FI89581C - Foerfarande foer behandling av avfall som innehaoller laogaktiva organiska avfallssammansaettningar fraon kaernkraftverk med hjaelp av anaerobisk jaesning - Google Patents

Description

Menetelmä ydinvoimaloiden matala-aktiivisten 8 9 5 8 1 orgaanisia jätekoostumuksia sisältävien jätteiden käsittelemiseksi anaerobisen käymisen avulla Förfarande för behandling av avfall som innehäller 5 lägaktiva organiska avfallssammansättningar frän kärnkraftverk med hjälp av anaerobisk jäsning 10 Keksinnön kohteena on menetelmä ydinvoimaloiden matala-aktiivisten orgaanisia jätekoostumuksia sisältävien jätteiden käsittelemiseksi anaerobisen käymisen avulla, jossa menetelmässä (a) jätteille suoritetaan haluttu esikäsittely, joka on hienontaminen 15 ja/tai hydrolyysi, kemiallinen pilkkominen, UV-valo, säteilytys, lämpökäsittely ja liettäminen prosessin kiertoveteen ja tarvittaessa lisäksi korvausveteen, (b) esikäsitelty jäte ja mahdollisesti tarvittavat ravinto- yms. aineet 20 johdetaan bioreaktoriin, jossa anaerobinen hajotus tapahtuu kahdessa vaiheessa, joista ensimmäinen vaihe on happovaihe ja toinen vaihe on metaanivaihe, (c) hajoamisprosessissa muodostuneet kaasut johdetaan metaanivaiheesta 25 kaasunpolttoon, (d) anaerobiprosessissa hajoamaton jäte poistetaan prosessista sakeu- : : tukseen ja pakataan tynnyreihin tai vastaaviin, ja 30 (e) hajoamisprosessissa hajonneesta jätteestä erotetaan vesi, joka palautetaan vaiheeseen (a) sekä saatu vedetön fraktio johdetaan joko liettämiseen, erityiskäsittelyyn tai sakeutukseen.

Ydinvoimala-alueella muodostuu erilaista jätettä, josta osa on radio-35 aktiivista. Jätteitä ei ole erotettu aktiivisuuden perusteella, vaan kaikki luetellaan kuuluviksi ns. matala-aktiivisiksi jätteiksi. Suurin osa on paperia tai muuta orgaanista materiaalia. Taulukossa 1 on esitetty IV0:n matala-aktiivisen jätteen koostumus. TV0:n jätteiden luokittelussa on käytetty muita perusteita, kuten taulukosta 2 voi todeta.

2 89581

Taulukko 1. IVOin ydinvoimalassa muodostuvan matala-aktiivisen jätteen koostumus.

5 jätetyyppi määrä (kg/a) paperi 7 500 sekalainen rättitavara 1 500 muovi ja kumi 700 10 puutavara 300 yhteensä 10 000 15 Taulukko 2. TV0:n ydinvoimalassa muodostuvan matala-aktiivisen jätteen koostumus.

jätetyyppi määrä (kg/a) 20 _____ paperi/pahvi/puu 4 000 konepyyhkee t/puuvi11a-käsineet/haalarit 4 000 palonkestävä kangas 2 000 25 muovi ja kumi 10 000 yhteensä 20 000 30 Jätteet on toistaiseksi sijoitettu n. 200 litran tynnyreihin. Jos oletetaan yhteen tynnyriin mahtuvan 50 kg, saadaan vuotuisiksi jätemääriksi tynnyreinä laskettuna IVOissa 200 kpl ja TVOissa 400 kpl. Tällä hetkellä on molemmissa ydinvoimaloissa varastossa yhteensä n. 6 000 tynnyriä matala-aktiivista jätettä.

35 3 89581

Alkuperäisten suunnitelmien mukaan on ollut tarkoituksena loppusijoit-taa em. jätteet peruskallioon louhittuihin tiloihin. Ratkaisu on kallis ja siitä voi aiheutua myöhemmin erilaisia haittoja. Orgaaninen materiaali alkaa vuosikymmenien kuluessa hajota tuottaen erilaisia kaasumai-5 siä aineita. Raportissa "Mikrobiologisen toiminnan aiheuttama kaasunke-hitys VU-loppusijoitustiloissa, Raportti YJT-84-16" on arvioitu muodostuvan kaasun määrän olevan noin sadan vuoden aikana kymmeniä kuutiometrejä vuodessa.

10 Keksinnön päämääränä on aikaansaada menetelmä, joka mahdollistaa ydinvoimaloiden matala-aktiivisten orgaanisten jätteiden käsittelyn siten, että loppusijoitettavan jätteen tilavuus saadaan huomattavasti pienenemään.

15 Keksinnön päämäärät saavutetaan menetelmällä, jolle on pääasiallisesti tunnusomaista se, että ainakin osalle hajoamattomasta jätteestä suoritetaan erityiskäsittely, joka on hydrolyysi ja/tai fysikaalinen hajotus, jonka jälkeen näin käsitelty fraktio palautetaan vaiheeseen (a) ja mahdollinen muu osa hajoamattomasta jätteestä poistetaan prosessista 20 sakeutukseen.

Keksinnön mukaisella menetelmällä saavutetaan lukuisia merkittäviä etuja. Käsiteltävän jätteen tilavuus saadaan pienenemään jopa 5-10 %:iin alkuperäisen tynnyreihin pakatun jätteen määrästä. Loppusijoitet-·... 25 tava jäte saadaan stabiiliin tilaan, jolloin esim. haitallista kaasun muodostusta ei pääse tapahtumaan. Keksinnön mukainen prosessi on suh-: teellisen nopea ja tehoaa useampiin jätefraktioihin. Keksinnön mukainen prosessi on suljettu eikä täten aiheuta ympäristöhaittoja.

30 Keksinnön mukaisen menetelmän ansiosta prosessissa voidaan käsitellä erilaisia jätteitä, toisin sanoen helposti hajoavista jätteistä vai-.. . keasti hajoaviin jätteisiin. Keksinnön mukaisessa prosessissa voidaan käyttää erilaisia esikäsittelymenetelmiä, joihin kuuluu jauhatus ja liettäminen, hydrolyysi eli kemiallinen pilkkominen eli alkuhajotus, 35 fysikaalinen hajotus, kuten UV-valo, säteilytys, lämpökäsittely kuumennuksella tai jäädytyksellä. Keksinnön mukaisessa menetelmässä lisätään 4 89581 tarvittaessa prosessissa tarvittavia kemikaaleja, joihin kuuluu mm. pH:n säätökemikaalit, ravinnesuolat, hivenaineet ja sakeutusaineet, joita käytetään jätteen loppusakeutuksessa.

5 Keksinnön mukaisessa prosessissa kehittyvää kaasua voidaan käyttää prosessin lämpötilan ylläpitämiseen. Keksinnön mukainen menetelmä voidaan toteuttaa laajalla lämpötila-alueella, yleensä lämpötila-alueella 5-65°C. Edullisin ja suositeltavin lämpötila-alue on kuitenkin energia-taloudellisesti lämpötila-alue noin 20-35°C. Korkeammalla lämpötila-10 alueella prosessi saadaan luonnollisesti nopeammaksi.

Keksinnön mukaisessa prosessissa sopiva kuiva-ainepitoisuus on 5-10 %. Keksinnön mukaisessa prosessissa korvausvettä tarvitaaan vain noin 1 % käsiteltävän jätteen määrästä. Keksinnön mukaista prosessia voidaan 15 edelleen tehostaa kehittämällä prosessiin mahdollisimman hyvin soveltuva bakteerikanta.

Keksinnön mukainen hajotusprosessi voidaan jakaa 2-3- tai useampi lohkoiseksi. Tällöin esim. ensimmäisessä lohkossa hajotetaan erittäin vai-20 keasti hajoavia jätteitä, kuten esim. hartsia, toisessa lohkossa helposti hajoavia jätteitä, kuten esim. paperia, puuta, puuvillaa, kartonkia, villaa, jne. Tällöin bioreaktori varustetaan väliseinillä, jotka jakavat bioreaktorin eri lohkot omiksi lohkoiksi. Lohkojen tilavuudet valitaan tarvittavan viipymän, toisin sanoen hajoamisnopeuden mukaan.

25

Keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti viittaamalla oheisien piirustuksien kuvioissa esitettyihin keksinnön eräisiin edullisiin suoritusmuotoihin, joihin keksintöä ei kuitenkaan ole tarkoitus yksinomaan rajoittaa.

30

Kuvio 1 esittää keksinnön mukaisen menetelmän eräitä edullisia suoritusmuotoja kaaviomaisena lohkokaavioesityksenä.

Kuvio 2 esittää keksinnön mukaisessa menetelmässä käytetyn bioreaktorin 35 erästä edullista suoritusmuotoa sivukuvana.

5 89581

Kuvio 3 esittää kuvion 2 mukaista bioreaktoria edestäpäin nähtynä.

Kuvio 4 esittää kuvion 2 mukaista bioreaktoria ja siihen liittyviä laiteratkaisuja sivukuvana.

5

Keksinnön mukainen menetelmä käsittää seuraavat osaprosessit, jotka ilmenevät kuviosta 1. Ensimmäinen osaprosessi on jätteiden keräily ja jätetynnyreiden tyhjennys. Kuviossa 1 uusia jätteitä on merkitty lohkolla 11, vanhoja jätetynnyreitä lohkolla 28 sekä tynnyreiden tyhjenit) nysta lohkolla 29. Seuraava osaprosessi on jätteiden hienontaminen, jota on kuviossa 1 merkitty lohkolla 12. Seuraava osaprosessi on hienonnetun jätteen liettäminen, jota on merkitty kuviossa 1 lohkolla 13. Lietetty jäte johdetaan erottimeen 14, josta hajoava jäte johdetaan bioreaktoriin 15. Bioreaktorissa 15 anaerobinen hajotus tapahtuu kah-15 dessa vaiheessa, joista ensimmäinen vaihe on happovaihe 15a ja toinen vaihe metaanivaihe 15b. Erottimesta 14 poistetaan hajoamaton jäte lohkoon 16, kuten kuviosta 1 ilmenee. Bioreaktorista 15 johdetaan hajoamaton jäte lohkoon 17 ja anaerobisesti hajotettu jäte johdetaan erottimeen 18, jossa tapahtuu hajoamattoman aineksen ja veden erotus. Hajo-20 amaton jäte johdetaan lohkoon 19 ja vesi palautetaan kiertolinjaa 34 myöten vesisäiliöön 23. Korvausvettä johdetaan lohkosta 24 lohkoon 23. Prosessista poistettu hajoamaton jäte johdetaan lohkoista 16,17 ja 19 sakeutukseen 20, josta edelleen käsitelty jäte pakataan tynnyreihin 21, jotka viedään varastointiin 22. Lohkosta 25 lisätään kemikaaleja υιοί : 25 reaktoriin 15. Bioreaktorin 15 metaanivaiheesta 15b johdetaan muodos tuneet kaasut lohkoon 26 ja edelleen kaasunpolttoon 27.

Keksinnön mukaiseen prosessiin voi kuulua myös erityiskäsittelyjä, jotka on kuviossa 1 merkitty lohkolla 30. Tällöin jätettä voidaan eri-30 tyiskäsitellä kemikaaleilla, lohko 31, lämpökäsittelyllä, lohko 32 ja UV-säteilytyksellä, lohko 33.

Bioreaktorin 15 happovaiheeseen 15a ja/tai metaanivaiheeseen 15b lisätään hajoamisprosessissa tarvittavia kemikaaleja, kuten ravinnesuoloja, 35 hivenaineita, pH:n säätöaineita, sakeutusaineita, yms. Ravinnesuoloina käytetään edullisesti typpi-ja fosforiyhdisteitä, hivenaineina edulli- 6 89581 sesti kobolttia, nikkeliä tai molybdeeniä ja sakeutusaineena edullisesti flokkulointiaineita.

Kuten kuviosta 1 havaitaan, hajoamatonta jätettä voidaan kierrättää 5 linjaa 34' takaisin bioreaktoriin 15. Haluttaessa hajoamaton jäte voidaan johtaa lohkoista 16,17 ja 19 linjoja 34"' myöten erityiskäsittelyyn 30, jossa hajoamaton jäte erityiskäsitellään hydrolyysin ja/tai fysikaalisen hajotuksen avulla ja palautetaan kiertolinjaa 34" myöten takaisin bioreaktoriin 15.

10

Kuten kuvioista 2 ja 3 havaitaan bioreaktori 15 on kaksiosainen. Bio-reaktori 15 käsittää kansiosan 35 ja pohjaosan 36, jotka ovat irrotettavissa toisistaan. Tällainen ratkaisu on kuljetuksen kannalta edullinen ja lisäksi ratkaisu ei vaadi suuria tiloja, jonka johdosta lait-15 teisto voidaan kuljettaa myös ahtaiden paikkojen lävitse.

Kansiosa 35 ja vastaavasti pohjaosa 36 voidaan edelleen jakaa osiin ja koota asennuspaikalla. Bioreaktorin 15 osat voidaan irrottaa toisistaan prosessin käynnin aikana ja poistaa mahdolliset häiriöt esteettömästi. 20 Bioreaktori 15 on näin ollen suljettu tila, joka toimii vesilukkoperi-aatteella.

Kuvioissa 2 ja 3 bioreaktorin 15 tukirakennetta on merkitty viitenume-rolla 37. Liettämismyllyä on merkitty viitenumerolla 13a ja lietepump-25 pua viitenumerolla 38. Kaasun poistoputkea on merkitty viitenumerolla 26a.

Kuvioiden 2 ja 3 mukaisessa suoritusmuodossa bioreaktori 15 on kaksiosainen reaktori, joka muodostaa suljetun tilan, jossa on kaasutila 30 39 ja nestetila 40. Bioreaktori 15 on kaksivaiheinen reaktori, johon kuuluu happovaihe 15a ja metaanivaihe 15b. Kuten kuviosta 3 havaitaan, bioreaktori 15 voidaan haluttaessa jakaa väliseinillä 41 kahteen tai useampaan lohkoon 42a,42b,42c,jne.

35 Kuten kuviosta 4 havaitaan hajoamatonta jätettä voidaan kierrättää lietepumpun 38 avulla kiertolinjaa 34' pitkin takaisin liettämismyllyyn 7 89581 13a. Bioreaktori 15 on rakenteeltaan sellainen, että muodostunut kaasu ei pääse karkaamaan muuta tietä kuin varsinaisen kaasuputkiston 26a kautta. Bioreaktori 15 on helppo asentaa tasaiselle alustalle. Tukirakenne 37 on edullisesti irtonainen tukirakenne.

5

Claims (4)

8 89581

1. Menetelmä ydinvoimaloiden matala-aktiivisten orgaanisia jätekoostu-muksia sisältävien jätteiden käsittelemiseksi anaerobisen käymisen 5 avulla, jossa menetelmässä (a) jätteille (11,28) suoritetaan haluttu esikäsittely, joka on hienontaminen (12) ja/tai hydrolyysi, kemiallinen pilkkominen, UV-valo, säteilytys, lämpökäsittely ja liettäminen (13) prosessin kiertoveteen 10 ja tarvittaessa lisäksi korvausveteen, (b) esikäsitelty jäte ja mahdollisesti tarvittavat ravinto- yms. aineet johdetaan bioreaktoriin (15), jossa anaerobinen hajotus tapahtuu kahdessa vaiheessa, joista ensimmäinen vaihe on happovaihe (15a) ja toinen 15 vaihe on metaanivaihe (15b), (c) hajoamisprosessissa muodostuneet kaasut johdetaan metaanivaiheesta (15b) kaasunpolttoon (27), 20 (d) anaerobiprosessissa hajoamaton jäte (17) poistetaan prosessista sakeutukseen (20) ja pakataan tynnyreihin (21) tai vastaaviin, ja (e) hajoamisprosessissa hajonneesta jätteestä erotetaan vesi, joka palautetaan vaiheeseen (a) sekä saatu vedetön fraktio johdetaan joko 25 liettämiseen (13), erityiskäsittelyyn (30) tai sakeutukseen (20), tunnettu siitä, että ainakin osalle hajoamattomasta jätteestä suoritetaan erityiskäsittely (30), joka on hydrolyysi ja/tai fysikaalinen hajotus, jonka jälkeen näin käsitelty fraktio palautetaan vaihee-30 seen (a) ja mahdollinen muu osa hajoamattomasta jätteestä poistetaan prosessista sakeutukseen (20).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että tarvittavat kemikaalit ovat esim. ravinnesuoloja, hivenaineita, 35 pH:n säätöaineita ja sakeutusaineita. » 89581

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että ravinnesuoloina käytetään typpi- ja fosforiyhdisteitä, hivenaineina kobolttia, nikkeliä, molybdeenia ja sakeutusaineena flokkulointiai-neita. 5

4. Jonkin patenttivaatimuksien 1*3 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että hajoamisprosessin lämpötila ylläpidetään välillä 5-65°C, edullisesti välillä 20-35°C. 10 89561