(57)【要約】【課題】固化処理後の膨張を防ぐことが可能な固化体が得られ、固化体の安全な管理が可能な硫酸塩含有液の処理装置及び硫酸塩含有液の処理方法を提供すること。【解決手段】本発明の硫酸塩含有液の処理装置１は、硫酸塩含有液を濃縮して濃縮物を得る濃縮部１２と、濃縮物と当該濃縮物を固化させる固化材とを混練して硬化物とする混練部１４と、混練部１４に固化材を供給する固化材供給部１６と、固化物中の硫酸塩含有量が当該固化物中の水分に対する飽和溶解度以下となるように、混練部に対する濃縮物の供給量を制御する制御部１８とを備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
硫酸塩含有液を濃縮して濃縮物を得る濃縮部と、
前記濃縮物と当該濃縮物を固化させる固化材とを混練して硬化物とする混練部と、
前記混練部に固化材を供給する固化材供給部と、
前記固化物中の硫酸塩含有量が当該固化物中の水分に対する飽和溶解度以下となるように、前記混練部に対する前記濃縮物の供給量を制御する制御部とを備えたことを特徴とする硫酸塩含有液の処理装置。
【請求項２】
前記混練部に混練水を供給する混練水供給部を備えた、請求項１に記載の硫酸塩含有液の処理装置。
【請求項３】
前記濃縮物がスラリーである、請求項１又は請求項２に記載の硫酸塩含有液の処理装置。
【請求項４】
前記濃縮物が粉体である、請求項１又は請求項２に記載の硫酸塩含有液の処理装置。
【請求項５】
前記硫酸塩含有液中の硫酸塩含有量を測定する硫酸塩含有量測定部を備えた、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の硫酸塩含有液の処理装置。
【請求項６】
前記濃縮物中の硫酸塩含有量を測定する硫酸塩含有量測定部を備えた、請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の硫酸塩含有液の処理装置。
【請求項７】
前記硫酸塩含有量測定部は、前記硫酸塩含有液の電気伝導度及び前記硫酸塩含有液中の微粒子に基づいて前記硫酸塩含有量を測定する、請求項５又は請求項６に記載の硫酸塩含有液の処理装置。
【請求項８】
硫酸塩含有液を濃縮して濃縮物とする濃縮工程と、
前記濃縮物と当該濃縮物を固化させて固化物とする固化材とを、前記固化物中に含まれる硫酸塩の含有量が、前記固化物中に含まれる水分に対する飽和溶解度以下となるように、前記濃縮物と前記固化材とを混練する混練工程とを含むことを特徴とする、硫酸塩含有液の処理方法。
【請求項９】
前記濃縮物の供給量を制御して前記固化物中に含まれる硫酸塩の含有量を、前記固化物中に含まれる水分に対する飽和溶解度以下とする、請求項８に記載の硫酸塩含有液の処理方法。
【請求項１０】
前記濃縮物に供給する混練水の供給量を制御して前記固化物中に含まれる硫酸塩の含有量を、前記固化物中に含まれる水分に対する飽和溶解度以下とする、請求項８に記載の硫酸塩含有液の処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、硫酸塩を含有する廃液などの硫酸塩含有液の処理装置及び硫酸塩含有液の処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、原子力発電所などから排出される放射性廃棄物を含有する廃液を濃縮して得られる乾燥廃棄物を、水硬化性の固化材を用いて固化する粉体廃棄物の固化方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この粉体廃棄物の固化方法では、粉体廃棄物に含まれる硫酸ナトリウムと水とを予め水和反応させて水和物とした後に、水硬化性の固化材で粉体廃棄物を固化するので、固化時の無水硫酸ナトリウムの水和反応に基づく発熱及び膨潤などを防ぐことが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６０−１７９６９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の硫酸塩含有液の処理方法では、被処理液中の硫酸塩濃度が高い場合には、硫酸塩含有液の濃縮物の固化処理中に必ずしも十分に硫酸塩を水和物とすることができず、固化処理後に固化体が膨張して固化体の収容容器が変形するなどの不具合が発生し、固化体の安全な管理が困難となる場合があった。
【０００５】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、固化処理後の膨張を防ぐことが可能な固化体が得られ、固化体の安全な管理が可能な硫酸塩含有液の処理装置及び硫酸塩含有液の処理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】
【０００６】
本発明の硫酸塩含有液の処理装置は、硫酸塩含有液を濃縮して濃縮物を得る濃縮部と、前記濃縮物と当該濃縮物を固化させる固化材とを混練して硬化物とする混練部と、前記混練部に固化材を供給する固化材供給部と、前記固化物中の硫酸塩含有量が当該固化物中の水分に対する飽和溶解度以下となるように、前記混練部に対する前記濃縮物の供給量を制御する制御部とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
この硫酸塩含有液の処理装置によれば、固化物中に含まれる硫酸塩が固化物中で溶解するので、固化処理後の固化物中の硫酸塩無水物に基づく固化処理後の固化物の膨張を防ぐことが可能となる。これにより、硫酸塩含有液の処理装置は、固化体の安全な管理が可能となる。
【０００８】
本発明の硫酸塩含有液の処理装置においては、前記混練部に混練水を供給する混練水供給部を備えることが好ましい。この構成により、混練水の供給により固化物中の水分の調製が容易となる。
【０００９】
本発明の硫酸塩含有液の処理装置においては、前記濃縮物がスラリーであることが好ましい。この構成により、濃縮部における硫酸塩含有液の濃縮量を低減することができるので、硫酸塩含有量の処理時間を短縮することが可能となる。
【００１０】
本発明の硫酸塩含有液の処理装置においては、前記濃縮物が粉体であることが好ましい。この構成により、硫酸塩を粉体にしてから処理するので、硫酸塩含有液の処理が容易となる。
【００１１】
本発明の硫酸塩含有液の処理装置においては、前記硫酸塩含有液中の硫酸塩含有量を測定する硫酸塩含有量測定部を備えたことが好ましい。この構成により、硫酸塩含有液中の硫酸塩に基づいて固化物中の水分量を制御できるので、硫酸塩含有量の調整が容易となり、硫酸塩含有液の連続処理が可能となる。
【００１２】
本発明の硫酸塩含有液の処理装置においては、前記濃縮物中の硫酸塩含有量を測定する硫酸塩含有量測定部を備えたことが好ましい。この構成により、濃縮物中の硫酸塩含有量を測定するので、硫酸塩含有量の測定精度が向上する。
【００１３】
本発明の硫酸塩含有液の処理装置においては、前記硫酸塩含有量測定部は、前記硫酸塩含有液の電気伝導度及び前記硫酸塩含有液中の微粒子に基づいて前記硫酸塩含有量を測定することが好ましい。この構成により、硫酸含有量の測定精度が向上する。
【００１４】
本発明の硫酸塩含有液の処理方法は、硫酸塩含有液を濃縮して濃縮物とする濃縮工程と、前記濃縮物と当該濃縮物を固化させて固化物とする固化材とを、前記固化物中に含まれる硫酸塩の含有量が、前記固化物中に含まれる水分に対する飽和溶解度以下となるように、前記濃縮物と前記固化材とを混練する混練工程とを含むことを特徴とする。
【００１５】
この硫酸塩含有液の処理方法によれば、固化物中に含まれる硫酸塩が固化物中で溶解するので、固化処理後の固化物中の硫酸塩無水物に基づく固化処理後の固化物の膨張を防ぐことが可能となる。これにより、硫酸塩含有液の処理方法は、固化体の安全な管理が可能となる。
【００１６】
本発明の硫酸塩含有液の処理方法においては、前記濃縮物の供給量を制御して前記固化物中に含まれる硫酸塩の含有量を、前記固化物中に含まれる水分に対する飽和溶解度以下とすることが好ましい。この方法により、固化物中に含まれる水分量の制御が容易となる。
【００１７】
本発明の硫酸塩含有液の処理方法においては、前記濃縮物に供給する混練水の供給量を制御して前記固化物中に含まれる硫酸塩の含有量を、前記固化物中に含まれる水分に対する飽和溶解度以下とすることが好ましい。この方法により、固化物中に含まれる水分量の制御が容易となる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、固化処理後の膨張を防ぐことが可能な固化体が得られ、固化体の安全な管理が可能な硫酸塩含有液の処理装置及び硫酸塩含有液の処理方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置の概略図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置の相対湿度と温度との関係を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置における混練後の固化材中における硫酸塩の説明図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置における混練後の固化材中における硫酸塩の説明図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置における混練後の固化材中における硫酸塩の説明図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の固化体における硫酸塩の溶解度と混練時の温度とを示す図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置の他の例を示す模式図である。
【図６】図６は、図６は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置の別の例を示す模式図である。
【図７】図７は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について、添付図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、適宜変更して実施可能である。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置１の概略図である。図１に示すように、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置１は、原子力発電所などから排出される放射性廃棄物含有液などの硫酸塩含有液と、この硫酸塩含有液を固化する固化材とを混練して固化物として処理するものである。本実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置１は、硫酸塩含有液を貯留する貯留部１１と、この廃液貯留部１１の後段に設けられた濃縮部１２と、この濃縮部１２の後段に設けられた濃縮物供給部１３と、この濃縮物供給部１３の後段に設けられた混練部１４とを備える。
【００２２】
貯留部１１は、原子力発電所などから排出された硫酸塩含有液を貯留する。また、貯留部１１は、貯留した硫酸塩含有液を濃縮部１２に向けて供給する。濃縮部１２は、硫酸塩含有液を濃縮して濃縮物とする。また、濃縮部１２は、硫酸塩含有液の濃縮物を濃縮物供給部１３に向けて供給する。濃縮物供給部１３は、濃縮部１２から供給された硫酸塩含有液の濃縮物を貯留する。また、濃縮物供給部１３は、硫酸塩含有液を混練部１４に向けて供給する。
【００２３】
また、硫酸塩含有液の処理装置１は、混練部１４に混練水を供給する混練水供給部１５と、混練部１４に固化材を供給する固化材供給部１６と、貯留部１４に貯留された硫酸塩含有液中の硫酸塩の濃度を測定する硫酸塩濃度測定部１７と、混練部１４に供給される硫酸塩含有液の濃縮物の供給量、混練水の供給量及び固化材の供給量を制御する制御部１８とを備える。混練水供給部１５は、例えば、上水などの濃縮物と固化材との混練に用いられる混練水を混練部１４に向けて供給する。固化材供給部１６は、例えば、セメント固化材などの濃縮物の固化に用いられる固化材を混練部に向けて供給する。
【００２４】
硫酸塩濃度測定部１７は、例えば、硫酸塩含有液中の浮遊物質及び懸濁物質（ＳＳ：Suspended Solid）を測定する濁度計及び硫酸塩含有液の電気伝導度（ＥＣ：electrical conductivity）を測定する電気伝導度計を備える。硫酸塩濃度測定部１７は、濁度計及び電気伝導度計によって測定された硫酸塩含有液中の硫酸塩濃度を測定し、測定した硫酸塩濃度を制御部１８に出力する。なお、硫酸塩濃度測定部１７における硫酸塩濃度の測定は、例えば、イオン選択電極法、炎光光度計法を用いて実施することも可能である。
【００２５】
制御部１８は、例えば、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）、ＲＡＭ（Random  Access  Memory）などの汎用又は専用のコンピュータ及びこのコンピュータ上で動作するプログラムを利用して実現することができる。制御部１８は、濃縮物供給部１３を介して、濃縮物供給部１３から混練部１４への濃縮物の供給量を制御する。また、制御部１８は、混練水供給部１５を介して、混練水供給部１５から混練部１４への混練水の供給量を制御する。さらに、制御部１８は、固化材供給部１６を介して、固化材供給部１６から混練部１４への固化材の供給量を制御する。本実施の形態では、制御部１８は、固化体中の水分に対して固化体中の硫酸塩含有量が飽和溶解度以下となるように濃縮物供給部１３及び混練水供給部１５から混練部１４への濃縮物の供給量及び混練水の供給量を制御する。このように制御部１８が濃縮物又は混練水の供給量を制御することにより、詳細については後述するように、固化体の保管時における膨張を防ぐことが可能となる。また、制御部１８は、固化体の保管時における膨張をより確実に防ぐ観点から、濃縮物の供給量及び混練水の供給量を、固化体中における水分に対する硫酸塩の含有量に対して、飽和溶解度以下とすることが好ましく、固化材と水の反応を考慮して飽和溶解度の８０％以下の硫酸塩濃度とすることがより好ましい。
【００２６】
ここで、図２を参照して、本実施の形態における硫酸塩含有液の処理装置における硫酸塩の状態変化について詳細に説明する。図２は、本実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置の相対湿度と温度との関係を示す図である。
【００２７】
図２に示すように、本実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置では、混練部１４で固化された固化材中に含まれる硫酸塩は、混練時の固化体作成時の温度（例えば、５０℃）から冷却されて、保管時の温度（例えば、２０℃）で保管されている最中に硫酸塩の水和物に変化する。これにより、図２の点Ｐ１から点Ｐ２に示すように、固化材中に含まれる硫酸塩が、硫酸塩の無水塩から水和物となる領域に変化し、固化体の体積が変化する。
【００２８】
図３Ａ〜図３Ｃは、本実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置１における混練後の固化材中における硫酸塩の説明図である。図３Ａ〜図３Ｃに示すように、混練後の固化体２０中における硫酸塩は、無水硫酸ナトリウム２１などの塊状の無水塩として存在する。そして、この固化体２０中では、混練後に冷却された後に、固化体２０中に含まれる硫酸塩無水物が水和した硫酸塩水和物２２が生じると共に、固化体の保管温度の変化に伴い、固化体中に存在する硫酸塩の水和数が変化する。その結果、硫酸塩と水和していない水は、流動性のある液体として固化体２０の細孔内に流動的に存在している状態となると共に、硫酸塩と水和反応した水は、固化体２０の細孔内の形状とは関係なく、硫酸塩の水和物としての自形を有する固体２３として析出する。したがって、保管温度の変化に伴い硫酸塩の水和数が変化すると、固化体２０の細孔形状とは関係ない硫酸塩水和物（例えば、硫酸塩十水和物）の結晶が成長するので、固化体２０が膨張する。
【００２９】
そこで、本実施の形態では、固化体中に含まれる硫酸塩の含有量が予め固化体中で飽和溶解度以下となるようにする。これにより、固化体中における硫酸塩無水物の存在を防ぐことができるだけでなく、混練後の固化体中に析出する硫酸塩が硫酸塩水和物となるので、上述した硫酸塩無水物の存在に基づく固化体の膨張を防ぐことが可能となる。
【００３０】
図４は、本実施の形態に係る硫酸塩含有液の固化体における硫酸塩の溶解度と混練時の温度とを示す図である。なお、図４に示す例では、硫酸塩として硫酸ナトリウムを用いた例について示している。
【００３１】
図４に示すように、本実施の形態では、混練部１４で固化体中の硫酸ナトリウムの含有量が固化体中の水分に対する飽和溶解度以下となるようにして、濃縮物と固化材とを所定温度で混合する。これにより、図４の点Ｐ３に示すように、固化物中における硫酸ナトリウムの含有量が飽和溶解度（図４の実線参照）以下となるので、混練直後の固体物中で硫酸ナトリウムが全て溶解する。これにより、混練後の固化体から析出する硫酸ナトリウムが水和物となるので、図３Ａ〜図３Ｃで示した硫酸塩水和物の結晶の成長に基づく固化体の膨張を防ぐことが可能となる。これに対して、従来の硫酸塩含有液の処理方法では、図４のＡ１に示すように、固化体中の水分に対する硫酸ナトリウムの含有量が飽和溶解度を超えた条件で混練していたので、混練後の固化体中に硫酸ナトリウムの固体が残存する。このため、図３Ａ〜図３Ｃに示したように、硫酸塩水和物の結晶が成長して固化体２０が膨張する結果、固化体を安全な管理が困難となる。
【００３２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、固化物中に含まれる硫酸塩の含有量を当該硫酸塩の水に対する飽和溶解度以下とするので、固化物中に含まれる硫酸塩が固化物中で溶解する。これにより、固化処理後の固化物中の硫酸塩無水物に基づく固化処理後の固化物の嵩密度の変化に伴う膨張を防ぐことが可能となるので、硫酸塩含有液の処理装置１は、固化体の安全な管理が可能となる。
【００３３】
なお、上述した実施の形態においては、貯留部１１に貯留された硫酸塩含有液中の硫酸塩の濃度を硫酸塩測定部１７によって測定して硫酸塩の含有量を求める例について説明したが、この構成に限定されない。図５は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置の他の例を示す模式図である。図５に示す硫酸塩含有液の処理装置では、硫酸塩測定部１７は、濃縮部１２で濃縮された硫酸塩含有液中の硫酸塩の濃度を測定する。ここでは、硫酸塩測定部１７は、未濃縮の硫酸塩含有液を所定条件下で濃縮した濃縮物としての硫酸塩含有液の濃縮液中の硫酸塩含有液の濃度を分析してもよく、硫酸塩含有液が濃縮された濃縮物としてのスラリー中の硫酸塩含有量を求めてもよく、硫酸塩含有液が濃縮された濃縮物としての粉体中の硫酸塩含有量を求めてもよい。このように、硫酸塩測定部１７が、濃縮液又はスラリー中の硫酸塩含有量を求めることにより、濃縮工程中に硫酸塩含有液中の硫酸塩含有量を求めることができるので、処理装置を停止することなく硫酸塩含有量を求めることが可能となり、処理装置を連続運転が容易となる。また、硫酸塩測定部１７が、硫酸塩含有液を濃縮して得られる硫酸塩の粉体を分析して硫酸塩含有液中の硫酸塩含有量を求めることにより、分析精度が向上して硫酸塩含有液中の硫酸塩含有量を高い精度で求めることが可能となる。
【００３４】
また、上述した実施の形態においては、混練水供給部１５から混練部１４に混練水を供給して固化体を作製する例について説明したが、この構成に限定されない。図６は、本発明の実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理装置の別の例を示す模式図である。図６に示す硫酸塩含有液の処理装置では、図１に示した混練水供給部１５が設けられていない。この図６に示す処理装置では、制御部１８は、硫酸塩測定部１７によって測定された、貯留部１１に貯留された硫酸塩含有液中の硫酸塩含有量に基づいて濃縮部１２における硫酸塩含有液の濃縮量を、硫酸塩含有液の濃縮物と固化材との混練に適した範囲に制御する。これにより、処理装置は、混練部１４に混練水を供給する混練水供給部１５を設ける異なる固化体を得ることができるので、処理装置の構成を簡略化することが可能となる。なお、図６に示す例では、制御部１８が、硫酸塩貯留部１１に貯留された硫酸塩含有液中の硫酸塩の濃度に基づいて硫酸塩含有液の濃縮量を制御する例について説明したが、制御部１８は、濃縮部１２で濃縮された硫酸塩含有液の濃縮物としてのスラリー又は粉体に基づいて硫酸塩含有液の濃縮量を制御してもよい。
【００３５】
また、上述した実施の形態においては、被処理液が原子力発電所などから排出される硫酸塩含有液の廃液である例について説明したが、被処理液としては、硫酸塩を含有する液体であれば限定されない。被処理液としては、例えば、火力発電所からの脱硫排水、化学プラントからの硫酸塩含有廃液、などを用いることが可能である。
【００３６】
さらに、上述した実施の形態においては、硫酸塩として硫酸ナトリウムを用いる例に説明したが、硫酸塩としては、温度条件によって水和数が変化する硫酸塩であれば特に制限はない。硫酸塩としては、例えば、硫酸ナトリウムの他に、硫酸マグネシウム、硫酸カリウム、硫酸コバルト及び硫酸ニッケルなどを用いることも可能である。
【００３７】
次に、本実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理方法について説明する。図７は、本実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理方法のフロー図である。図７に示すように、本実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理方法は、硫酸塩含有液を濃縮して濃縮物とする濃縮工程ＳＴ１１と、濃縮工程ＳＴ１１で濃縮された濃縮物と当該濃縮物を固化させて固化物とする固化材とを、固化物中に含まれる硫酸塩の含有量が、固化物中に含まれる水分に対する飽和溶解度以下となるように、濃縮物と固化材とを混練する混練工程ＳＴ１２とを含む。
【００３８】
濃縮工程ＳＴ１１では、硫酸塩含有液を加温して硫酸塩含有液を濃縮する。混練工程ＳＴ１２では、硫酸塩含有液の濃縮物に供給する混練水の供給量を制御して固化物中に含まれる硫酸塩の含有量を、固化物中に含まれる水分に対する飽和溶解度以下とすることが好ましい。このように、固化物中の水分量を制御することにより、固化物中における硫酸塩無水物を溶解することが可能となるので、混練後の硫酸塩無水物と固化物中の水分との反応による固化物の膨潤を防ぐことが可能となる。これにより、硫酸塩含有液の処理方法は、固化体の安全な管理が可能となる。
【００３９】
以上説明したように、本実施の形態に係る硫酸塩含有液の処理方法によれば、固化物中に含まれる硫酸塩の含有量を当該硫酸塩の水に対する飽和溶解度以下とするので、固化物中に含まれる硫酸塩が固化物中で溶解する。これにより、固化処理後の固化物中の硫酸塩無水物に基づく固化処理後の固化物の膨張を防ぐことが可能となるので、硫酸塩含有液の処理方法は、固化体の安全な管理が可能となる。
【符号の説明】
【００４０】
１  処理装置
１１  貯留部１１
１２  濃縮部
１３  濃縮物供給部
１４  混練部
１５  混練水供給部
１６  固化材供給部
１７  硫酸塩濃度測定部
１８  制御部
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2016209777.tif 000006
【図３Ｃ】
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【図４】
2016209777.tif 000008
【図５】
2016209777.tif 000009
【図６】
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【図７】
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