(57)【要約】【課題】乾燥装置から排出される粉体の水分含有率を安定に維持することが可能な廃液処理システムおよび廃液処理方法を提供する。【解決手段】実施形態によれば、廃液処理システムは、ホウ酸を含有する廃液を乾燥させて粉体に変化させる乾燥装置を備える。さらに、前記システムは、前記乾燥装置から排出された前記粉体を含む雰囲気の温度を計測する温度計測部を備える。さらに、前記システムは、前記温度計測部により計測された前記温度に基づいて、前記乾燥装置の乾燥処理を制御する制御部を備える。【選択図】図２
2013238417.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホウ酸を含有する廃液を乾燥させて粉体に変化させる乾燥装置と、
前記乾燥装置から排出された前記粉体を含む雰囲気の温度を計測する温度計測部と、
前記温度計測部により計測された前記温度に基づいて、前記乾燥装置の乾燥処理を制御する制御部と、
を備える廃液処理システム。
【請求項２】
前記制御部は、前記温度計測部により計測された前記温度に基づいて、前記乾燥装置に熱源として供給される蒸気の圧力、前記乾燥装置に供給される前記廃液の流量、および前記乾燥装置用のモータの回転速度の少なくともいずれかを制御する、
請求項１に記載の廃液処理システム。
【請求項３】
前記廃液処理システムはさらに、前記蒸気の圧力を調節するための圧力調節弁を備え、
前記制御部は、前記温度の計測値と設定値との偏差に基づいて、前記圧力の設定値を設定し、前記圧力の計測値と設定値との偏差に基づいて、前記圧力調節弁の弁開度指示値を設定する、
請求項２に記載の廃液処理システム。
【請求項４】
前記廃液処理システムはさらに、前記廃液の流量を調節するための流量調節弁を備え、
前記制御部は、前記温度の計測値と設定値との偏差に基づいて、前記流量の設定値を設定し、前記流量の計測値と設定値との偏差に基づいて、前記流量調節弁の弁開度指示値を設定する、
請求項２に記載の廃液処理システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記温度の計測値と設定値との偏差に基づいて、前記モータの回転速度の設定値を設定し、
前記廃液処理システムはさらに、前記モータの回転速度を前記設定値に調節するインバータを備える、
請求項２に記載の廃液処理システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記温度の計測値と設定値との偏差の絶対値を減少させるように、前記乾燥処理を制御する、請求項１から５のいずれか１項に記載の廃液処理システム。
【請求項７】
前記制御部は、前記粉体の水分含有率が１０重量％以下になるように、前記乾燥処理を制御する、請求項１から６のいずれか１項に記載の廃液処理システム。
【請求項８】
ホウ酸を含有する廃液を乾燥させる乾燥装置により、前記廃液を乾燥させて粉体に変化させ、
前記乾燥装置から排出された前記粉体を含む雰囲気の温度を計測し、
計測された前記温度に基づいて、前記乾燥装置の乾燥処理を制御する、
廃液処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、廃液処理システムおよび廃液処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
原子炉等において発生する廃液の処理方法として、セメントによる固化技術が知られている。しかしながら、廃液がホウ酸を含有する場合には、ホウ酸によりセメントの固化反応が抑制されるという問題がある。そのため、この場合には、廃液中のホウ酸の化学形態を変えた後に、廃液を乾燥装置により乾燥させて粉体化し、乾燥粉体をセメントで固化することとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３４５４４０号公報
【特許文献２】特開２０１０−２３７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ホウ酸を含有する廃液の処理では、乾燥装置に供給される廃液の流量が急激に変動すると、水分含有率の高い粉体が乾燥装置から排出され、粉体の移送等の取扱が困難となる可能性がある。また、廃液の供給流量の変動だけでなく、乾燥装置の加熱性能の変化や廃液の濃度変化も、粉体の水分含有率に影響を与えうる。
【０００５】
そこで、本発明は、乾燥装置から排出される粉体の水分含有率を安定に維持することが可能な廃液処理システムおよび廃液処理方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一の実施形態による廃液処理システムは、ホウ酸を含有する廃液を乾燥させて粉体に変化させる乾燥装置を備える。さらに、前記システムは、前記乾燥装置から排出された前記粉体を含む雰囲気の温度を計測する温度計測部を備える。さらに、前記システムは、前記温度計測部により計測された前記温度に基づいて、前記乾燥装置の乾燥処理を制御する制御部を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１実施形態の廃液処理方法の流れを示すフローチャートである。
【図２】第１実施形態の廃液処理システムの構成を示す概略図である。
【図３】第１実施形態の廃液処理システムの制御部の構成を示すブロック図である。
【図４】第１実施形態の粉体排出部温度の時間変化の例を示したグラフである。
【図５】第１実施形態の粉体排出部温度と粉体の水分含有率との関係を示したグラフである。
【図６】第２実施形態の廃液処理システムの構成を示す概略図である。
【図７】第３実施形態の廃液処理システムの構成を示す概略図である。
【図８】第３実施形態の乾燥装置の構造を示す断面図である。
【図９】第３実施形態の乾燥装置の構造を示す断面図である。
【図１０】第３実施形態のモータ回転数と粉体の水分含有率との関係を示したグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【０００９】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態の廃液処理方法の流れを示すフローチャートである。
【００１０】
本実施形態の廃液処理方法ではまず、ホウ酸を含有する廃液を前処理し撹拌する（ステップＳ１）。次に、廃液を乾燥装置に移送する（ステップＳ２）。次に、廃液を乾燥装置により乾燥させ粉体化する（ステップＳ３）。次に、乾燥装置から乾燥粉体を排出する（ステップＳ４）。次に、乾燥粉体をセメントにより固化する（ステップＳ５）。
【００１１】
本発明者らの鋭意検討の結果、乾燥装置から排出された粉体の水分含有率は、乾燥装置の粉体排出部付近の雰囲気温度、すなわち、乾燥装置から排出された粉体を含む雰囲気の温度と相関があることが分かった（以下、この温度を「粉体排出部温度」と呼ぶ）。図５は、第１実施形態の粉体排出部温度と粉体の水分含有率との関係を示したグラフである。図５に示すように、粉体の水分含有率は、粉体排出部温度の低下に伴い増加し、逆に粉体排出部温度の上昇に伴い減少する。
【００１２】
乾燥装置内で粉体の乾燥状態が変動すると、粉体排出部温度が変動して、水分含有率の高い粉体が乾燥装置から排出されることがあり、その結果、粉体の移送等の取扱が困難となる可能性がある。そこで、本実施形態では、粉体排出部温度が一定となるように乾燥装置の乾燥処理を制御することで、粉体の水分含有率を安定化させる。
【００１３】
具体的には、ステップＳ４にて粉体排出部温度を計測し、この温度が一定となるようにステップＳ２やステップＳ３を実施する。すなわち、粉体排出部温度の計測結果を、ステップＳ２やステップＳ３にフィードバックする（ステップＳ６）。このフィードバック制御では、例えば、乾燥装置に供給する熱源蒸気や廃液の条件や、乾燥装置の動作条件を制御する。フィードバック制御の詳細については、本実施形態や、後述の第２および第３実施形態で説明する。
【００１４】
図２は、第１実施形態の廃液処理システムの構成を示す概略図である。
【００１５】
図２の廃液処理システムは、前処理タンク１と、撹拌機２と、濃縮廃液供給タンク３と、撹拌機４と、濃縮廃液供給ポンプ５と、ヘッドタンク６と、乾燥装置７と、蒸気ジャケット８と、温度計測部の例である温度伝送器９と、流量調節弁１０と、圧力調節弁１１と、弁開度調節器１２と、弁開度調節器１３と、制御部１４とを備えている。
【００１６】
図２の廃液処理システムではまず、ホウ酸を含有する廃液を、前処理タンク１に収容する。次に、前処理タンク１にて廃液を前処理し、撹拌機２により撹拌する。次に、前処理された廃液を濃縮廃液供給タンク３に移送し、撹拌機４により撹拌する。次に、この廃液を、濃縮廃液供給ポンプ５により、ヘッドタンク６を介して乾燥装置７に移送する。この際、乾燥装置７に移送する廃液の流量は、流量調節弁１０と弁開度調節器１２により調節される。
【００１７】
次に、乾燥装置７が、廃液を乾燥させて粉体に変化させ、粉体を排出する。乾燥装置７から排出された粉体は、下流へと移送され、セメントにより固化される。
【００１８】
ここで、乾燥装置７における乾燥処理について詳細に説明する。
【００１９】
乾燥装置７は、その周囲に蒸気ジャケット８を備えている。乾燥装置７は、蒸気ジャケット８に供給される蒸気を熱源とする熱交換により、廃液を加熱して乾燥させる。蒸気ジャケット８に供給される蒸気量は、圧力調節弁１１と弁開度調節器１３によりこの蒸気の圧力（以下「熱源蒸気圧力」と呼ぶ）を調節することで制御される。
【００２０】
また、乾燥装置７の粉体排出部付近には、温度伝送器９が設置されている。温度伝送器９は、粉体排出部温度を所定のサンプリング周期で計測し、粉体排出部温度の測定値ＰＶTを制御部１４に提供する。制御部１４は、粉体排出部温度の測定値ＰＶTと設定値ＳＶTとの偏差ΔT（＝ＰＶT−ＳＶT）を演算し、ＰＩＤ演算により偏差ΔTの絶対値が減少するように圧力調節弁１１の弁開度指示値ＭＶVを設定し発信する。例えば、ＰＶTがＳＶTよりも低い場合には、弁開度を増加させる弁開度指示値ＭＶVが発信される。その結果、熱源蒸気圧力が上昇し、乾燥装置７での熱交換量が増加し、粉体排出部温度が上昇することとなる。
【００２１】
このように、本実施形態の制御部１４は、温度伝送部９により計測された粉体排出部温度（測定値ＰＶT）に基づいて、熱源蒸気圧力を制御する。このような制御は例えば、制御部１４を図３のように構成することで実現可能である。図３は、第１実施形態の廃液処理システムの制御部１４の構成を示すブロック図である。
【００２２】
図３の制御部１４は、温度ＰＶ値発信部２１と、温度偏差演算部２２ａおよび圧力ＭＶ値発信部２２ｂを有する温度調節器２２と、上下限リミット部２３と、圧力ＳＶ値発信部２４と、圧力偏差演算部２５ａおよび弁開度ＭＶ値発信部２５ｂを有する圧力調節器２５と、弁開度ＭＶ値受信部２６とを備えている。
【００２３】
図３の制御部１４ではまず、温度調節器２２が、温度伝送器９により計測された粉体排出部温度の測定値ＰＶTを、温度ＰＶ値発信部２１から所定のサンプリング周期で取り込む。次に、温度偏差演算部２２ａが、粉体排出部温度の測定値ＰＶTと設定値ＳＶTとの偏差ΔTを演算し、圧力ＭＶ値発信部２２ｂが、偏差ΔTの絶対値を減少させるように熱源蒸気圧力の指令値ＭＶPを設定し発信する。
【００２４】
次に、上下限リミット部２３が、指令値ＭＶPが所定の圧力範囲内となるように、指令値ＭＶPを制限する。その結果、圧力ＳＶ値発信部２４により、指令値ＭＶPから熱源蒸気圧力の設定値ＳＶPが設定されて発信され、圧力調節器２５に取り込まれる。
【００２５】
次に、圧力偏差演算部２５ａが、熱源蒸気圧力の測定値ＰＶPを取得した後、熱源蒸気圧力の測定値ＰＶPと設定値ＳＶPとの偏差ΔP（＝ＰＶP−ＳＶP）を演算し、弁開度ＭＶ値発信部２５ｂが、偏差ΔPの絶対値を減少させるように弁開度指示値ＭＶVを設定し発信する。次に、弁開度ＭＶ値受信部２６が、弁開度指示値ＭＶVを弁開度調節器１３に発信し、圧力調節弁１１の弁開度を調節する。
【００２６】
このように、制御部１４は、熱源蒸気圧力の調節により粉体排出部温度を制御することで、粉体の水分含有率を安定化させる。
【００２７】
図４は、第１実施形態の粉体排出部温度の時間変化の例を示したグラフである。
【００２８】
曲線Ａは、本実施形態による温度制御を行った場合の、粉体排出部温度の温度変化を示す。一方、曲線Ｂは、本実施形態による温度制御を行わなかった場合の、粉体排出部温度の温度変化を示す。
【００２９】
本実施形態によれば、曲線Ａで示すように、粉体排出部温度を設定値の±３℃以内に維持することができ、粉体排出部温度を安定に制御できることが確認できた。さらには、乾燥装置７から排出される粉体の水分含有率を、安定に維持できることが確認できた。曲線Ａの場合、粉体の水分含有率は約７重量％となり、粉体の取扱性は良好であった。
【００３０】
なお、本実施形態による温度制御は、粉体の水分含有率が例えば１０重量％以下になるように行うことが望ましい。その結果、粉体が乾いた状態となり、粉体の移送等の取扱が容易になる。
【００３１】
以上のように、本実施形態では、温度伝送部９により計測された粉体排出部温度に基づいて、乾燥装置７の乾燥処理を制御する。具体的には、粉体排出部温度の測定値ＰＶTと設定値ＳＶTとの偏差ΔTの絶対値を減少させるように、蒸気ジャケット８に供給する蒸気の圧力を制御する。これにより、乾燥装置７から排出される粉体の水分含有率を安定に維持することが可能となる。
【００３２】
（第２実施形態）
図６は、第２実施形態の廃液処理システムの構成を示す概略図である。
【００３３】
図６の廃液処理システムでは、温度伝送部９により計測された粉体排出部温度に基づいて、ヘッドタンク６から乾燥装置７に供給される廃液の流量（以下「廃液供給流量」と呼ぶ）を調節する。
【００３４】
本実施形態では、ヘッドタンク６内の廃液の水頭圧を用いた重力移送方式により、乾燥装置７に廃液を供給する。具体的には、ヘッドタンク６から濃縮廃液供給タンク４へ戻る配管の経路上に流量調節弁１０を配置し、この流量調節弁１０の開度調整により水頭圧を調整することで、乾燥装置７に供給する廃液の廃液供給流量を調節する。これは、ホウ酸を含有する廃液がスラリー流体であるため、スラリー流体を一定の流量で乾燥装置７に給液する対策として実施している。
【００３５】
温度伝送部９は、第１実施形態と同様に、粉体排出部温度を所定のサンプリング周期で計測し、粉体排出部温度の測定値ＰＶTを制御部１４に提供する。制御部１４は、粉体排出部温度の測定値ＰＶTと設定値ＳＶTとの偏差ΔTを演算し、ＰＩＤ演算により偏差ΔTの絶対値が減少すように流量調節弁１０の弁開度指示値ＭＶVを設定し発信する。例えば、ＰＶTがＳＶTよりも低い場合には、弁開度を増加させる弁開度指示値ＭＶVが発信される。その結果、水頭圧が低下し、廃液供給流量が減少し、乾燥装置７で単位時間内に加熱される廃液量が減少するため、粉体排出部温度が上昇することとなる。
【００３６】
なお、このような制御は例えば、図３の制御部１４の圧力ＳＶ値発信部２４や圧力調節器２５を、廃液供給流量を取り扱う流量ＳＶ値発信部や流量調節器に置き換えることで実現可能である。この場合、弁開度ＭＶ値受信部２６は、流量調節弁１０と弁開度調節器１２を制御対象とする。
【００３７】
ここで、図６に示す復水器３１について説明する。
【００３８】
乾燥装置７で廃液を乾燥する際、廃液から除去された水分は復水器３１に供給され凝縮される。第１実施形態のように熱源蒸気圧力を上昇させて熱源蒸気量を増加させる場合には、復水器３１内に水分と共に持ち込まれる粉体の量が増加する。これを防止するため、第１実施形態は第２実施形態と組み合わせて実施してもよい。具体的には、粉体排出部温度の測定値ＰＶTが閾値よりも低い場合には、熱源蒸気圧力の調節により粉体排出部温度を制御し、粉体排出部温度の測定値ＰＶTが閾値よりも高い場合には、復水器３１内への粉体の持ち込みを防止するため、廃液供給流量の調節により粉体排出部温度を制御してもよい。
【００３９】
以上のように、本実施形態では、温度伝送部９により計測された粉体排出部温度に基づいて、乾燥装置７に供給される廃液の流量を制御する。これにより、第１実施形態と同様に、乾燥装置７から排出される粉体の水分含有率を安定に維持することが可能となる。
【００４０】
（第３実施形態）
図７は、第３実施形態の廃液処理システムの構成を示す概略図である。
【００４１】
本実施形態の乾燥装置７は、縦置遠心薄膜式乾燥装置である。乾燥装置７の詳細な構造を、図８と図９に示す。図８と図９は、第３実施形態の乾燥装置７の構造を示す断面図である。図９は、図８のＡ−Ａ’線に沿った断面図に相当する。
【００４２】
本実施形態の乾燥装置７は、図８と図９に示すように、乾燥装置本体胴４３と、主軸４４と、ブレード４５とを備えている。
【００４３】
乾燥装置７内に供給された廃液は、乾燥装置本体胴４３の内面を自然流下し、蒸気ジャケット８に供給される蒸気との熱交換により乾燥される。ブレード４５は、主軸４４に取り付けられており、主軸４４と共に回転する。ブレード４５は、この回転により、乾燥装置本体胴４３の内面を自然流下する廃液を薄膜化し、さらに、乾燥装置本体胴４３の内面に析出した粉体の掻き取りを行っている。なお、主軸４４の回転動作は、図７に示すモータ４１により制御され、モータ４１の回転数（以下「モータ回転数」と呼ぶ）は、図７に示すインバータ４２により調節される。
【００４４】
図１０は、第３実施形態のモータ回転数と粉体の水分含有率との関係を示したグラフである。曲線Ｄ、Ｅはそれぞれ、廃液供給流量がＲ1、Ｒ2（Ｒ1＜Ｒ2）の場合のモータ回転数と粉体の水分含有率との関係を示している。
【００４５】
本発明者らの鋭意検討の結果、モータ回転数と水分含有率との間には相関があり、モータ回転数が増加するほど水分含有率が少なくなることが分かった（図１０参照）。
【００４６】
そこで、本実施形態の制御部１４は、粉体排出部温度の測定値ＰＶTと設定値ＳＶTとの偏差ΔTを演算し、ＰＩＤ演算により偏差ΔTの絶対値が減少するようにモータ回転数の設定値を設定し発信する。そして、インバータ４２は、モータ４１の回転数をこの設定値に調節する。例えば、ＰＶTがＳＶTよりも低い場合には、モータ回転数を増加させる設定値が発信され、その結果、モータ４１の回転数が増加し、粉体排出部温度が上昇することとなる。
【００４７】
以上のように、本実施形態では、温度伝送部９により計測された粉体排出部温度に基づいて、乾燥装置７用のモータ４１の回転速度（回転数）を制御する。これにより、第１および第２実施形態と同様に、乾燥装置７から排出される粉体の水分含有率を安定に維持することが可能となる。また、第３実施形態によれば、弁１０、１１ではなくモータ４１の制御により、粉体の水分含有率を安定に維持することが可能となる。
【００４８】
なお、第１から第３実施形態の温度制御は、これらのうちの２つ以上を組み合わせて実施してもよい。例えば、粉体排出部温度に基づいて、熱源蒸気圧力と廃液供給流量とモータ回転数の３つを調節してもよい。また、第２実施形態で復水器３１を例に説明したように、粉体排出部温度の温度域に応じて、これら３つの量のいずれを調節するかを変更するようにしてもよい。
【００４９】
以上、第１から第３実施形態について説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することを意図したものではない。これらの実施形態は、その他の様々な形態で実施することができる。また、これらの実施形態に対し、発明の要旨を逸脱しない範囲内で、種々の省略、置換、変更を行うことにより、様々な変形例を得ることもできる。これらの形態や変形例は、発明の範囲や要旨に含まれており、特許請求の範囲及びこれに均等な範囲には、これらの形態や変形例が含まれる。
【符号の説明】
【００５０】
１：前処理タンク、２：撹拌機、３：濃縮廃液供給タンク、４：撹拌機、
５：濃縮廃液供給ポンプ、６：ヘッドタンク、７：乾燥装置、８：蒸気ジャケット、
９：温度伝送器、１０：流量調節弁、１１：圧力調節弁、
１２：弁開度調節器、１３：弁開度調節器、１４：制御部、
２１：温度ＰＶ値発信部、２２：温度調節器、
２２ａ：温度偏差演算部、２２ｂ：圧力ＭＶ値発信部、２３：上下限リミット部、
２４：圧力ＳＶ値発信部、２５：圧力調節器、
２５ａ：圧力偏差演算部、２５ｂ：弁開度ＭＶ値発信部、
２６：弁開度ＭＶ値受信部、３１：復水器、４１：モータ、４２：インバータ、
４３：乾燥装置本体胴、４４：主軸、４５：ブレード
【図１】
2013238417.tif 000003
【図２】
2013238417.tif 000004
【図３】
2013238417.tif 000005
【図４】
2013238417.tif 000006
【図５】
2013238417.tif 000007
【図６】
2013238417.tif 000008
【図７】
2013238417.tif 000009
【図８】
2013238417.tif 000010
【図９】
2013238417.tif 000011
【図１０】
2013238417.tif 000012