JP2013013869A - スラッジ処理装置およびその処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 沈降分離槽に沈降したスラッジを効率よく局部的に流動化させてスラッジを抜出す。
【解決手段】 スラッジ処理装置１は、下端部２ａにかけて側周面２ｂを傾斜させた底部２ｃを有し、処理液２１に含まれるスラッジを沈降させ堆積スラッジ２２を形成する沈降分離槽２と、噴出ノズル先端３ａを沈降分離槽２の下端部２ａに向けて配置し、堆積スラッジ２２に流動化液３２を噴き当て、スラッジを局部的に流動化する流動化液噴出管３と、抜出ノズル先端４ａから流動化したスラッジを上方に抜出すスラッジ抜出管４とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、沈降分離槽においてスラッジを含む処理液を沈降させ、沈降したスラッジを外部に抜出すスラッジ処理装置およびその処理方法に関する。

沈降分離槽を用いた固液分離は、固体粒子と液体との密度差による固体粒子の重力沈降を利用する簡易な固液分離システムであるため、様々な分野で広く使われている。ここで、沈降分離槽の底部に沈降し堆積した固体粒子であるスラッジの抜出し方法は、沈降分離槽の底部に排出弁を有する下部配管を設け、排出弁を定期的に開放することによってスラッジを下方に抜出して排出することが一般的である。

しかし、原子力施設において沈降分離槽を使用する場合では、放射性物質を含むスラッジが万が一配管で閉塞したとき、復旧に多大な労力を必要とし、場合によっては再使用できなくなる可能性がある。そこで、以下の技術が開発されている。

スラッジを沈降させる貯蔵タンク内にスラッジを流動化させる噴流ノズルおよびスラッジを抜出すスラッジ抜出ノズルをそれぞれ堆積したスラッジに埋没する位置に配置し、噴流ノズルによって水をスラッジに噴き当てて局部的に流動化させ、流動化したスラッジをスラッジ抜出ノズルによって水平方向に抜出す技術が開発されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、沈砂槽内に吸引移送管の端部を沈降した砂に埋没する位置に配置し、吸引移送管の周囲に配置した水噴射ノズルから沈降した砂に噴き当てることによって砂を流動化させ、流動化した砂を吸引移送管によって上方に吸い上げる技術が公開されている（例えば、特許文献２参照。）。

特許第３４８０８７８号公報 特開２００８−３００２１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、スラッジをスラッジ抜出ノズルによって水平方向に抜出しているため、スラッジの抜出し動作後にスラッジ抜出ノズル内でスラッジが残留しノズル内部に固着する可能性があった。

また、特許文献２に記載の技術は、沈砂池の底面が平らであるため、砂の吸い上げ完了に到るまで砂を一箇所に寄せ集めることができず、水噴射ノズルによる沈砂への水の噴出によって効率よく局部的に砂を流動化させることができなかった。

そこで本発明は、沈降分離槽に沈降したスラッジを効率よく流動化させて外部に抜出すことができるスラッジ処理装置の提供を目的とする。

上記目的を達成するために本発明のスラッジ処理装置は、下端部にかけて側周面を傾斜させた底部を有し、この底部に処理液に含まれるスラッジを沈降させ堆積スラッジを形成する沈降分離槽と、噴出ノズル先端を沈降分離槽の下端部に向けて配置し、堆積スラッジに流動化液を噴き当て、スラッジを局部的に流動化する流動化液噴出管と、抜出ノズル先端から流動化したスラッジを上方に抜出すスラッジ抜出管とを備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明のスラッジ処理方法は、下端部にかけて側面を傾斜させた底部を有する沈降分離槽にスラッジを沈降させる工程と、沈降分離槽の下端部に向けて流動化液を噴き当てる流動化液噴出工程と、流動化したスラッジを上方に抜出すスラッジ抜出工程とを備えることを特徴とする。

本発明によれば、沈降分離槽に沈降したスラッジを効率よく流動化させて外部に抜出すことができる。

本発明の第１の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図。 本発明の第２の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図。 本発明の第３の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図。 本発明の第４の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図。 本発明の第５の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図。 本発明の第１の実施形態に係るスラッジ処理装置の沈降分離槽の底部の変形例を示し、（ａ）は底部を逆四角錐形状とした例を示す概略斜視図、（ｂ）は底部を逆四角錐を組み合わせた形状とした例を示す概略斜視図、（ｃ）は底部を断面がＶ字の溝形状とした例を示す概略斜視図。 本発明の第１の実施形態に係るスラッジ処理装置のスラッジ抜出し試験の結果を示す表。 本発明の第２の実施形態に係るスラッジ処理装置のスラッジ抜出し試験の結果を示す表。

以下、本発明の実施形態を説明する。

（第１の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第１の実施形態に係るスラッジ処理装置について図１を参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図である。スラッジ処理装置１は、沈降分離槽２と、流動化液噴出管３と、スラッジ抜出管４と、流動化液噴出装置５と、スラッジ移送装置６とから構成される。さらに、流動化液噴出装置５は、スチーム供給装置７ａと、スチームエジェクタ８ａとから構成される。また、スラッジ移送装置６は、スチーム供給装置７ｂと、スチームエジェクタ８ｂとから構成される。

沈降分離槽２は、下端部２ａにかけて側周面２ｂを傾斜させた逆円錐形状の底部２ｃを有する容器形状である。沈降分離槽２は、上部からスラッジを含む処理液２１を内部に注ぎ入れ、スラッジを底部２ｃに沈降させて堆積スラッジ２２を形成する。

さらに沈降分離槽２の側周面２ｂは、後述するスラッジの水中安息角より急な角度に傾斜させることが望ましい。また、スラッジとして後述する酸化ジルコニウム等の金属酸化物を適用することができる。さらに、処理液２１の液媒として水やアルコール、TBP（リン酸トリブチル）等を適用することができる。

流動化液噴出管３は、一端である噴出ノズル先端３ａの流動化液３２の噴出方向を沈降分離槽２の下端部２ａに向けて配置する。噴出ノズル先端３ａの高さ、および噴出ノズル先端３ａの傾斜角度については後述する。さらに、流動化液噴出管３の他端がスチームエジェクタ８ａに接続される。

スチームエジェクタ８ａは処理液２１中に設けられ、スチーム供給装置７ａは沈降分離槽２の外部に設けられる。スチーム供給装置７ａとスチームエジェクタ８ａを内部にスチーム３１を流通させることができる配管によって接続して流動化液噴出装置５を構成する。

流動化液噴出装置５は、スチーム供給装置７ａによってスチームエジェクタ８ａへスチーム３１を供給する。スチームエジェクタ８ａはスチーム３１の流れ、またはスチーム３１の凝縮によって内部に生じた負圧を動力として周囲の処理液２１の上澄み液を吸引し、流動化液３２として流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａから噴出し、堆積スラッジ２２の上面付近を流動化させ流動化スラッジ３３を形成する。

スラッジ抜出管４は、一端である抜出ノズル先端４ａを下方に向けて処理液２１中に配置する。抜出ノズル先端４ａの高さについては後述する。スラッジ抜出管４の他端は、スチームエジェクタ８ｂに接続される。

スチームエジェクタ８ｂおよびスチーム供給装置７ｂは沈降分離槽２の外部に設けられる。スチーム供給装置７ｂとスチームエジェクタ８ｂを内部にスチーム３１を流通させることができる配管によって接続してスラッジ移送装置６を構成する。

スラッジ移送装置６は、スチーム供給装置７ｂによってスチームエジェクタ８ｂへスチーム３１を供給する。スチームエジェクタ８ｂはスチーム３１の流れ、またはスチーム３１の凝縮によって内部に生じた負圧を動力としてスラッジ抜出管４の抜出ノズル先端４ａから流動化スラッジ３３を上方に抜出す。

流動化液噴出管３およびスラッジ抜出管４の相互の配置関係として、下端部２ａから上方に伸ばした垂線を挟んだ両側にそれぞれ噴出ノズル先端３ａと抜出ノズル先端４ａを設ける。さらに各々垂線までの距離を等しくすることが望ましい。

（作用）
以下、本発明の第１の実施形態の作用について説明する。まず、スラッジ処理装置１を用いたスラッジ抜出し試験について説明し、スラッジの抜出し作用については後述する。

スラッジ処理装置１を用いたスラッジ抜出し試験を実施した。スラッジとして酸化ジルコニウム（比重５．６）の粉体（粒径約１００μｍ）を使用した。さらに、処理液２１の液媒として水を適用した。

はじめに、底が平らな容器に当該酸化ジルコニウム粉体を敷きつめ、容器を緩やかに傾け、酸化ジルコニウムが滑り出す角度を測定することによって水中安息角を調べた。酸化ジルコニウム粉体の水中安息角は４０〜４２°であった。

そこで、沈降分離槽２の底部２ｃの側周面２ｂの傾斜角を酸化ジルコニウム粉体の水中安息角より急な４５°とした逆円錐形状を適用した。さらに沈降分離槽２の上部の開口部を直径１０００ｍｍとして沈降分離槽２を製作した。さらに、流動化液噴出管３およびスラッジ抜出管４の配管内径を２５ｍｍとした。

まず、流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａを下端部２ａに向け、下端部２ａから上方に伸ばした垂線に対して３０°傾け、さらに噴出ノズル先端３ａを沈降分離槽２の下端部２ａから８５ｍｍの高さに固定した。

さらに抜出ノズル先端４ａを、下端部２ａから上方に伸ばした垂線を挟んで噴出ノズル先端３ａと反対側に配置し、さらに図７に示すように、抜出ノズル先端４ａの高さを噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ下方（Ｒｕｎ ＮＯ．１）、噴出ノズル先端３ａの高さと同じ（Ｒｕｎ ＮＯ．２）、噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ上方（Ｒｕｎ ＮＯ．３）の３パターンについて変更して、スラッジ抜出し試験を実施した。

処理液２１として水２００リットル中にスラッジである酸化ジルコニウム粉体を初期仕込み量１２．５ｋｇとして含有させたものを使用した。処理液２１を沈降分離槽２に注ぎ入れ、酸化ジルコニウム粉体を沈降させて堆積スラッジ２２を形成させたところ、堆積スラッジ２２の上面が噴出ノズル先端３ａの下方１０ｍｍ以内に位置した。

流動化液噴出管３の噴出水流量を２ｍ^３／ｈ、スラッジ抜出管４の抜出し流量を６ｍ^３／ｈとし、流動化液噴出管３から流動化液３２の噴出を開始してから４分後にスラッジ抜出管４からの抜出しを開始し、流動化液噴出管３からの流動化液３２の噴出を続けながら２分間、スラッジ抜出管４から流動化スラッジ３３の抜出しを行った。終了後、沈降分離槽２内に残留した酸化ジルコニウム粉体を全て回収し乾燥して質量を測定し、（１）式により抜出し割合を算出した。

スラッジ抜出率＝（初期仕込み量−残留量）／初期仕込み量・・・（１）
図７は、本発明の第１の実施形態に係るスラッジ処理装置のスラッジ抜出し試験の結果を示す表である。図７より、抜出ノズル先端４ａが噴出ノズル先端３ａと同じ高さの場合（Ｒｕｎ ＮＯ．２）および噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ下方の場合（Ｒｕｎ ＮＯ．１）には、堆積スラッジ２２はほとんど全て抜き出された。抜出ノズル先端４ａが噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ上方の場合（Ｒｕｎ ＮＯ．３）には堆積スラッジの７２％が抜き出された。

抜出ノズル先端４ａが噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ上方の場合（Ｒｕｎ ＮＯ．３）では、１回目の抜出しでは抜出し割合７２％であるが、この状態から新たに２００リットル中に１２．５ｋｇのスラッジが含まれる処理液２１を注ぎいれ、次バッチのスラッジ抜出し試験を行ったところ、次バッチで抜出した２００リットルの流動化スラッジ３３中には約１２．５ｋｇのスラッジが含まれ、スラッジ抜出率はほぼ１００％であった。したがって、抜出ノズル先端４ａが噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ上方の条件（Ｒｕｎ ＮＯ．３）でも、沈降分離槽２の実際の操業においては堆積スラッジ２２を十分に抜き出すことができる。

以下、スラッジ処理装置１の抜出し作用について説明する。沈降分離槽２の底部２ｃは、側周面２ｂが下端部２ａにかけてスラッジの水中安息角よりも急な角度で傾斜しているため、スラッジの抜出し完了に到るまで処理液２１中のスラッジを下端部２ａへ下降させて寄せ集め、堆積スラッジ２２を形成することができる。

また、流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａは、下端部２ａに向けて流動化液３２を噴き当てるので、スラッジの抜出し完了に到るまで堆積スラッジ２２に向けて流動化液３２を噴き当て流動化させて流動化スラッジ３３を形成することができる。さらに、スラッジ抜出管４は抜出ノズル先端４ａから上方に流動化スラッジ３３を抜出すため、スラッジの抜出し完了後はスラッジ抜出管４内部の流動化スラッジ３３は下方に流れ落ち、スラッジ抜出管４内部に流動化スラッジ３３が乾燥し固着することを防ぐことができる。

なお、上述したスラッジ抜出し試験では、２００リットル中１２．５ｋｇのスラッジが含まれる水を沈降分離槽２に注ぎいれ、流動化液３２を総量で２００リットル噴出し、最終的に２００リットルの流動化スラッジ３３中に１２．５ｋｇのスラッジを回収している。

ここで実際の運用では、沈降分離槽２の上部を上方に５メートル乃至１０メートル伸ばして円筒形状を形成し、１０００乃至２０００リットルの処理液２１を注ぎいれることができる形状とする。この場合、例えば１０００リットル中１２．５ｋｇのスラッジを含む処理液２１を注ぎいれたときには、底部２ｃに堆積スラッジ２２を形成した後、上澄み液８００リットルをあらかじめ回収し、沈降分離槽２内の処理液２１を２００リットルとした状態で、上述したスラッジ抜出しを行う。

または、流動化液噴出管３およびスラッジ抜出管４がそれぞれ十分に水圧に耐え得る流動化液３２の噴出および流動化スラッジ３３の抜出しを行うことができるときは、沈降分離槽２内に処理液２１が１０００リットル存在する条件下で、２００リットルの流動化スラッジ３３を抜出し、上述したスラッジ抜出し率のスラッジを回収することができる。

さらに噴出ノズル先端３ａの高さについて以下の変更が可能である。上述した図７に示すスラッジ抜出し試験では、噴出ノズル先端３ａを沈降分離槽２の下端部２ａから８５ｍｍの高さに配置することによって噴出ノズル先端３ａを堆積スラッジ２２の上面より１０ｍｍ以内に配置しているが、さらに噴出ノズル先端３ａを堆積スラッジ２２の上面より１００ｍｍ上方にセットして試験を行った。このとき、抜出ノズル先端４ａをＲｕｎ Ｎｏ．１と同じ条件にしたときに抜出し率が８０％以上となった。抜出し率が８０％以上あれば、上述の通り、沈降分離槽２の実際の操業においては堆積スラッジ２２を十分に抜き出すことができる。

したがって、流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａは、堆積スラッジ２２の上面から０ｍｍ乃至１００ｍｍに配置するものとする。また、スラッジ抜出管４の抜出ノズル先端４ａは、噴出ノズル先端３ａの高さから−５０ｍｍ乃至５０ｍｍの位置に配置し、さらに噴出ノズル先端３ａより下方にかつ堆積スラッジに埋没しないように配置することが望ましい。

さらに、流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａの角度は、下端部２aから上方に伸ばした垂線に対して０°から側周面２ｂの傾斜角と平行な角度までの全ての角度で同様の作用を発揮でき、さらに沈降分離槽２の底部２ｃの下端部２ａから上方に伸ばした垂線に対して１０°傾斜した角度から側周面２ｂの傾斜角と平行な角度とすればより高い抜出し効率を得られることを確認した。

本実施形態の沈降分離槽２の底部２ｃは以下の変形が可能である。図６は、本発明の第１の実施形態に係るスラッジ処理装置の沈降分離槽の底部の変形例を示し、（ａ）は底部を逆四角錐形状とした例を示す概略斜視図、（ｂ）は底部を逆四角錐を組み合わせた形状とした例を示す概略斜視図、（ｃ）は底部を断面がＶ字の溝形状とした例を示す概略斜視図である。図６に示すように、底部２ｃの開口から下端部２ａにかけて側周面２ｂを傾斜させた形状であれば、逆円錐以外の形状でも適用可能である。

図６（ａ）では、底部２ｃを逆円錐形状に変えて逆四角錐形状としている。この場合、逆四角錐形状の頂部を下端部２ａとして、上述した噴出ノズル先端３ａおよび抜出しノズル先端４ａを配置することによって同様の作用を発揮することができる。

図６（ｂ）では、底部２ｃを逆四角錐を２つ並べた形状としている。この場合、２つの逆四角錐の頂部の各々に下端部２ａが形成される。このとき、流動化液噴出管３およびスラッジ抜出管４をそれぞれ２つ設け、各々下端部２ａに対して配置することによって同様の作用を発揮することができる。

図６（ｃ）では、底部２ｃを断面がＶ字の溝形状としている。この場合、Ｖ字の溝形状の先端に線状の下端部２ａが形成される。このとき、流動化液噴出管３を複数設ける、または噴出ノズル先端３ａを溝形状の長手方向に傾斜させて設けることによって、線状の下端部２ａに形成される線状の堆積スラッジ２２に流動化液３２を噴き当て、スラッジ抜出管４によって抜出すことができる。

（効果）
本発明の第１の実施形態によれば、沈降分離槽２の底部２ｃの側周面２ｂをスラッジの水中安息角よりも急な角度とすることによって、処理液２１中のスラッジを下端部２ａに向けて下降させ寄せ集めて堆積スラッジ２２を形成することができる。さらに、流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａによって下端部２ａに向けて流動化液３２を噴き当てることによって、スラッジ抜出し完了に到るまで効率よく堆積スラッジ２２を流動化させ抜出すことができる。

また、流動化液噴出装置５およびスラッジ移送装置６の動力源としてスチームジェット８ａ、８ｂのような流体による負圧を利用した移送装置を適用することでメンテナンスのコストや機器交換の頻度を削減することができる。さらにスチームジェット８ａ、８ｂに代えて、エアジェット、エアリフト、サイホン等を適用することができる。

さらに、流動化液３２として外部の水を堆積スラッジ２２に噴出すると、その水は沈降分離操作でスラッジを沈降分離した上澄み水となって系外に排出される。特に原子力発電所や使用済燃料再処理工場などの原子力施設において、この上澄み水は汚染される可能性があり、次工程で処理が必要になることがある。したがって、流動化液噴出管３およびスチームジェット８ａを沈降分離槽２内の処理液２１中に設置し、スチーム３１を動力として周囲の処理液２１の上澄み液を吸引することによって処理液２１を流動化液３２として用いることができる。

（第２の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第２の実施形態に係るスラッジ抜出し装置について図２を参照して説明する。第１の実施形態に係るスラッジ抜出し装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。

図２は、本発明の第２の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図である。第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、流動化液噴出管３およびスラッジ抜出管４の配置を変更した点である。

流動化液噴出管３およびスラッジ抜出管４の相互の配置関係として、流動化液噴出管３は、下端部２ａから上方に伸ばした垂線上に噴出ノズル先端３ａを配置し、噴出ノズル先端３ａの流動化液３２の噴出方向を下端部２ａに向けて配置する。スラッジ抜出管４は、抜出ノズル先端４ａを流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａの周囲に配置する。噴出ノズル先端３ａおよび抜出ノズル先端４ａの高さについては後述する。

（作用）
以下、本発明の第２の実施形態の作用について説明する。噴出ノズル先端３ａを下端部２ａから上方に伸ばした垂線上に噴出ノズル先端３ａを配置し噴出方向を鉛直下方に向けて、噴出ノズル先端３ａの高さを下端部２ａから８５ｍｍの高さにして流動化液噴出管３を固定した。さらに、抜出ノズル先端４ａを、図８に示すＲｕｎ Ｎｏ．４〜６の３パターンに配置して、堆積スラッジ２２の抜出し試験を実施した。

処理液２１として水２００リットル中にスラッジである酸化ジルコニウム粉体を１２．５ｋｇ含有させたものを適用した。処理液２１を沈降分離槽２に注ぎ入れ、酸化ジルコニウム粉体を沈降させて堆積スラッジ２２を形成させたところ、堆積スラッジ２２の上面が、噴出ノズル先端３ａの下方１０ｍｍ以内に位置した。

流動化液噴出管３からの噴出流量を２ｍ^３／ｈ、スラッジ抜出管４からの抜出し流量を６ｍ^３／ｈとし、流動化液噴出管３からの噴出を開始してから４分後にスラッジ抜出管４からの抜出しを開始し、流動化液噴出管３からの噴出を続けながら２分間、スラッジ抜出管４からの抜出しを行い、流動化液噴出管３からの噴出およびスラッジ抜出管４からの抜出しを停止した。終了後、沈降分離槽２内に残留した酸化ジルコニウム粉体を全て回収し乾燥して質量を測定し、上述した（１）式によりスラッジ抜出率を算出した。

図８は、本発明の第２の実施形態に係るスラッジ処理装置のスラッジ抜出し試験の結果を示す表である。図８より、抜出ノズル先端４ａが噴出ノズル先端３ａと同じ高さの場合（Ｒｕｎ Ｎｏ．５）および流動化液噴出管３の先端より４０ｍｍ下の場合（Ｒｕｎ Ｎｏ．４）では、堆積スラッジはほとんど全て抜き出された。抜出ノズル先端４ａが噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ上の場合（Ｒｕｎ Ｎｏ．６）には堆積スラッジ２２の８２％が抜き出された。

抜出ノズル先端４ａが噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ上方の場合（Ｒｕｎ ＮＯ．６）では、１回目の抜出しでは抜出し割合８２％であるが、この状態から新たに２００リットル中に１２．５ｋｇのスラッジが含まれる処理液２１を注ぎいれ、次バッチのスラッジ抜出し試験を行ったところ、次バッチで抜出した２００リットルの流動化スラッジ３３中には約１２．５ｋｇのスラッジが含まれ、スラッジ抜出率はほぼ１００％であった。したがって、抜出ノズル先端４ａが噴出ノズル先端３ａより４０ｍｍ上の条件（Ｒｕｎ ＮＯ．６）でも、沈降分離槽２の実際の運用においては堆積スラッジ２２を十分に抜き出すことができる。

また、第１の実施形態と同様に、流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａは、堆積スラッジ２２の上面から０ｍｍ乃至１００ｍｍに配置するものとする。また、スラッジ抜出管４の抜出ノズル先端４ａは、噴出ノズル先端３ａの高さから−５０ｍｍ乃至５０ｍｍの位置に配置し、さらに噴出ノズル先端３ａより下方かつ堆積スラッジに埋没しないように配置することが望ましい。

（効果）
本発明の第２の実施形態によれば、噴出ノズル先端３ａを下端部２ａから上方に伸ばした垂線上に配置し、噴出ノズル先端３ａの流動化液３２の噴出方向を下端部２ａに向けて配置し、抜出ノズル先端４ａを流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａの周囲に配置することによって、流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａによって下端部２ａに向けて流動化液３２を噴き当て、スラッジ抜出し完了に到るまで効率よく堆積スラッジ２２を流動化させ抜出すことができる。

（第３の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第３の実施形態に係るスラッジ処理装置について図３を参照して説明する。第１の実施形態に係るスラッジ抜出し装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。

図３は、本発明の第３の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図である。第３の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、補助流動化液噴出管９と、補助スラッジ抜出管１０と、補助流動化液噴出装置１１と、補助スラッジ移送装置１２とを新たに設けた点である。補助流動化液噴出装置１１は、スチーム供給装置７ｃとスチームエジェクタ８ｃとから構成される。また、補助スラッジ移送装置１２は、スチーム供給装置７ｄとスチームエジェクタ８ｄとから構成される。

補助流動化液噴出管９は、一端である補助噴出ノズル先端９ａを流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａの５０ｍｍ乃至１００ｍｍ上方に設置する。さらに補助流動化液噴出管９の他端は、スチームエジェクタ８ｃに接続される。

スチームエジェクタ８ｃは処理液２１内に設けられ、スチーム供給装置７ｃは沈降分離槽２の外部に設けられる。スチーム３１を供給する配管によってスチーム供給装置７ｃとスチームエジェクタ８ｃを接続して補助流動化液噴出装置１１を構成する。

補助スラッジ抜出管１０は、一端である補助抜出ノズル先端１０ａをスラッジ抜出管４の抜出ノズル先端４ａの５０ｍｍ乃至１００ｍｍ上方に設置する。さらに補助スラッジ抜出管１０の他端は、スチームエジェクタ８ｄに接続される。

スチームエジェクタ８ｄおよびスチーム供給装置７ｄは沈降分離槽２の外部に設けられる。スチーム３１を供給する配管によってスチーム供給装置７ｄとスチームエジェクタ８ｄを接続して補助スラッジ移送装置１２を構成する。

（作用）
以下、本発明の第３の実施形態の作用について説明する。スラッジ処理装置１は、沈降分離槽２に流入するスラッジ量が多い、またはスラッジ抜出しの間隔が長くなりスラッジ受入量が多い等の理由で噴出ノズル先端３ａが堆積スラッジ２２に埋没し、流動化液３２を噴出しにくくなる事象が発生する可能性がある。また、抜出ノズル先端４ａが堆積スラッジ２２に埋没し、流動化スラッジ３３の抜出し時に周囲の流動化していない堆積スラッジ２２を吸引する事象が発生する可能性がある。

以下、流動化液噴出管３の噴出ノズル先端３ａおよびスラッジ抜出管４の抜出ノズル先端４ａが堆積スラッジ２２内に埋没したときの作用について説明する。まず、スチーム供給装置７ｃによってスチームエジェクタ８ｃにスチーム３１を供給し、スチームエジェクタ８ｃ内に生じた負圧により槽内の処理液２１を吸引して補助流動化液噴出管９の先端から流動化液３２として堆積スラッジ２２に噴き当て、流動化スラッジ３３として流動化させる。

さらに、スチーム供給装置７ｄによってスチームエジェクタ８ｄにスチーム３１を供給し、スチームエジェクタ８ｄ内に生じた負圧により、流動化スラッジ３３を補助スラッジ抜出管１０によって上方に抜出す。

補助流動化液噴出管９および補助スラッジ抜出管１０による堆積スラッジ２２の抜出しによって流動化液噴出管３の先端が堆積スラッジ２２より上方に露出した後、再び上述した流動化液噴出管３およびスラッジ抜出管４による堆積スラッジ２２の抜出しを行う。

（効果）
本発明の第３の実施形態によれば、噴出ノズル先端３ａおよび抜出ノズル先端４ａが堆積スラッジ２２に埋没したときに、噴出ノズル先端３ａおよび抜出ノズル先端４ａを堆積スラッジ２２より上方に露出させて最適な配置に戻すことができる。

（第４の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第４の実施形態に係るスラッジ抜出し装置について図４を参照して説明する。第１の実施形態に係るスラッジ抜出し装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。

図４は、本発明の第４の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図である。第４の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、密度計１３を新たに設けた点である。密度計１３は、複数の密度センサ先端１３ａを有し、例えば沈降分離槽２の下端部２ａから５０ｍｍおきに密度センサ先端１３ａを設置する。密度センサ先端１３ａは、内径５ｍｍ程度のパイプの先端から所定流量の気体をバブリングし、密度計１３は、ガス供給元の圧力の差から密度に変換する。

（作用）
以下、本発明の第４の実施形態の作用について説明する。密度計１３は、処理液２１の液媒の密度および堆積スラッジ２２の密度ならびに流動化スラッジ３３の密度のデータをあらかじめ記憶しておくものとする。流動化液噴出管３から流動化液３２を噴出したとき、密度計１３は、鉛直方向の密度分布を算出し、上述した密度のデータから流動化スラッジ３３の流動化範囲をモニタリングする。さらに、流動化液３２を噴出する前のスラッジ堆積層２２の上面高さも鉛直方向の密度変化を測定することによって算出することができる。

上述したスラッジ抜出し試験において流動化範囲から固形分を含むスラリーを採取して、固形分濃度を測定したところ、およそ１０〜３０ｗｔ％であった。したがって、この１０〜３０ｗｔ％のスラッジが含まれる処理液２１の範囲を流動化スラッジ３３が存在する範囲として抜出ノズル先端４ａを配置する。

また、密度計１３によるモニタリング結果を用いて、堆積スラッジ２２が流動化している部分に抜出ノズル先端４ａを移動させる移動機構を設ける構成としてもよい。さらに密度計１３によるモニタリング結果を用いて、堆積スラッジ２２が流動化していない部分に噴出ノズル先端３ａを移動させる移動機構を設けることで、受け入れるスラッジの性状（比重、密度）が変化した場合にも、配管などの閉塞を起こさずに堆積スラッジ２２を効率的に抜き出すことができる。

（効果）
本発明の第４の実施形態によれば、密度計１３によって鉛直方向の密度を測定することによって、堆積スラッジ２２ならびに流動化スラッジ３３の範囲を算出し、噴出ノズル先端３ａおよび抜出ノズル先端４ａを適切な位置に配置することができる。

（第５の実施形態）
（構成）
以下、本発明の第５の実施形態に係るスラッジ抜出し装置について図５を参照して説明する。第１の実施形態に係るスラッジ抜出し装置の各部と同一部分には同一符号を付し、同一の構成についての説明は省略する。

図５は、本発明の第５の実施形態に係るスラッジ処理装置の概略縦断面図である。第５の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、線量計１４を新たに設けた点である。線量計１４は、例えば沈降分離槽２の下端部２ａから側周面２ｂに沿って５０ｍｍおきの高さに設けられる。

（作用）
以下、本発明の第５の実施形態の作用について説明する。スラッジ処理装置１を原子力施設に適用する場合には、スラッジに放射性物質が含まれている。線量計１４は、処理液２１の液媒の放射線量および堆積スラッジ２２の放射線量ならびに流動化スラッジ３３の放射線量のデータをあらかじめ記憶しておくものとする。

線量計１４によって鉛直方向の放射線量の変化を測定することによって、流動化スラッジ３３の流動化範囲をモニタリングする。さらに、流動化液３２を噴出する前のスラッジ堆積層２２の上面高さも算出することができる。

算出された流動化スラッジ３３の流動化範囲によって、噴出ノズル先端３ａおよび抜出ノズル先端４ａを適切な位置に配置する。さらに、流動化液噴出管３による流動化液３２の噴出流量や、スラッジ抜出管４による流動化スラッジ３３の抜出し流量を適切な流量に変化させることもできる。

（効果）
本発明の第５の実施形態によれば、線量計１４を高さ方向に複数設け、高さ方向の放射線量を計測することによって、堆積スラッジ２２ならびに流動化スラッジ３３の範囲を算出し、噴出ノズル先端３ａおよび抜出ノズル先端４ａを適切な位置に配置することができる。

なお、本発明の実施形態は上述した実施形態に限られないことは言うまでもない。例えば、沈降分離槽２の大きさや、流動化液噴出管３およびスラッジ抜出管４の配管径や配置、流動化液噴出管３の流動化液３２の噴出水流量、スラッジ抜出管４の流動化スラッジ３３の抜出し流量は、堆積スラッジの粒径や比重、処理液２１の体積や液媒の種類に応じて適宜変更され得るものである。なお、上述した第１から第５の実施形態は適宜組み合わせることができる。

１・・・スラッジ処理装置
２・・・沈降分離槽
２ａ・・・下端部
２ｂ・・・側周面
２ｃ・・・底部
３・・・流動化液噴出管
３ａ・・・噴出ノズル先端
４・・・スラッジ抜出管
４ａ・・・抜出ノズル先端
５・・・流動化液噴出装置
６・・・スラッジ移送装置
７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ・・・スチーム供給装置
８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ・・・スチームエジェクタ
９・・・補助流動化液噴出管
９ａ・・・補助噴出ノズル先端
１０・・・補助スラッジ抜出管
１０ａ・・・補助抜出ノズル先端
１１・・・補助流動化液噴出装置
１２・・・補助スラッジ移送装置
１３・・・密度計
１４・・・放射線量率計
２１・・・処理液
２２・・・堆積スラッジ
３１・・・スチーム
３２・・・流動化液
３３・・・流動化スラッジ

Claims (13)

1. 下端部にかけて側周面を傾斜させた底部を有し、この底部に処理液に含まれるスラッジを沈降させ堆積スラッジを形成する沈降分離槽と、
   噴出ノズル先端を前記沈降分離槽の前記下端部に向けて配置し、前記堆積スラッジに流動化液を噴き当て、前記スラッジを流動化する流動化液噴出管と、
   抜出ノズル先端から流動化した前記スラッジを上方に抜出すスラッジ抜出管とを備えることを特徴とするスラッジ処理装置。
2. 前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端の高さを前記堆積スラッジの上面から０ｍｍ乃至１００ｍｍとし、
   前記スラッジ抜出管の前記抜出ノズル先端の高さを前記噴出ノズル先端の高さから−５０ｍｍ乃至５０ｍｍｍとしたことを特徴とする請求項１に記載のスラッジ処理装置。
3. 前記沈降分離槽の前記下端部から上方に伸ばした垂線を挟んだ両側に前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端および前記スラッジ抜出管の前記抜出ノズル先端をそれぞれ配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスラッジ処理装置。
4. 前記沈降分離槽の前記下端部から上方に伸ばした前記垂線までの前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端および前記スラッジ抜出管の前記抜出ノズル先端のそれぞれの距離を等距離としたことを特徴とする請求項３に記載のスラッジ処理装置。
5. 前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端の向きを前記沈降分離槽の前記底部の前記下端部から上方に伸ばした垂線に対して１０°傾斜した角度から前記側周面の傾斜角と平行な角度としたことを特徴とする請求項３または請求項４に記載のスラッジ処理装置。
6. 前記沈降分離槽の前記下端部から垂直に伸ばした軸上に前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端を配置し、前記スラッジ抜出管の前記抜出ノズル先端を前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端の周囲に配置したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスラッジ処理装置。
7. 前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端の上方に補助噴出ノズル先端を配置した補助流動化液噴出管と、
   前記スラッジ抜出管の前記抜出ノズル先端の上方に補助抜出ノズル先端を配置した補助スラッジ抜出管とをさらに備え、
   前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端または前記抜出管の前記抜出ノズル先端のいずれかが前記堆積スラッジに埋没したとき、前記補助流動化液噴出管によって噴き当て前記補助抜出管によって埋没部分の前記スラッジを抜出すことによって、前記流動化液噴出管の前記噴出ノズル先端および前記抜出管の前記抜出ノズル先端を前記堆積スラッジの上面から離間させることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか一項に記載のスラッジ処理装置。
8. 前記補助流動化液噴出管の前記補助噴出ノズル先端および前記補助スラッジ抜出管の前記補助抜出ノズル先端を、前記噴出ノズル先端および前記抜出ノズル先端の各々５０ｍｍ乃至１００ｍｍ上方に設けたことを特徴とする請求項７に記載のスラッジ処理装置。
9. 前記沈降分離槽の鉛直方向の密度変化を測定する密度計と、
   この密度計によって測定した鉛直方向の前記密度変化から流動化した前記スラッジの範囲を算出し、前記スラッジ抜出管の前記抜出しノズル先端を流動化した前記スラッジの範囲に移動する機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項８の何れか一項に記載のスラッジ処理装置。
10. 前記沈降分離槽の鉛直方向の放射線量変化を測定する線量計と、
    この線量計によって測定した鉛直方向の前記放射線量から流動化した前記スラッジの範囲を算出し、前記スラッジ抜出管の前記抜出しノズル先端を流動化した前記スラッジの範囲に移動する機構とをさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか一項に記載のスラッジ処理装置。
11. 前記流動化液は、前記処理液のうち前記スラッジが沈降した上澄み液を回収し利用したものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１０の何れか一項に１０に記載のスラッジ処理装置。
12. 前記噴出管および前記抜出管は、流体の流れ、または流体の凝縮による内部の負圧を利用した移送手段を用いることを特徴とする請求項１乃至請求項１１の何れか一項に１１に記載のスラッジ処理装置。
13. 下端部にかけて側周面を傾斜させた底部を有する沈降分離槽にスラッジを沈降させる工程と、
    前記沈降分離槽の前記下端部に向けて流動化液を噴き当てる流動化液噴出工程と、
    流動化した前記スラッジを上方に抜出すスラッジ抜出工程とを備えることを特徴とするスラッジ処理方法。

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