JP2007309873A - 放射性洗濯廃液の処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】有機物を主成分とするＣＯＤ成分の分解反応器として遠心薄膜乾燥機を利用することにより、気液界面の接触面積（表面積）を大きくし、オゾンまたは過酸化水素の有効利用と有機物を主成分とするＣＯＤ成分の分解効率を向上させる。
【解決手段】加熱手段が外周に配置された遠心薄膜乾燥機の上部から洗濯廃液を流下させるとともに分散翼により前記洗濯廃液を筒内壁に分散させ、前記遠心薄膜乾燥機内に注入されるオゾンガスまたは過酸化水素と接触させることにより洗濯廃液を処理する。
【選択図】図１

Description

本発明は、原子力発電所の洗濯設備に関連し、この設備から発生する洗濯廃液中に含有される有機物を効率良く分解し、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）成分を放出基準値以下にする放射性洗濯廃液の処理方法および装置に関する。

原子力発電所において、管理区域で着用された作業用衣類等は原子力発電所内に設けられた洗濯設備で洗濯され、洗濯設備から排出される洗濯廃液は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、環境へ放出されている。現在、使用されている洗濯方法としては、一般家庭で行われているような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場合、前述の放射性核種濃度の他、懸濁固形分濃度（ＳＳ濃度）、化学的酸素要求量（ＣＯＤ）を放出基準値以下にし、また、ｐＨに関しては一定の範囲内におさめる必要がある。このために、原子力発電所内には洗濯設備が備わっており、作業用衣類等を洗濯する洗濯機と洗濯廃液処理装置から構成されている。

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成分および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と大部分を取り除くことができる。
同様に、ＳＳ成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。

一方、ＣＯＤ成分は洗剤として投入された界面活性剤が主で、その他、人体からの皮脂成分などが含まれる。このＣＯＤ成分を除去するために従来から種々の処理方法および装置が開発されてきた。ＣＯＤ成分は有機物が主であるため、活性炭に吸着して除去する方法（例えば特許文献１参照）、過酸化水素などの酸化剤を添加してＣＯＤ成分を分解する方法（例えば特許文献２参照）、低発泡性洗剤を使用することで洗濯廃液そのものを蒸発蒸留する方法などが開発されてきた。最近では、オゾンガスの酸化力を利用したＣＯＤ成分の分解処理などが多く提案されている（例えば特許文献３参照）。

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、廃液をタンクに収集してオゾンガスを散気する、いわゆる散気法が用いられるのが一般的である。また、有機物の分解を加速するために触媒を併用する方法も提案されている（例えば特許文献３参照）。

従来のオゾンガスを利用したＣＯＤ成分の分解処理方法（散気法）について図４を用いて説明する。
オゾンガスを利用する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を収集する収集タンク３を有し、この収集タンク３からポンプ１０を介してオゾン反応槽４に洗濯廃液が導入される構成となっている。このオゾン反応槽４に導入された洗濯廃液はオゾンガス供給配管８から導かれたオゾンによって廃液中のＣＯＤ成分が分解され、このＣＯＤ成分が分解された廃液はポンプ１１を介してフィルタ５に導かれる。このフィルタ５によって、洗濯廃液中に存在する固形分が除去され、この除去された処理液は環境に放出される前に一時サンプルタンク６に貯留され、水質がチェックされ、ポンプ１２を介して系外に導かれる。

また、オゾン反応槽４で溶解せずに気中に出たオゾンガス９は、排オゾン処理装置７を介して失活され系外に放出される。上述したオゾン反応槽４においては主として液中に溶解したオゾン（溶存オゾン）が有機物にアタックして結合を切断する。これにより、有機物の大部分を分解し、環境に放出可能なレベルまでＣＯＤ成分が取り除かれる。また、オゾン反応槽から排出されるオゾンガス９は排オゾン処理装置7で分解され、最終的には環境に放出される。
特開平６−３３１７９２号公報 特開平７−０２７８９８号公報 特開平９−２５３６７２号公報

界面活性剤等の有機物が主に含まれるＣＯＤ成分をオゾンガスによって分解除去するためには、気液界面の接触面積（表面積）が重要である。しかしながら、上述した従来の散気法では、接触面積を確保するために、高濃度のオゾンガスを連続的に注入する必要があり、さらに、オゾンの水中への溶解度が低いためにオゾン濃度の高い排気ガスが排出され、後段の排オゾンガス処理設備が過剰となるという課題があった。

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、タンクに廃液を収集しバッチ式で処理するのが一般的であるが、一度に多量の廃液が発生する場合などには対応できないという課題があった。
さらに、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、分解速度が遅いという課題があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、遠心薄膜乾燥機を、有機物を主成分とするＣＯＤ成分の分解反応器として利用することにより、酸化剤であるオゾンまたは過酸化水素の有効利用と有機物の分解効率を向上することができる放射性洗濯廃液の処理方法および処理装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、放射性洗濯廃液の処理方法についての発明であって、加熱手段が外周に配置された遠心薄膜乾燥機の上部から洗濯廃液を流下させるとともに分散翼により前記洗濯廃液を筒内壁に分散させ、前記遠心薄膜乾燥機内に注入されるオゾンガスまたは過酸化水素と接触させることにより洗濯廃液を処理することを特徴とする。

また、他の発明は、放射性洗濯廃液の処理装置において、遠心薄膜乾燥機の外周に配置された加熱手段と、前記遠心薄膜乾燥機の筒内壁上部に設けられた洗濯廃液注入口と、前記筒内壁内に設けられた回転可能な分散翼と、前記筒内壁に設けられたオゾンガスまたは過酸化水素注入口と、からなる遠心薄膜乾燥機を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、有機物を主成分とするＣＯＤ成分の分解反応器として遠心薄膜乾燥機を利用することにより、気液界面の接触面積（表面積）を大きくすることができ、オゾンまたは過酸化水素の有効利用と有機物を主成分とするＣＯＤ成分の分解効率を向上することができる。
また、遠心薄膜乾燥機を多段にすることにより、多量の洗濯廃液を処理することができる。

［第１の実施の形態］
図１を用いて本発明の第１の実施の形態を説明する。図１は本発明の洗濯廃液処理装置に用いられる遠心薄膜乾燥機１３の断面図を示す。遠心薄膜乾燥機１３は、竪型・円筒状で、例えば上述した図４に示した収集タンク３から導入される洗濯廃液１８は、洗濯廃液注入口２５をとおして筒内壁２７内に導入され、加熱流体２０または図示しないヒータ等の加熱手段で加温された筒内に上部から流下させて加熱面２７ａで水分を蒸発させる。遠心薄膜乾燥機１３には筒内壁２７内を流下する液体を筒内壁加熱面２７ａに均一に分散させる分散翼１５が縦方向に複数備えられており、分散翼１５はモータ１４により高速で回転する。遠心薄膜乾燥機１３の外周には、その中に加熱流体が満たされる加熱用ジャケット１６が設けられ、これにより洗濯廃液が流下する筒内壁加熱面２７ａの温度を７０〜８０℃に制御する。なお、加熱手段は、この方法に限るものではなく、一般に用いられているヒータ等の他の加熱手段も用いることができることはもちろんである。

オゾンガスは、オゾンガス供給配管１９を介して遠心薄膜乾燥機１３の下部のオゾンガス注入口２６から導入され、筒内壁２７内で洗濯廃液との気液接触により洗濯廃液中に存在する有機物を分解する。遠心薄膜乾燥機１３はステンレス鋼で製作されるが、胴内部の加熱面を予め酸化鉄（Ｆｅ₂Ｏ_3、Ｆｅ₃Ｏ₄等）によって酸化被膜処理することで有機物の分解速度を高めることができる。

なお、遠心薄膜乾燥機１３の下部には、未蒸発の処理水を受ける処理水受タンク１７が設けられ、この処理水受タンク１７に導入された処理水は再び洗濯廃液注入口に導かれる構成となっている。

［第２の実施の形態］
図２を用いて本発明の第２の実施の形態を説明する。なお、図２において図１と同一部分には同一符号を付してその部分の構成の説明を省略する。

この実施の形態では、洗濯廃液の連続処理を可能とするため、複数の遠心薄膜乾燥機１３を多段に直列的に並べたものである。収集タンク３に集められた洗濯廃液はポンプ１０を介して、第１の実施の形態と同様に各遠心薄膜乾燥機１３の上部から流下し、各遠心薄膜乾燥機１３の下部に配設されたオゾンガス供給配管１９から導入されるオゾンガスと気液接触する。

第一段目で処理され減容された廃液は処理水受タンク17に集められ、ポンプ２１で第二段目の遠心薄膜乾燥機１３の上部に導かれ、再度流下させる。一方、第一段目の上部から排出されたオゾンガスは、オゾンガス供給配管１９を介して第二段目の遠心薄膜乾燥機１３の下部に導かれ、再度有機物の分解反応に使用される。このように洗濯廃液の移送及びオゾンガスの再使用を複数回繰返し、洗濯廃液１８を処理することで最終的には環境に放出可能な処理水を得ることができる。

最終段の遠心薄膜乾燥機１３から排出された処理水は、最終段のポンプ２１を介してサンプルタンク２３に集められ水質のチェックが行われ、ポンプ２８を介して系外に排出される。

また、最終段の遠心薄膜乾燥機１３から排出されるオゾンガスは排オゾン分解装置２２で処理されて環境に放出される。遠心薄膜乾燥機１３の台数は、廃液処理容量、廃液に含まれる有機物の種類、廃液の有機物濃度から決定される。

［第３の実施の形態］
図３を用いて第３の実施の形態を説明する。なお、図３において図２と同一部分には同一符号を付し、構成の説明は省略する。

収集タンク３に集められた洗濯廃液中には作業衣類を洗濯した際に発生した繊維片や衣類表面に付着した鉄さび・土砂などが含まれており、何も処理せずに遠心薄膜乾燥機１３に供給した場合には、筒内壁加熱面２７ａや分散翼１５表面に付着して有機物の分解反応を低下させる場合がある。

第３の実施の形態では、図３に示すように、洗濯廃液が遠心薄膜乾燥機１３に導入される前にフィルタ２４を配備し、固形物の流入を防ぐようにする。
また、廃液の濃度が低かったり固体に近い場合等、第１段目の薄膜乾燥機１３の前段での固形分のろ過処理が難しい場合、または、廃液の濃度が低い等、第１段目前の処理が効率的でない場合には、第１段目の遠心薄膜乾燥機１３の下流側にフィルタ２４を配備することによって、効率的にろ過が実施でき、また、フィルタの寿命を長くすることができる。

なお、上記フィルタ２４は、多段の遠心薄膜乾燥機が用いられる場合だけではなく、第１の実施の形態のような単一の遠心薄膜乾燥機が用いられる場合にも適用されることは明らかである。

また、上記第１から第３の実施の形態においては、オゾンガスを遠心薄膜乾燥機１３の下部から導入する例を示したが、これを上方から注入する場合、および、オゾンガスまたは過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）を洗濯廃液中に混入させた後に遠心薄膜乾燥機１３に上部から導入する場合も実施することが可能であることはもちろんである。

本発明の第１の実施の形態に係る放射性洗濯廃液処理装置。 本発明の第２の実施の形態に係る放射性洗濯廃液処理装置。 本発明の第３の実施の形態に係る放射性洗濯廃液処理装置。 従来の放射性洗濯廃処理装置。

符号の説明

１…洗濯機、２…洗濯廃液、３…収集タンク、４…オゾン反応槽、５…フィルタ、６…サンプルタンク、７…排オゾン処理装置、８…オゾンガス供給配管、９…排オゾンガス、１０…ポンプ、１１…ポンプ、１２…ポンプ、１３…遠心薄膜乾燥機、１４…モータ、１５…分散翼、１６…加熱用ジャケット、１７…処理水受タンク、１８…洗濯廃液、１９…オゾンガス供給配管、２０…加熱流体、２１…ポンプ、２２…排オゾン処理装置、２３…サンプルタンク、２４…フィルタ、２５…洗濯廃液注入口、２６…オゾンガス注入口、２７…筒内壁、２７ａ…筒内壁加熱面、２８…ポンプ。

Claims (12)

1. 加熱手段が外周に配置された遠心薄膜乾燥機の上部から洗濯廃液を流下させるとともに分散翼により前記洗濯廃液を筒内壁に分散させ、前記遠心薄膜乾燥機内に注入されるオゾンガスまたは過酸化水素と接触させることにより洗濯廃液を処理することを特徴とする放射性洗濯廃液の処理方法。
2. 前記加熱手段により、前記筒内壁の加熱面の温度を７０〜８０℃に制御することを特徴とする請求項１記載の放射性洗濯廃液の処理方法。
3. 前記加熱手段は、内部に加熱流体が導入される加熱用ジャケットであることを特徴とする請求項１又は２記載の放射性洗濯廃液の処理方法。
4. 前記筒内壁に酸化鉄被膜が形成されたことを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項記載の放射性洗濯廃液の処理方法。
5. 前記遠心薄膜乾燥機の前段に固形成分を除去するためのフィルタを配置したことを特徴とする請求項１乃至４いずれか１項記載の放射性洗濯廃液の処理方法。
6. 前記遠心薄膜乾燥機を複数備え、多段に直列に連結したことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の放射性洗濯廃液の処理方法。
7. 放射性洗濯廃液の処理装置において、遠心薄膜乾燥機の外周に配置された加熱手段と、前記遠心薄膜乾燥機の筒内壁上部に設けられた洗濯廃液注入口と、前記筒内壁内に設けられた回転可能な分散翼と、前記筒内壁に設けられたオゾンガスまたは過酸化水素注入口と、からなる遠心薄膜乾燥機を備えたことを特徴とする放射性洗濯廃液の処理装置。
8. 前記加熱手段は、前記筒内壁の加熱面の温度を７０〜８０℃に制御する制御手段を備えたことを特徴とする請求項７記載の制御装置。
9. 前記加熱手段は、内部に加熱流体が導入される加熱用ジャケットであることを特徴とする請求項７又は８記載の放射性洗濯廃液の処理装置。
10. 前記筒内壁に酸化鉄被膜が形成されていることを特徴とする請求項７乃至９いずれか１項記載の放射性洗濯廃液の処理装置
11. 前記遠心薄膜乾燥機の前段に固形成分を除去するためのフィルタを配置したことを特徴とする請求項７乃至１０いずれか１項記載の放射性洗濯廃液の処理装置。
12. 前記遠心薄膜乾燥機を複数備え、多段に直列に連結したことを特徴とする請求項７乃至１１いずれか１項記載の放射性洗濯廃液の処理装置。

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