液は難溶化されることになる。
【００１７】
アルカリ土類金属化合物の添加の前後において、アルカリ金属化合物を適量添加することもできる。この場合、上述のようにして得た析出物、すなわちホウ酸塩の沈降を防止することができる。
【００１８】
アルカリ金属化合物の添加量は、アルカリ金属化合物におけるアルカリ金属の、ホウ酸含有廃液中のホウ素に対するモル比が０．２５〜０．３５、好ましくは０．３となるように設定する。例えばＮａＯＨの場合、Ｎａ／Ｂ（モル比）＝０．２５〜０．３５、好ましくは０．３であり、ＫＯＨの場合、Ｋ／Ｂ（モル比）＝０．２５〜０．３５、好ましくは０．３とする。
【００１９】
また、アルカリ土類金属化合物の場合の添加量は、アルカリ土類金属化合物におけるアルカリ土類金属の、ホウ酸含有廃液中のホウ素に対するモル比が０．４０〜０．５０、好ましくは０．４５となるようにして設定する。例えばＣａ（ＯＨ）２の場合、Ｃａ／Ｂ（モル比）＝０．４０〜０．５０、好ましくは０．４５とする。なお、アルカリ土類金属化合物としては、Ｃａ（ＯＨ）２の他に、Ｍｇ（ＯＨ）２を用いることができる。
【００２０】
なお、前処理タンク１においては、ヒータ１Ａによってその側面を９５℃以上に加熱し、ホウ酸含有廃液中の水分が側壁に付着しないようにしている。
【００２１】
また、上記アルカリ土類金属化合物、さらには上記アルカリ金属化合物を添加して難溶化処理する際には、前処理タンク１内に設けられた第１の攪拌機２によって、ホウ酸含有廃液が難溶化するまで数時間攪拌する。
【００２２】
次いで、前処理タンク１内で難溶化処理されたホウ酸含有廃液を、配管２１を介して貯留タンク３に移送し、貯留する(Ｓ２)。次いで、ポンプ５により、配管２２を介してヘッドタンク６に移送し、一旦貯留した後、ヘッドタンク６から配管２３を介して乾燥機７に移送する(Ｓ３)。
【００２３】
ヘッドタンク６には図示しない液面計が設けられており、ヘッドタンク６内の難溶化ホウ酸含有廃液の液位を保持している。配管２３には流量計８が設けられており、乾燥機７の乾燥能力を考慮して、ヘッドタンク６から乾燥機７に供給すべき難溶化ホウ酸含有廃液の量を制御するようにしている。なお、ヘッドタンク６は適切な流量を供給するためのもので同じ機能を有するポンプで代用しても差し支えない。
【００２４】
乾燥機７では、例えば図示しないヒータ、加熱蒸気などによって、導入した難溶化ホウ酸含有廃液からホウ酸塩を析出させ、乾燥、分離する(Ｓ４)。分離したホウ酸塩は乾燥粉体となるので、三方弁７Ａを介して乾燥機７から取り出し、粉体受けホッパー９に一旦貯蔵し、その重量を測定してセメント固化に必要なセメント量を導出した後、セメント固化システム１０に供給する。セメント固化システム１０には、上述のようにして導出した量のセメントが図示しない供給装置から供給されるとともに、洗浄水槽１２から配管３２を経て所定量の水が供給され、これによって、上記ホウ酸塩の乾燥粉体はセメント固化に供される。
【００２５】
一方、乾燥機７で乾燥、分離された廃液中の水分は蒸発して水蒸気となるので、この水蒸気を、配管２６を介して復水器１１に移送し、さらに配管２７を介して抽気装置１３に移送する。なお、配管２６には圧力計５Ｃが配置されており、圧力の上昇によって配管２６の閉塞を検知するように構成されている。そして、抽気装置１３は、図示しない抽気タンク及び抽気ポンプを有し、この抽気ポンプによって抽気タンク内に移送された水蒸気を循環させて冷却し、凝縮水とする。なお、このような観点から、抽気装置１３は、水蒸気に対する冷却器として機能する。
【００２６】
上記のようにして生成した凝縮水は、配管２８を介して凝縮水貯留タンク１４に移送し、貯留する（Ｓ５）。その後、凝縮水は、配管３５を介して浄化器１５に移送される（Ｓ６）。
【００２７】
上述のように、水蒸気は乾燥機７内に残存する、ホウ酸カルシウムなどのホウ酸塩を含むので、生成した凝縮水も同様にホウ酸塩を含む。したがって、浄化器１５内では、凝縮水に含まれるホウ酸塩を除去する。
【００２８】
ホウ酸塩の除去に際しては、例えば、浄化器１５内の凝縮水のｐＨを調整し、ホウ酸塩を沈殿させて除去することができる。すなわち、凝縮水に対して適当なｐＨ調整剤を投入することによって、このｐＨ調整剤とホウ酸塩とを反応させることによって沈殿物を得、この沈殿物を除去するものである。例えば、炭酸水素ナトリウムや炭酸ガスとホウ酸カルシウムとを反応させて、炭酸カルシウムを得、これを沈殿させて除去する。
【００２９】
ｐＨ調整剤としては、例えば空気、炭酸ガス又はこれらの混合ガスを用いることができる。この場合、凝縮水のｐＨは酸性側に移行する。また、ｐＨ調整剤として、例えば炭酸水素ナトリウムを用いることができる。この場合、凝縮水のｐＨはアルカリ性側に移行する。
【００３０】
また、凝縮水のｐＨは１０以下であることが好ましく、さらには、８〜９．５の範囲であることが好ましい。すなわち、凝縮水のｐＨ値が上記の範囲となるようにｐＨ調整剤を投入することによって、ｐＨ調整剤とホウ酸塩とを反応させることによる沈殿物の生成効率が増大し、凝縮水中のホウ酸塩の除去を効率良く行うことができる。
【００３１】
さらに、浄化器１５中における凝縮水の温度は、４０℃〜７０℃であることが好ましい。これによって、ホウ酸カルシウムなどのホウ酸塩の、凝縮水に対する溶解度が低くなるので、凝縮水中のホウ酸塩を上述した沈殿物等として効率的に除去することができるようになる。
【００３２】
なお、浄化器１５はろ過膜及び遠心分離機の少なくとも一方を含み、凝縮水中のホウ酸塩をろ過及び／又は遠心分離によって除去するようにすることもできる。
【００３３】
浄化器１５においてホウ酸塩が除去された後の凝縮水は、洗浄水として用いることができ、例えばポンプ１７により配管３１を介して洗浄水槽１２に移送し、乾燥機７の洗浄に供することができる。また、除去されたホウ酸塩は、固化材として用いることができ、配管３３を介してセメント固化システム１０に移送して、上述したセメント固化に供するようにすることができる。したがって、洗浄水及びセメントの使用量を節減できるようになる。
【００３４】
一方、乾燥機７において乾燥工程を実施した後は、ポンプ１８によって、洗浄水槽１２から配管２９及び２３を介して洗浄水を乾燥機７内に導入し、乾燥機７内の洗浄を行う(Ｓ７)。
【００３５】
乾燥機７中には、析出及び乾燥されたホウ酸塩の残留物が存在するので、乾燥機７を洗浄した後に生成される洗浄廃液中には上記残留物が含まれるようになる。この残留物は放射性であるため、このような残留物を含む洗浄廃液は配管２５を介して貯留タンク３に移送する（Ｓ８）。
【００３６】
また、洗浄水槽１２内の洗浄水は予め炭酸ガスで飽和させておくことが好ましい。この場合、乾燥機７の内壁に付着した固形分の内、特にホウ酸カルシウム等のカルシウム化合物の、前記洗浄水に対する溶解度が高くなるので、前記カルシウム化合物の溶解洗浄に伴って、乾燥機７内の洗浄操作を簡易化することができる。
【００３７】
その後、上記残留物は、前処理タンク１から供給された難溶化ホウ酸含有廃液とともに、再度上述のような工程を経て乾燥機７に移送され、乾燥、分離される。
【００３８】
このとき、上記残留物が比較的大きいような場合は、上記残留物を含む洗浄廃液を乾燥機７から貯留タンク３に移送する際に、配管２５を閉塞させてしまう場合がある。また、貯留タンク３から乾燥機７に移送する際に、配管２２、２３を閉塞させてしまう場合がある。したがって、本実施形態では、上記残留物を含む洗浄廃液を貯留タンク３内に移送した後(Ｓ８)、貯留タンク３に設けられた第２の攪拌機４によって貯留タンク３内に貯留された廃液を攪拌し、前記残留物を細粒化する(Ｓ９)。
【００３９】
これによって、少なくとも、上記残留物を難溶化ホウ酸含有廃液とともに、再度貯留タンク３から乾燥機７へ移送する際において、配管２２，２３が閉塞するのを抑制することができる。また、上記残留物が再度乾燥機７内に残留した場合においても、前記残留物は予め細粒化されているので、前記残留物を含む洗浄廃液を、配管２５内を移送させる際の、配管２５の閉塞を抑制することができる。
【００４０】
このように、貯留タンク３に設けられた第２の攪拌機４による攪拌によって、上記残留物のみならず、前処理タンク１から貯留タンク３に供給された難溶化ホウ酸含有廃液中の、不溶性のホウ酸塩をも予め細粒化することができるので、当初、貯留タンク３から乾燥機７へ移送する際の、前記ホウ酸塩による配管２２，２３の閉塞をも抑制することができる。さらに、前記ホウ酸塩の細粒化に伴って、乾燥機７内の残留物の大きさも低減することができるので、乾燥機７から貯留槽３へ移送する際の配管２５の閉塞をも抑制することができる。
【００４１】
貯留タンク３における第２の攪拌機４による攪拌速度は、１５５回／分以上の速度で行うことが好ましい。また、第２の攪拌機４の攪拌動力は、０．２８ｋＷ／ｍ３以上とすることができる。これによって、第２の攪拌機４による残留物の細粒化を十分に行うことができるとともに、ホウ酸含有廃液に含まれる元の不溶性のホウ酸塩をも十分に細粒化することができる。
【００４２】
なお、第２の攪拌機４の攪拌速度及び攪拌動力は、上記下限値以上であれば特には限定されないが、それぞれの上限値は５００回／分、１．１０ｋＷ／ｍ３とすることができる。
【００４３】
なお、図１に示すホウ酸含有廃液の処理装置を用い、運転条件を種々変化させたところ、ホウ酸含有の水蒸気の発生量を約３０％程度削減することができた。
【００４４】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は例として掲示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１  前処理タンク
１Ａ  ヒータ
２  第１の攪拌機
３  貯留タンク
４  第２の攪拌機
５，１７，１８  ポンプ
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ  圧力計
６  ヘッドタンク
７  乾燥機
７Ａ  三方弁
８  流量計
９  粉体受けホッパー
１０  セメント固化システム
１１  復水器
１２  洗浄水タンク
１３  抽気装置
１４  凝縮水貯留タンク
１５  浄化器
２１，２２，２３，２４，２５，２６，２７，２８，２９，３１，３２，３３  配管
【図１】
0005498326.tif 000002
【図２】
0005498326.tif 000003