(57)【要約】【課題】洗濯廃液に予めろ過助剤を添加し、オゾンガスを注入し洗濯廃液とオゾンガスとを混合させて、洗濯廃液に含入する有機物を効率的に分解する。【解決手段】洗濯廃液処理装置は、原子力発電所から排出される洗濯廃液２が貯溜される収集タンク３と、収集タンク３から導入された洗濯廃液２に予めろ過助剤を添加するろ過助剤タンク１３と、オゾンガスを発生させるオゾン発生器１５と、ろ過助剤を添加した洗濯廃液及びオゾンガスが導入される少なくとも１台のオゾン反応槽４と、オゾン反応槽４に設けられ洗濯廃液２とオゾンガス８とを混合させて洗濯廃液２に含入する有機物の酸化分解を促進させる気液混合手段である散気板又は散気筒１６と、酸化分解した洗濯廃液２中の固形分が除去されるフィルタ５と、オゾン反応槽４において酸化分解に使用されなかったオゾンガス８を分解する失活用触媒が充填されている廃オゾン分解塔７と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原子力発電所の洗濯設備から排出される洗濯廃液が貯溜される収集タンクと、
この収集タンクから導入された洗濯廃液に予めろ過助剤を添加するろ過助剤タンクと、
オゾンガスを発生させるオゾン発生器と、
前記ろ過助剤を添加した洗濯廃液及び前記オゾンガスが導入される少なくとも１槽のオゾン反応槽と、
このオゾン反応槽の内側又は外側に設けられ前記洗濯廃液と前記オゾンガスとを混合させて前記洗濯廃液に含入する有機物の酸化分解を促進させる気液混合手段と、
この酸化分解した前記洗濯廃液中の固形分を除去するフィルタと、
この固形分が除去された洗濯廃液が一時貯溜され環境に放出する前に水質チェックが行われるサンプルタンクと、
前記オゾン反応槽において酸化分解に使用されなかったオゾンガスを分解する失活用触媒が充填されている廃オゾン分解塔と、
を有することを特徴とする洗濯廃液処理装置。
【請求項２】
前記ろ過助剤は、鉄系、マンガン系及び銅系の単一物並びに化合物から選択された粉末の金属酸化物であること、を特徴とする請求項１記載の洗濯廃液処理装置。
【請求項３】
前記ろ過助剤は、粒子径０．５μｍ〜５０μｍの粉末の金属酸化物であること、を特徴とする請求項１又は２記載の洗濯廃液処理装置。
【請求項４】
前記ろ過助剤は、前記洗濯廃液中に添加する濃度として１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの範囲で注入されること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の洗濯廃液処理装置。
【請求項５】
前記気液混合手段は、前記オゾンガスの気泡化を促進させる気泡化手段をさらに具備すること、を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の洗濯廃液処理装置。
【請求項６】
前記オゾン発生器と前記オゾン反応槽との間に、前記オゾンガスの流れを切り換えるバルブをさらに具備すること、を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の洗濯廃液処理装置。
【請求項７】
前記オゾン反応槽から排出された排出オゾンガスを、前記オゾン反応槽に戻すためのバルブをさらに具備すること、を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の洗濯廃液処理装置。
【請求項８】
原子力発電所の洗濯設備から排出される洗濯廃液が収集タンクに貯溜されるステップと、
この収集タンクから導入された洗濯廃液に予めろ過助剤を添加するステップと、
前記ろ過助剤を添加した洗濯廃液及び前記オゾンガスが少なくとも１槽のオゾン反応槽に導入されこの洗濯廃液とオゾンガスとを混合させて前記洗濯廃液に含入する有機物の酸化分解を促進させるステップと、
この酸化分解した洗濯廃液中の固形分がフィルタで除去されるステップと、
この固形分が除去された洗濯廃液が一時貯溜され環境に放出する前に水質チェックが行われるステップと、
前記オゾン反応槽において酸化分解に使用されなかったオゾンガスが失活用触媒を用いて分解されるステップと、
を有することを特徴とする洗濯廃液処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原子力発電所の洗濯設備に関連し、この設備に付属する洗濯廃液処理装置で使用するオゾンガスの効率的な利用を図ることを目的とする洗濯廃液処理装置及びその方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子力発電所においては、管理区域で着用された作業用衣類等は洗濯設備で洗濯される。この洗濯廃液の放射性核種濃度等を測定して十分に濃度が低いことを確認した後に、環境へ放出されている。この洗濯廃液の性状は、洗濯方法にもよるが、一般家庭で行われているように洗濯用洗剤を用いた水洗による洗濯が一般的である。洗濯廃液を環境へ放出するときに、上記放射性核種濃度の他に、ｐＨ、懸濁固形分（以下、ＳＳ分という。）濃度、化学的酸素要求量（以下、ＣＯＤという。）を放出基準値以下にする必要がある。ｐＨに関しては、一定の範囲内におさめる必要がある。
【０００３】
このために、原子力発電所内には洗濯設備が常設されており、作業用衣類を洗濯する洗濯機と洗濯廃液処理装置とを備えている。洗濯廃液処理装置は、主として廃液中に存在する放射性核種、ＳＳ分及びＣＯＤ成分を除去することを目的として設置されている。洗濯廃液中に存在する放射性核種は、クラッドと呼ばれる固形分に随伴しているものが大部分で、フィルタでろ過処理を行うことにより取り除くことができる。同様に、ＳＳ分についても放射性核種成分と同様にろ過処理で除去可能である。ＣＯＤ成分は洗剤として投入された界面活性剤が主である。その他、作業用衣類に付いた油脂類や人体からの皮脂成分等が含まれている。
【０００４】
これらのＣＯＤ成分を除去するために、従来から種々の処理方法及び装置が開発されてきた。ＣＯＤ成分は有機物であるため、活性炭に吸着して除去する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、過酸化水素等の酸化剤を添加してＣＯＤ成分を分解する方法が知られている（例えば、特許文献２参照）。また、低発泡性洗剤を使用することにより洗濯廃液そのものを蒸発蒸留する方法等が開発されてきた。最近では、オゾンガスの酸化力を利用したＣＯＤ成分の分解処理等が多く提案されている（例えば、非特許文献１参照）。このオゾンガスを利用した洗濯廃液の処理方法においては、洗濯廃液中に溶解したオゾンの分解力を高めるため、触媒を併用した方法も提案されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平０６−３３１７９２号公報
【特許文献２】特開平０７−０２７８９８号公報
【特許文献３】特開平０９−２５３６７２号公報
【非特許文献１】杉光英俊著、「オゾンの基礎と応用」、株式会社光琳、１９９６年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した従来のオゾンガスを利用した洗濯廃液の処理方法は、洗濯廃液中に溶解したオゾンの分解力を高めるため、触媒を併用した方法も提案されている。すなわち、オゾンガスを酸化剤とし、触媒能を有する粉末状の金属酸化物をろ過助剤とする洗濯廃液の処理が行われている。
【０００６】
しかし、このオゾンガスを利用する洗濯廃液処理装置においては、注入オゾンガスの約５０％が利用されずに廃棄されているという課題があった。このために、オゾンガスを酸化剤とする洗濯廃液中に含有する難ろ過性の固形分までは分解することができないため、オゾン処理後においてもろ過性は大きくは改善されない。このために、オゾン処理後の廃液中に含有する固形分を除去するフィルタの負荷が大きく、逆洗頻度が高まり、排出される廃液量が増大するという課題があった。
【０００７】
また、オゾンガスを酸化剤とする洗濯廃液の処理方法においては、オゾンの注入方法として例えばセラミックス製の散気筒や気液混合に使われるミキシングポンプ等を用いるが、これらのガス注入法では気泡径が大きいために気泡の液中での上昇速度が速く酸化剤として有効に使用されずに排気されてしまうという課題があった。
【０００８】
さらに、付帯設備である廃オゾン分解塔が大型になり易く、運転コストが上昇するという課題もあった。
【０００９】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、洗濯廃液に含入される有機物のオゾンガスによる酸化分解を効率的に行うことができる洗濯廃液処理装置及びその方法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】
【００１０】
上記目的を達成するため、本発明の洗濯廃液処理装置においては、原子力発電所の洗濯設備から排出される洗濯廃液が貯溜される収集タンクと、この収集タンクから導入された洗濯廃液に予めろ過助剤を添加するろ過助剤タンクと、オゾンガスを発生させるオゾン発生器と、前記ろ過助剤を添加した洗濯廃液及び前記オゾンガスが導入される少なくとも１台のオゾン反応槽と、このオゾン反応槽の内側又は外側に設けられ前記洗濯廃液と前記オゾンガスとを混合させて前記洗濯廃液に含入する有機物の酸化分解を促進させる気液混合手段と、この酸化分解した前記洗濯廃液中の固形分を除去するフィルタと、この固形分が除去された洗濯廃液が一時貯溜され環境に放出する前に水質チェックが行われるサンプルタンクと、前記オゾン反応槽において酸化分解に使用されなかったオゾンガスを分解する失活用触媒が充填されている廃オゾン分解塔と、を有することを特徴とするものである。
【００１１】
また、上記目的を達成するため、本発明の洗濯廃液処理方法においては、原子力発電所の洗濯設備から排出される洗濯廃液が収集タンクに貯溜されるステップと、この収集タンクから導入された洗濯廃液に予めろ過助剤を添加するステップと、前記ろ過助剤を添加した洗濯廃液及び前記オゾンガスが少なくとも１台のオゾン反応槽に導入されこの洗濯廃液とオゾンガスとを混合させて前記洗濯廃液に含入する有機物の酸化分解を促進させるステップと、この酸化分解した洗濯廃液中の固形分がフィルタで除去されるステップと、この固形分が除去された洗濯廃液が一時貯溜され環境に放出する前に水質チェックが行われるステップと、前記オゾン反応槽において酸化分解に使用されなかったオゾンガスが失活用触媒を用いて分解されるステップと、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の洗濯廃液処理装置及びその方法によれば、洗濯廃液に予めろ過助剤を添加し、オゾンガスを注入し洗濯廃液とオゾンガスとを混合させて、洗濯廃液に含入する有機物の効率的な分解を図り、さらに、反応時間を低減させて洗濯廃液処理時間の削減を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る洗濯廃液処理装置及びその方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１４】
図１は、本発明の第１の実施の形態の洗濯廃液処理装置を示す構成図であり、図２は、洗濯廃液処理装置の基本構成を示す構成図である。
【００１５】
最初に、図２を用いて洗濯廃液処理装置の基本構成について説明する。オゾンガスを用いた洗濯廃液処理装置は、洗濯機１から排出される洗濯廃液２が貯溜される収集タンク３を備えている。この貯溜された洗濯廃液２は、ポンプ１０を介してオゾン反応槽４に導入される。オゾン反応槽４においては、この洗濯廃液２は導入されたオゾンガス８と所定の時間反応して、洗濯廃液２中の有機物は酸化分解して固形分となる。この酸化分解した洗濯廃液２は、ポンプ１１を介してフィルタ５に導入され洗濯廃液２中にもともと含有する固形分と共に有機物が酸化分解して生成された固形分が除去される。また、この酸化分解した洗濯廃液である処理液３０はサンプルタンク６に一時貯溜される。このサンプルタンク６において、水質チェックが行われる。この水質チェックが行われた処理液３０は、ポンプ１２を介して環境に放出される。また、オゾン反応槽４において溶解せずに気中に排出された排出オゾンガス９は、廃オゾン分解塔７に導出される。この廃オゾン分解塔７には、セラミックス製基材の表面に金属酸化物等を担持したオゾン失活用触媒が充填されている。
【００１６】
このように構成された洗濯廃液処理装置において、洗濯廃液２は所定の時間オゾンガス８と反応して洗濯廃液２中の有機物が酸化分解して固形分となる。反応を終了した処理液は、フィルタ５を経由することにより固液分離して、溶液はサンプルタンク６に導出される。上記オゾン反応槽４において溶解せずに気中に排出された排出オゾンガス９は、廃オゾン分解塔７に導出される。この廃オゾン分解塔７において、セラミックス製基材の表面に金属酸化物等を担持したオゾン失活用触媒を用いて、酸化分解に使われなかった排出オゾンガス９は分解される。このオゾン失活用触媒はオゾン分解時に発生する熱等により劣化して廃棄物となる。
【００１７】
次に、図１を用いて本発明の第１の実施の形態の洗濯廃液処理装置について説明する。本図は、図２の基本構成にろ過助剤タンク１３を追加して設けたものであり、図２と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００１８】
図１に示すように、上記収集タンク３に貯溜された洗濯廃液２のろ過性を改善するために予めろ過助剤を添加するためにろ過助剤タンク１３が設置されている。ここで用いるろ過助剤は、金属酸化物の粉末で０．５μｍ〜５０μｍの粒子が望ましい。０．５μｍ未満の粒子の場合は洗濯廃液２中の固形分がフィルタ５においてろ過せずに通過する可能性が大となり、５０μｍを超える粒子の場合は、オゾン処理後の洗濯廃液２に含有する固形分を除去するフィルタ５の負荷が大きくなり、逆洗頻度が高まるからである。このために、金属酸化物の粉末は、実用的には０．５μｍ〜５０μｍの範囲の粒子が好ましい。
【００１９】
また、金属酸化物の種類としては鉄系、マンガン系や銅系の単一又は化合物でもよく、添加量は１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの範囲と成るように注入する。１ｐｐｍ未満の添加量の場合は洗濯廃液２中の固形分がフィルタ５においてろ過せずに通過する可能性が過大となり、１０００ｐｐｍを超える添加量の場合は、オゾン処理後の洗濯廃液２に含有する固形分を除去するフィルタ５の負荷が大きくなり、逆洗頻度が高まるからである。このために、金属酸化物の添加量は、実用的には１ｐｐｍ〜１０００ｐｐｍの範囲と成るように注入することが好ましい。
【００２０】
このように構成された洗濯廃液処理装置において、収集タンク３に貯溜された洗濯廃液２は、ヒータ１４で加温された後に、少なくとも１槽のオゾン反応槽４に供給されて分解される。ここでは、第１槽から第３槽のオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃを例示している。このオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃにおける液温は、５０℃〜８０℃に保持され、洗濯廃液２は所定のＣＯＤ濃度になるまで連続的にオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃに滞留する。オゾン処理された洗濯廃液２はオゾン処理水受タンク１７に導出される。このオゾン処理された洗濯廃液２はポンプ１１を介してフィルタ５に供給されて、もともと洗濯廃液２中に含有されていた固形分と共に有機物が酸化分解して生成された固形分が分離される。最終的には、フィルタ５を介して固液分離した処理液３０は、サンプルタンク６で水質のチェックが行われる。また、オゾン発生器１５において発生したオゾンガス８は、オゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃの底部に設置した気液混合手段である散気板又は散気筒１６に導入される。この散気板又は散気筒１６は、オゾンガス８の気泡を洗濯廃液２中に放出するために板状の構造又は筒状の構造で外面に多くの細孔が形成されるか又は多孔質材から構成される。この散気板又は散気筒１６の材質としては、セラミックス、ガラス、金属又はプラスチック等から選定される。
【００２１】
本実施の形態によれば、洗濯廃液に予めろ過助剤を添加し、オゾンガスを注入し洗濯廃液とオゾンガスとを混合させて、洗濯廃液に含入する有機物の効率的な分解を図り、さらに、反応時間を低減させて洗濯廃液処理時間の削減を図ることができる。従来の洗濯廃液処理装置においては、注入オゾンガスの約５０％が利用されずに廃棄されているが、本実施の形態によれば、注入オゾンの気泡化を促進することにより、液中での滞留時間を長くすることでき、オゾンガスの利用効率を大幅に高めることができる。
【００２２】
図３は、本発明の第２の実施の形態の洗濯廃液処理装置を示す構成図である。本図は、図１の洗濯廃液処理装置に散気板（筒）１６の代わりミキシングポンプ１８を設けたものであり、図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００２３】
本図に示すように、オゾン発生器１５において発生した供給オゾンガス８は、３槽のオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃの外側に設置した気液混合手段であるミキシングポンプ１８を介して洗濯廃液２中へ注入される。
【００２４】
本実施の形態によれば、気泡混合機であるミキシングポンプ１８を介してオゾンガス８を注入することにより洗濯廃液２とオゾンガス８との気液混合を促進し洗濯廃液２中に含入する有機物の効率的な分解を図り、反応時間を低下させることができる。すなわち、洗濯廃液２とオゾンガス８との気泡混合を促進することにより、ガスの利用効率を大幅に高めることができる。
【００２５】
図４は、本発明の第３の実施の形態の洗濯廃液処理装置を示す構成図である。本図は、図３の洗濯廃液処理装置のミキシングポンプ１８の他に微細気泡発生装置１９を設けたものであり、図３と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００２６】
本図に示すように、オゾン発生器１５において発生したオゾンガス８は、バルブ２０で分岐されて第１槽から第３槽のオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃに導入される。このミキシングポンプ１８のそれぞれの上流側に微細気泡発生装置１９が設置されている。この微細気泡発生装置１９を介してオゾンガス８がオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃに供給されることにより、オゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃ内の洗濯廃液２とオゾンガス８との気液混合が促進される。
【００２７】
すなわち、オゾン発生器１５において発生したオゾンガス８は、バルブ２０で分岐されて３塔のオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃに導入される。このミキシングポンプ１８それぞれの上流側には微細気泡発生装置１９が設置されている。この３台の微細気泡発生装置１９を介してオゾンガス８が供給されることにより、オゾン反応槽４内の洗濯廃液２とオゾンガス８との気液混合が促進される。
【００２８】
このように構成された洗濯廃液処理装置において、洗濯廃液中に注入したオゾンガス８の気泡径が微細のためにガス気泡は液中に長時間滞留する。このために、最初の段階では、図５の太線Ａが示すように、バルブ２０を操作して、第１槽のオゾン反応槽４ａにオゾンガス８が流れるように切り換えられる。オゾンガス８の気泡径が微細のために、ガス気泡は液中に長時間滞留する。次の段階では、図６の太線Ｂが示すように、バルブ２０を操作して、第２槽のオゾン反応槽４ｂにオゾンガス８が流れるように切り換えられる。
【００２９】
本実施の形態によれば、バルブ２０を操作して３塔のオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃにオゾンガス８が流れるように切り換えられる。このように、オゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃを切り換えてオゾンガスが滞りなく流れるよう調整することにより、オゾンガスの液中への溶解を加速させ、また、オゾンガスの気泡微細化により有機物分解の効率的利用を図り、反応時間を削減することができる。また、注入オゾンガスの気泡を微細化してガス表面積を増大させることにより、液中での滞留時間を長くすることでき、ガスの利用効率を大幅に高めることができる。さらに、このようなオゾンガスの注入点を切り換えることにより、１台のオゾン発生器１５で３槽のオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃへのオゾンガスの供給を賄うことができ、オゾン発生器１５の小型化も図ることができる。
【００３０】
図７は、本発明の第４の実施の形態の洗濯廃液処理装置を示す構成図である。本図は、図４の洗濯廃液処理装置の微細気泡発生装置１９の他にバルブ２２を設けたものであり、図４と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。
【００３１】
本図に示すように、オゾン反応槽４から排出された排出オゾンガス２１はバルブ２２を介して、オゾンを注入しているオゾン反応槽以外のオゾン反応槽４に戻して再利用することができる。
【００３２】
このように構成された洗濯廃液処理装置において、図８の太線Ｃが示すように、第１槽のオゾン反応槽４ａにオゾンガス８を注入している場合においては、バルブ２２を操作して排出オゾンガス２１の行き先を第２槽、第３槽のオゾン反応槽４ｂ,４ｃに切り換えることにより、排出オゾンガス２１を再利用することができる。上記ミキシングポンプ１８の吸入側はガスを定量吸い込むので、特にポンプ等を設置しなくとも排出オゾンガス２１をオゾン反応槽４ｂ, ４ｃに戻すことができる。
【００３３】
本実施の形態によれば、排出オゾンガス２１をオゾン反応槽４ａ,４ｂ,４ｃに戻すことにより洗濯廃液処理装置のオゾンガス使用量をさらに削減することができ、またバルブ２２を切り換えて排出オゾンガス２１を戻す流れを変えることによりオゾン発生装置１５の小型化を図ることができる。
【００３４】
さらに、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の各実施例、例えば第１の実施例の散気板等１６を第２、第３の実施例に使用することによってより気泡が小さくなる等、を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の第１の実施の形態の洗濯廃液処理装置を示す構成図。
【図２】洗濯廃液処理装置の基本構成を示す構成図。
【図３】本発明の第２の実施の形態の洗濯廃液処理装置を示す構成図。
【図４】本発明の第３の実施の形態の洗濯廃液処理装置を示す構成図。
【図５】図４の洗濯廃液処理装置におけるオゾン注入の実施例を示す構成図。
【図６】図４の洗濯廃液処理装置におけるオゾン注入の他の実施例を示す構成図。
【図７】本発明の第４の実施の形態の洗濯廃液処理装置を示す構成図。
【図８】図７の洗濯廃液処理装置における排出オゾンガスをオゾン反応槽に戻す実施例を示す構成図。
【符号の説明】
【００３６】
１…洗濯機、２…洗濯廃液、３…収集タンク、４, ４ａ,４ｂ,４ｃ…オゾン反応槽、５…フィルタ、６…サンプルタンク、７…廃オゾン分解塔、８…オゾンガス、９…排出オゾンガス、１０,１１,１２…ポンプ、１３…ろ過助剤タンク、１４…ヒータ、１５…オゾン発生器、１６…散気板又は散気筒、１７…オゾン処理水受タンク、１８…ミキシングポンプ、１９…微細気泡発生装置、２０,２２…バルブ、２１…排出オゾンガス、３０…処理液。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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