JP2022052694A - Method used for preparing curable slurry by wet decomposition waste liquid of waste ion exchange resin, and solidifying/fixing other waste, waste ion exchange resin and improved wet oxidation method of organic matter - Google Patents

Method used for preparing curable slurry by wet decomposition waste liquid of waste ion exchange resin, and solidifying/fixing other waste, waste ion exchange resin and improved wet oxidation method of organic matter Download PDF

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Abstract

To provide a method used for preparing a curable slurry by a wet decomposition waste liquid of a waste ion exchange resin, and using for solidifying/fixing other waste, and a waste ion exchange resin, and an improved wet oxidation method of an organic matter.SOLUTION: There is provided a method for preparing a curable slurry by wet-decomposing a waste ion exchange resin containing a cation exchange resin, preparing a curable slurry from the generated decomposition waste liquid, and using the slurry for solidifying/fixing other waste, so as to obtain a solid waste object excellent in properties and achieve great volume reduction of a waste. There is also provided a method for decomposing a waste ion exchange resin or an organic matter (including organic waste) using hydrogen peroxide containing a persulfate as a decomposer. The method can increase efficiency of decomposition, remarkably reduces consumption of hydrogen peroxide, and can obtain a better effect of mineralization.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、廃棄物の処理方法、特に放射性廃棄物の処理方法に関する。 The present invention relates to a waste treatment method, particularly a radioactive waste treatment method.

現在、世界中で最も一般的に使用されている原子力発電施設は、加圧水型原子炉及び沸騰水型原子炉である。両者が生成した中・低レベル放射性廃棄物は、概略的に湿潤廃棄物及び乾燥廃棄物の2つに分けることができる。湿潤廃棄物に関しては、加圧水型原子炉が生成したものは、主にホウ酸塩廃液、廃棄イオン交換樹脂(以下、廃棄樹脂と称される)及び廃棄活性炭等であり、沸騰水型原子炉が生成したものは、主に廃棄樹脂、廃棄活性炭及び汚泥(Sludge)である。現在、イオン交換樹脂の再生(Regeneration)は行われなくなったため、樹脂の再生によって生成された硫酸ナトリウム廃液はなくなった。乾燥廃棄物に関しては、その生成は、原子炉の型式と関係があまりない。主な違いは、可燃性乾燥廃棄物が焼却処理されるか否かである。焼却処理された場合には、可燃性廃棄物が焼却されることでスラグ及び灰に変換され、乾燥廃棄物が大幅に減容される。また、いずれかの型式の原子炉に関わらず、いずれも未だスラッジ、汚染された金属、廃棄フィルターエレメント等の放射性廃棄物を生成する。上記は、全て本発明に係る技術を応用して処理を行うことに適する放射性廃棄物である。 Currently, the most commonly used nuclear power plants in the world are pressurized water reactors and boiling water reactors. The medium- and low-level radioactive waste generated by both can be roughly divided into wet waste and dry waste. Regarding wet waste, the ones produced by the pressurized water reactor are mainly borate waste liquid, waste ion exchange resin (hereinafter referred to as waste resin), waste activated charcoal, etc., and the boiling water reactor The products produced are mainly waste resin, waste activated charcoal and sludge. At present, the regeneration of the ion exchange resin is no longer performed, so that the sodium sulfate waste liquid generated by the regeneration of the resin is eliminated. For dry waste, its production has little to do with the reactor type. The main difference is whether or not the flammable dry waste is incinerated. When incinerated, combustible waste is incinerated and converted into slag and ash, resulting in a significant reduction in the volume of dry waste. Also, regardless of the type of reactor, they still produce radioactive waste such as sludge, contaminated metal, and waste filter elements. The above are all radioactive wastes suitable for treatment by applying the technique according to the present invention.

放射性廃液又は湿潤廃棄物に対する処理において、伝統的に最もよく使用されるのは、廃棄物及びセメントをスラリー体に調製して樽に入れ、スラリー体の硬化後には安定したモノリシック(Monolithic)固形廃棄物体(Solid Waste Form)となるセメント固化技術である。異なる廃棄物は異なる特性があるため、セメント固化を行う際には、異なる固化条件を使用してそれぞれの処理を行う必要がある。そのため、それぞれに異なる技術的な問題が存在することに加え、セメント固化体の廃棄物の負荷率が低いため、最終的に生成された廃棄物固化体の生成量は、高いままである。以下、処理工程にとって挑戦的な廃棄物の幾つかについて、その処理問題及び技術状況を説明する。 Traditionally most commonly used in the treatment of radioactive liquid or wet waste, waste and cement are prepared into slurries and placed in barrels for stable monolithic solid disposal after the slurry has hardened. It is a cement solidification technology that becomes an object (Solid Waste Form). Since different wastes have different properties, it is necessary to carry out each treatment using different solidification conditions when cement solidification is performed. Therefore, in addition to the existence of different technical problems for each, the load factor of the waste of the cement solidified body is low, so that the amount of the finally produced waste solidified body remains high. The treatment problems and technical status of some of the wastes that are challenging for the treatment process will be described below.

上述したように、セメント固化は、早期に放射性廃棄物の処理に使用される一般的な技術であり、今でも一部の原子力発電所において使用されている。セメント固化技術を使用してホウ酸塩廃液を処理する際に、廃液中のホウ酸塩(通常は、ホウ酸ナトリウムである)は、セメントの水和作用を強く妨げ、セメントスラリーの硬化を妨げ、いわゆる固化遅延(Solidification Retardation)現象を引き起こす。この現象を低減するため、ホウ酸塩廃液のセメント固化は、低ホウ素濃度でのみ行うか、又はセメント固化剤を添加する前に、先に消石灰又は他のアルカリ剤を添加して固化遅延現象を低減する。例えば、米国特許第4293437、4210619、4620947、4800042及び4906408号、及び中国特許CN 102254579B、特開CN 102800377A等である。しかし、これらの方法は、全て、生成されたホウ酸塩廃液固化体の体積を大幅に増やすことをもたらす。セメント固化システムの設備は、簡単であり、設備の投資コストを低減することが可能であるが、放射性廃棄物の管理コストが日々高くなっていき、最終処分用地が見つかりにくく、これらの方法は、既に経済性がない。 As mentioned above, cement solidification is a common technique used early in the treatment of radioactive waste and is still used in some nuclear power plants. When treating borate effluent using cement solidification technology, the borate in the effluent (usually sodium borate) strongly impedes the hydration of the cement and prevents the cement slurry from hardening. , So-called Solidification Delayation phenomenon. In order to reduce this phenomenon, the borate effluent should be cemented only at a low boron concentration, or slaked lime or other alkaline agent should be added first before adding the cement solidifying agent to delay the solidification phenomenon. Reduce. For example, US Pat. Nos. 4293437, 4210619, 4620947, 4800042 and 4906408, Chinese Patent CN 102254579B, Japanese Patent Application Laid-Open No. CN 102800377A, and the like. However, all of these methods result in a significant increase in the volume of the borate effluent solidified product produced. The equipment of the cement solidification system is simple and it is possible to reduce the investment cost of the equipment, but the management cost of radioactive waste is increasing day by day and it is difficult to find the final disposal site. It is no longer economical.

日本の日揮会社(JGC Corporation)は、ホウ酸塩廃液を40~60℃まで加熱し、石灰を添加し、約10時間の反応を行い、ホウ酸ナトリウムを安定したホウ酸カルシウム沈殿物に変換させ、沈殿物をろ過・脱水した後、セメントを添加して固化する、いわゆる「高度セメント固化技術(Advanced Cementation)」を開発した。減容について顕著な改善をもたらすと言われたが、その操作が長く、水酸化ナトリウムを含有する二次廃液(Secondary Waste)を生成するため、完全な処理には達していない。 JGC Corporation of Japan heats borate effluent to 40-60 ° C, adds lime, and reacts for about 10 hours to convert sodium borate into a stable calcium borate precipitate. , The so-called "advanced cementation", in which the precipitate is filtered and dehydrated and then cement is added to solidify it, has been developed. Although it was said to bring about a remarkable improvement in volume reduction, it has not been completely treated because the operation is long and produces a secondary waste liquid containing sodium hydroxide (Secondary Waste).

本発明者は、台湾特許第68875号、米国特許US 5457262号、米国特許US 5998690、欧州特許EP 0644555、欧州特許EP 0929079等において、ホウ酸塩廃液を濃縮してホウ素含有量が110000ppm以上である重合ホウ酸ナトリウム溶液にした後、特別に調製されたセメント系固化剤によって固化する、ホウ酸塩廃液固化方法を開示した。前記方法は、ホウ酸塩負荷率が非常に高い固化体を調製することができ、同量のホウ酸塩廃液の処理によって生成された固化体の体積が従来のセメント固化法の10分の1を下回り、減容効果が非常に優れている。しかし、固化体のホウ酸塩含有量が高いため、固化体の浸漬耐性の要件が厳しい場合、その応用は制限される。 The present inventor has concentrated borate waste liquid to have a boron content of 110,000 ppm or more in Taiwan Patent No. 68875, US Patent US 5457262, US Patent US 5998690, European Patent EP 0644555, European Patent EP 0929079, and the like. Disclosed is a method for solidifying borate waste liquid, which is made into a polymerized sodium borate solution and then solidified with a specially prepared cement-based solidifying agent. The above method can prepare a solidified body having a very high borate load factor, and the volume of the solidified body produced by treating the same amount of borate waste liquid is one tenth of that of the conventional cement solidification method. The volume reduction effect is very excellent. However, due to the high borate content of the solidified body, its application is limited if the requirements for immersion resistance of the solidified body are strict.

ホウ酸塩廃液の処理は、また、結晶水を含有するホウ酸又はホウ酸塩固体を形成するため、廃液を樽に入れた後、直接加熱して水分を蒸発させる、いわゆる蒸発乾燥法を含む。この方法は、廃棄物の体積を減少させるが、ホウ酸塩は、安定化又は鉱化処理なしで、未だ完全に溶解可能な状態にあり、安定性がない。 The treatment of borate effluent also comprises a so-called evaporative drying method in which the effluent is placed in a barrel and then directly heated to evaporate the water in order to form boric acid or a borate solid containing water of crystallization. .. This method reduces the volume of waste, but the borate is still in a fully soluble state without stabilization or mineralization treatment and is not stable.

セメント固化技術を使用して廃棄樹脂を処理することにも、同様に問題が存在する。廃棄樹脂は、イオン交換能力を有するため、セメント固化体内のイオンとイオン交換を行い、固化体の安定性に影響する。また、水分を吸収又は放出することにより、固化体が収縮・膨張して破損・亀裂が生じることが引き起こされる。そのため、固化体の廃棄樹脂負荷率が大きく制限され、セメント固化後、体積が大幅に増加することが引き起こされる。また、廃棄樹脂セメントは、固化後でも鉱化されず、未だ臭気を発散し、環境を汚染し、生分解も発生させ、硫化物を生成して処分エンジニアリングバリアを破壊し、処分の安全性が心配される。 Similarly, there are problems in treating waste resin using cement solidification techniques. Since the waste resin has an ion exchange capacity, it exchanges ions with ions in the cement solidified body and affects the stability of the solidified body. Further, by absorbing or releasing water, the solidified body shrinks and expands, causing breakage and cracking. Therefore, the load factor of the waste resin of the solidified body is greatly limited, and the volume is significantly increased after the cement is solidified. In addition, waste resin cement is not mineralized even after solidification, it still emits odor, pollutes the environment, generates biodegradation, produces sulfide, destroys the disposal engineering barrier, and is safe for disposal. I'm worried.

廃棄樹脂の処理方法は、セメント固化法に加え、また乾式処理及び湿式処理の2つを含む。その中で、乾式は、焼却法、直接ガラス固化(Direct Vitrification)法及び高温熱分解(Pyrolysis)法、Q-CEP処理法(Quantum-Catalytic Extraction Process)等を含み、湿式は、酸分解法(Acid Digestion)、湿式酸化法(Wet Oxidation)、及び亜臨界又は超臨界水酸化法(Sub- or Super-Critical Water Oxidation)、高温水蒸気改質法(Steam Reforming)等を含む。その中で、焼却法の開発は、最も早く、一部の国では、実施されたことがある。焼却法を使用して処理する際に、通常は、SO、NO又は他の有害ガスの排出濃度を制御するため、廃棄樹脂及び他の可燃性廃棄物を混合して焼却する。放射性核種の排出制御は、焼却法の重要な問題である。揮発性の炭素14、トリチウム及びセシウム137等の核種の排出を効果的に防ぐことができない限り、廃棄樹脂は、事前に核種を除去し、放射性を減少させた後、更に焼却する必要があり、これも廃棄樹脂の焼却処理の困難をもたらす。 The waste resin treatment method includes two methods, a dry treatment method and a wet treatment method, in addition to the cement solidification method. Among them, the dry method includes an incineration method, a direct vibration method, a high temperature thermal decomposition method, a Q-CEP treatment method (Quantum-Catalytic Extension Process), and the like, and the wet method includes an acid decomposition method (steam reforming method). Acid Definition), wet oxidation method, subcritical or supercritical water oxidation method, high temperature steam reforming method, etc. are included. Among them, the development of the incinerator method was the earliest and has been implemented in some countries. When treated using the incinerator method, waste resin and other combustible waste are usually mixed and incinerated to control the emission concentration of SO x , NO x or other harmful gases. Controlling the emission of radionuclides is an important issue in the incinerator method. Unless the emission of nuclides such as volatile carbon-14, tritium and cesium-137 can be effectively prevented, the waste resin needs to be incinerated after removing the nuclides in advance to reduce the radioactivity. This also makes it difficult to incinerate the waste resin.

上述の廃棄樹脂の高温処理方法は、全て材料の腐食、核種及び毒性ガスの処理及び排出、及び残留物及び二次廃棄物(Secondary Waste)の適切な処理等の問題に直面し、実際の応用上の困難をもたらした。また、高温処理には、設備コストが高く、システム運転及び人員配置スケジューリングの柔軟性が低い等の欠点もある。 The above-mentioned high-temperature treatment methods for waste resins all face problems such as corrosion of materials, treatment and discharge of nuclides and toxic gases, and proper treatment of residues and secondary waste, and are practically applied. Caused the above difficulties. In addition, high temperature treatment has drawbacks such as high equipment cost and low flexibility in system operation and staffing scheduling.

高温処理法の欠点に対し、フェントン反応(Fenton Reaction)を使用する湿式酸化法は、反応温度が低く(約100℃程度)、毒性ガスが生成されず、核種の逸出がない等という基本的な利点を有し、実際の応用の発展に有利である。 In contrast to the drawbacks of the high temperature treatment method, the wet oxidation method using the Fenton Reaction has a low reaction temperature (about 100 ° C), does not generate toxic gas, and does not escape nuclides. It has various advantages and is advantageous for the development of actual applications.

英国のAEA会社が開発した湿式酸化法は、硫酸第一鉄を触媒とし、過酸化水素を酸化剤とし、消石灰及び硫酸でpHを調整し、約100℃の温度及び3~4のpHで粒状廃棄イオン交換樹脂の酸化分解を行い、有機成分をCO及びHOに分解させる。文献の報道によると、前記方法で廃棄樹脂を処理して得られた廃液及び残留物のセメント固化を行うと、最終的に生成された固化体の体積は処理前の廃棄樹脂の体積と比べて減少しないが、廃棄樹脂の直接セメント固化と比べて比較的良好な減容効果が得られる。 The wet oxidation method developed by the British AEA company uses ferrous sulfate as a catalyst, hydrogen peroxide as an oxidant, adjusts the pH with slaked lime and sulfuric acid, and is granular at a temperature of about 100 ° C and a pH of 3 to 4. Oxidative decomposition of the waste ion exchange resin is performed to decompose organic components into CO 2 and H 2 O. According to the reports in the literature, when the waste liquid and the residue obtained by treating the waste resin by the above method are cement-solidified, the volume of the finally produced solidified body is compared with the volume of the waste resin before the treatment. Although it does not decrease, a relatively good volume reduction effect can be obtained as compared with the direct cement solidification of waste resin.

本発明者は、台湾特許第255277号、米国特許US 7482387 B2号、日本特許第4414214号、及び欧州特許第1137014号等において、消石灰の代わりに水酸化バリウムを使用してpHを調整し、特別に調製された固化剤によって分解廃液及び残留物を固化する、フェントン反応を使用する湿式酸化法で陰イオン、陽イオン廃棄樹脂を分解する技術を開示した。前記技術が等体積比の陰イオン、陽イオン混合樹脂を処理する際に、生成された固化体の体積は、元の廃棄樹脂の体積の約1/3であり、固化体の品質は、各主要な原子力エネルギー国の要件基準を満たし、且つ処理する必要がある二次廃棄物は何ら残らない。 The present inventor adjusts the pH by using barium hydroxide instead of slaked lime in Taiwan Patent No. 255277, US Patent US 7482387 B2, Japanese Patent No. 44142414, European Patent No. 1137014, etc. Disclosed is a technique for decomposing anions and cation waste resins by a wet oxidation method using a Fenton reaction, in which the decomposition waste liquid and the residue are solidified by the solidifying agent prepared in 1. When the above-mentioned technique processes an anion and cation mixed resin having an equal volume ratio, the volume of the solidified body produced is about 1/3 of the volume of the original waste resin, and the quality of the solidified body is different. No secondary waste remains that meets the requirements of major nuclear energy countries and needs to be treated.

上述の説明から、先行技術の放射性廃棄物に対する処理は、基本的に図1に示すように、2段階に分けて処理を行う。第1段階では、先に廃棄物の特性に基づいて需要に応じて脱水、乾燥、蒸発・濃縮、沈殿、焼却又は分解等の減量・減容処理を行い、高濃度の廃液、廃棄スラリー又は固形の粉末、顆粒又は残留物等の中間生成物を得る。第2段階では、品質が適格である廃棄物体(Waste Form)を得るために、更に中間生成物の特性に基づいて適切な方法を使用して固化又は固定する。その中で、固化処理は、廃液又は廃棄スラリーをモノリシック(Monolithic)廃棄物固化体(固化体と省略される)に調製することを指し、固定処理は、元々固体である廃棄物を樽に入れた後、硬化可能スラリーを用いて前記廃棄物に注いで埋め込み、硬化可能スラリーが硬化した後、モノリシック廃棄物固定体(固定体と省略される)を形成することを指す。固形中間生成物の特性が密封の条件を満たす場合、固定処理を行う必要がなくてもよく、直接適格な高性能容器(High Integrity Container、HIC)を使用して密封する。その中で、廃棄イオン交換樹脂、スラッジ、残留物等の細かい湿潤固形廃棄物に対する廃棄物体調製は、スラリー体の形態下で固化剤を添加して固体に調製するため、習慣的に固化処理とも称され、生成物は、固化体とも称される。以下の説明においても、これらの慣用用語をそのまま用いる。 From the above description, the treatment of radioactive waste of the prior art is basically divided into two stages as shown in FIG. In the first stage, weight reduction / volume reduction treatment such as dehydration, drying, evaporation / concentration, precipitation, incineration or decomposition is performed first based on the characteristics of the waste, and high-concentration waste liquid, waste slurry or solid. To obtain intermediate products such as powders, granules or residues of. In the second stage, in order to obtain a waste body of suitable quality (Waste Form), it is further solidified or fixed using an appropriate method based on the characteristics of the intermediate product. Among them, the solidification process refers to preparing a waste liquid or a waste slurry into a monolithic waste solidified body (abbreviated as a solidified body), and the fixing process puts a waste that is originally a solid into a barrel. After that, the curable slurry is poured into the waste and embedded, and after the curable slurry is cured, a monolithic waste fixed body (abbreviated as a fixed body) is formed. If the properties of the solid intermediate product satisfy the sealing conditions, no immobilization process may be required and the seal is made directly using a qualified High Integrity Container (HIC). Among them, the preparation of waste objects for fine wet solid waste such as waste ion exchange resin, sludge, and residue is habitually solidified because it is prepared as a solid by adding a solidifying agent in the form of a slurry. The product is also referred to as a solidified body. In the following description, these idioms will be used as they are.

基本的には、第2段階が含む固化、固定、及び密封等の処理は、全て体積増加効果が生じる。体積増加の程度は、廃液、廃棄スラリーの固化では廃棄物の濃度及び追加の固化剤用量に左右され、固定では廃棄物樽の容積収容率及び硬化可能スラリーの使用量に左右され、密封では密封樽の体積収容率に左右される。現在の状況では、第2段階処理の体積増加の程度は、方法が異なるため、約50%~500%の間にある。 Basically, all the treatments such as solidification, fixing, and sealing included in the second stage have a volume increasing effect. The degree of volume increase depends on the concentration of waste and the amount of additional solidifying agent for solidification of waste liquid and waste slurry, the volume capacity of the waste barrel and the amount of curable slurry used for fixing, and sealing for sealing. It depends on the volume capacity of the barrel. In the current situation, the degree of volume increase in the second stage treatment is between about 50% and 500% due to different methods.

本発明は、廃棄樹脂(陰イオン、陽イオン交換樹脂を含む)の湿式分解によって生成された廃液を使用して硬化可能スラリーを調製し、硬化可能スラリーによって他の廃棄物を処理する方法と、廃棄イオン交換樹脂及び有機廃棄物を分解する改良湿式酸化方法とを提供する。 The present invention comprises a method of preparing a curable slurry using a waste liquid generated by wet decomposition of a waste resin (including anion and cation exchange resin) and treating other waste with the curable slurry. Provided are an improved wet oxidation method for decomposing a waste ion exchange resin and organic waste.

本発明が提供する、廃棄樹脂の分解生成物を使用して他の廃棄物を処理する方法は、廃棄樹脂の湿式分解処理を行って硫酸塩を含有する分解廃液を生成する工程と、分解廃液を濃縮し、変換剤を添加して安定した硫酸塩微粒子を含有する変換廃棄スラリーを生成する工程と、硬化可能スラリー原料を変換廃棄スラリーに添加して均一に混合して硬化可能スラリーに調製し、少なくとも1種の他の廃棄物の固化又は固定処理を行うことに用いる工程と、を含む。本発明の変換廃棄スラリーが含有する安定した硫酸塩微粒子は、陽イオン交換樹脂が含有するスルホン酸基に由来するため、廃棄イオン交換樹脂は、必要量の硬化可能スラリーを調製することが十分に提供できるように、比較的に高い割合の陽イオン交換樹脂を含有することが好ましい。基本的には、原子力発電所が生成した廃棄イオン交換樹脂が含有する陽イオン交換樹脂は、陰イオン交換樹脂より多いため、本発明に係る方法の応用に非常に適する。 The method provided by the present invention for treating other waste using the decomposition product of the waste resin includes a step of performing a wet decomposition treatment of the waste resin to generate a decomposition waste liquid containing a sulfate and a decomposition waste liquid. To produce a conversion waste slurry containing stable sulfate fine particles by concentrating and adding a conversion agent, and a curable slurry raw material is added to the conversion waste slurry and mixed uniformly to prepare a curable slurry. , Includes steps used to solidify or immobilize at least one other waste. Since the stable sulfate fine particles contained in the conversion waste slurry of the present invention are derived from the sulfonic acid group contained in the cation exchange resin, it is sufficient to prepare a required amount of curable slurry for the waste ion exchange resin. It is preferable to contain a relatively high proportion of cation exchange resins so that they can be provided. Basically, since the amount of cation exchange resin contained in the waste ion exchange resin produced by the nuclear power plant is larger than that of the anion exchange resin, it is very suitable for the application of the method according to the present invention.

本発明の1つの実施例において、上述の湿式分解処理は、湿式酸化(Wet Oxidation)法であり、pH<3の条件下で行うことが好ましい。陰イオン、陽イオン混合の廃棄樹脂の水スラリーのpHは、陽イオン樹脂の占めた割合の増加に伴って低下し、反対には、pHが上昇する。陽イオン樹脂の分解は、硫酸を生成するため、陽イオン樹脂の占めた割合がより高い場合、分解廃液のpHは、分解の進行に伴って低下する。原子力発電所が生成した陰イオン、陽イオン混合の廃棄樹脂は、通常陽イオン樹脂の占めた割合がより高いため、pHを下げる必要がある場合は多くないが、必要がある場合には、硫酸を用いてそれを下げることが可能である。硫酸の連続生成は、酸性度が高すぎることを引き起こした場合、水酸化バリウムでそれを下げることが可能である。 In one embodiment of the present invention, the above-mentioned wet decomposition treatment is a wet oxidation method, and is preferably performed under the condition of pH <3. The pH of the water slurry of the waste resin mixed with anions and cations decreases with increasing proportion of the cation resin, and conversely, the pH increases. Since the decomposition of the cationic resin produces sulfuric acid, when the proportion of the cationic resin is higher, the pH of the decomposition waste liquid decreases as the decomposition progresses. The anion-cationic waste resin produced by nuclear power plants usually has a higher proportion of cation resin, so it is not often necessary to lower the pH, but if necessary, sulfuric acid is used. It is possible to lower it using. If the continuous production of sulfuric acid causes the acidity to be too high, it is possible to reduce it with barium hydroxide.

本発明の1つの実施例において、上述の少なくとも1種の他の廃棄物は、ホウ酸塩廃液、固形ホウ酸塩、廃棄活性炭、スラッジ、焼却灰、廃棄フィルターエレメント、金属廃棄物及び廃棄物圧縮ブラックから選択され、且つ少なくとも1種の廃棄物の処理の工程は、少なくとも1種の廃棄物及び硬化可能スラリーを固化体又は固定体に形成する工程を更に含む。 In one embodiment of the invention, at least one of the other wastes described above is borate waste liquid, solid borate, waste activated charcoal, sludge, incinerator ash, waste filter element, metal waste and waste compression. The step of treating at least one waste selected from black further comprises the step of forming at least one waste and curable slurry into a solidified or fixed body.

本発明の1つの実施例において、上述の処理方法は、ホウ酸塩廃液を提供する工程と、重合ホウ酸塩を含有する高濃度ホウ酸塩廃液を調製するために、ホウ酸塩廃液の成分を調整して濃縮する工程と、造粒装置及び少なくとも1種の造粒剤を使用して、高濃度ホウ酸塩廃液からホウ酸塩顆粒を製造する工程と、ホウ酸塩顆粒及び硬化可能スラリーを混合して均一に撹拌して硬化可能スラリーの顆粒スラリー体を形成し、次に廃棄物樽に入れ、顆粒スラリー体が硬化した後、固化体パッケージを形成する工程とを更に含む。 In one example of the present invention, the above-mentioned treatment method comprises a step of providing a borate waste liquid and a component of the borate waste liquid for preparing a high-concentration borate waste liquid containing a polymerized borate. And the process of producing borate granules from high-concentration borate effluent using a granulator and at least one granulator, and the borate granules and curable slurry. Is mixed and uniformly stirred to form a granulated slurry body of a curable slurry, which is then placed in a waste barrel, and after the granulated slurry body is cured, a step of forming a solidified body package is further included.

本発明の1つの実施例において、上述のホウ酸塩廃液は、ホウ酸ナトリウム溶液である。 In one embodiment of the invention, the borate effluent described above is a sodium borate solution.

本発明は、また、過硫酸塩及び過酸化水素を分解剤として使用して廃棄イオン交換樹脂又は有機物の分解処理を行うことを含む、廃棄イオン交換樹脂又は有機物の改良された分解方法も提供する。当該寳保によって分解効率が上がり、分解液における残留TOC濃度が低下し、過酸化水素の消費量が大幅に減少する。 The present invention also provides an improved method for decomposing a waste ion exchange resin or an organic substance, which comprises using persulfate and hydrogen peroxide as a decomposing agent to decompose the waste ion exchange resin or the organic substance. .. The maintenance increases the decomposition efficiency, reduces the residual TOC concentration in the decomposition liquid, and significantly reduces the consumption of hydrogen peroxide.

本発明は、湿式を使用して廃棄イオン交換樹脂の分解を行い、生成された分解廃液によって硬化可能スラリーを調製し、ホウ酸塩廃液、固形ホウ酸塩、廃棄活性炭、スラッジ、汚染された金属、廃棄フィルターエレメント等を含む他の廃棄物の合併処理を行うことに用いるため、追加材料の使用を大幅に減らし、第2段階処理の体積増加を低減し、放射性廃棄物の最小化を実現する。 In the present invention, waste ion exchange resin is decomposed using a wet type, and a curable slurry is prepared from the generated decomposition waste liquid, and borate waste liquid, solid borate, waste activated charcoal, sludge, and contaminated metal are prepared. Since it is used for the combined treatment of other wastes including waste filter elements, etc., the use of additional materials is greatly reduced, the volume increase of the second stage treatment is reduced, and the reduction of radioactive waste is realized. ..

本発明の上記及びその他の目的、特徴、及び利点をより分かりやすくするため、以下に実施例を挙げ、添付の図面と合わせて、以下のように詳しく説明する。 In order to make the above and other purposes, features, and advantages of the present invention easier to understand, examples will be given below and described in detail together with the accompanying drawings as follows.

放射性廃棄物の2段階処理図を示す。The two-step treatment diagram of radioactive waste is shown. 本発明に係る廃棄物処理方法のフロー模式図を示す。The flow schematic diagram of the waste treatment method which concerns on this invention is shown. 本発明の実施例の廃棄樹脂の分解処理に用いられる装置の模式図を示す。The schematic diagram of the apparatus used for the decomposition treatment of the waste resin of the Example of this invention is shown. 本発明の実施例のアンモニア含有アウトガス処理に用いられる装置の模式図を示す。The schematic diagram of the apparatus used for the ammonia-containing outgas treatment of the Example of this invention is shown.

本発明は、実験及び研究により以下の放射性廃棄物の処理の新規な方法を完成させた。 The present invention has completed the following novel methods of treating radioactive waste through experiments and research.

(一)合併処理する他の廃棄物001の前処理(S100):合併処理する他の廃棄物001は、硬化可能スラリーによって固化又は固定される廃棄物を指す。これらの廃棄物は、固化又は固定に適する状態に前処理する必要がある。基本的には、全ての固形廃棄物は、いずれも固化又は固定を行うことが可能であるが、良好な安定性及び機械的強度を備えるものが好ましい。湿った固形廃棄物、例えば廃棄活性炭又はスラッジは、過剰な水分を取り除く必要がある。液体廃棄物、例えば原子力発電所のホウ酸ナトリウム廃液は、先に固体顆粒に前処理するか、又はアルカリ剤、例えば水酸化カルシウムを添加してホウ酸カルシウム固体沈殿物を形成した後、脱水して適度の水分を含有する細粒状固体にする必要がある。前記ホウ酸カルシウム固体は、泥状、粉末状、粒状、又は塊状であることが可能である。粗大乾燥廃棄物は、樽入れ・固定することに適する必要があるため、先に形状及びサイズを調整する。細かい粉末又は顆粒廃棄物は、固化に選択されない、又は固化処理に適さない原因がある場合、先に樽に入れ、圧縮ブラックに圧縮した後、固定処理を行うことが可能である。要するに、前処理は、他の廃棄物001が適切な含水率、形状、サイズ及び緻密度を有し、最後の固化又は固定処理の実施に適合するようにする。 (1) Pretreatment of other waste 001 to be merged (S100): The other waste 001 to be merged refers to the waste solidified or fixed by the curable slurry. These wastes need to be pretreated to a state suitable for solidification or fixation. Basically, all solid wastes can be solidified or fixed, but those having good stability and mechanical strength are preferable. Wet solid waste, such as waste activated carbon or sludge, needs to be stripped of excess water. Liquid waste, such as sodium borate effluent from nuclear power plants, is either pretreated into solid granules first, or an alkaline agent, such as calcium hydroxide, is added to form a calcium borate solid precipitate and then dehydrated. It is necessary to make a fine granular solid containing an appropriate amount of water. The calcium borate solid can be muddy, powdery, granular, or lumpy. Oversized dry waste needs to be suitable for barreling and fixing, so the shape and size should be adjusted first. Fine powder or granule waste can be placed in barrels first, compressed into compressed black, and then fixed if there is a cause that is not selected for solidification or is not suitable for solidification treatment. In short, the pretreatment ensures that the other waste 001 has the appropriate moisture content, shape, size and density and is compatible with the final solidification or fixation treatment.

(二)廃棄樹脂の湿式分解を行う(S200):最も好ましい湿式分解法は、湿式酸化法であり、得られた廃棄樹脂分解廃液によって硬化可能スラリーを調製する(S300)。硬化可能スラリーの特性は、本発明の最終的に生成された廃棄物体の品質に対して決定的な影響を及ぼすため、良好な流動性、及び硬化した生成物が優れた安定性及び機械的強度を備えるという特性を備えることが好ましい。良好な流動性は、それが他の廃棄物を固化又は固定する際の混合又は注入操作に有利である。硬化した生成物が優れた安定性及び機械的強度を備えるという特性は、性質が優れた固化体又は固定体を生成することに有利である。また、硬化可能スラリーを調製するための廃棄物は、ニーズを満たすために、比較的に多い量である必要がある。原子力発電所が生成した廃棄樹脂は、基本的に上述の条件を満たす。 (2) Wet decomposition of waste resin (S200): The most preferable wet decomposition method is a wet oxidation method, and a curable slurry is prepared from the obtained waste resin decomposition waste liquid (S300). Good fluidity and excellent stability and mechanical strength of the cured product, as the properties of the curable slurry have a decisive effect on the quality of the final product of the invention. It is preferable to have the characteristic of being provided with. Good fluidity is advantageous for mixing or injecting operations when it solidifies or immobilizes other waste. The property that the cured product has excellent stability and mechanical strength is advantageous in producing a solidified or fixed body having excellent properties. Also, the amount of waste used to prepare the curable slurry needs to be relatively large in order to meet the needs. The waste resin produced by the nuclear power plant basically satisfies the above-mentioned conditions.

(三)最終廃棄物体の調製(S400、図2):固化体(S410、図2)を調製する場合には、前処理済みの廃棄物顆粒又は粉末を、調製された硬化可能スラリーと均一に撹拌して硬化可能な顆粒スラリー体を形成し、顆粒スラリー体を廃棄物樽に入れ、それが硬化した後、固化体を形成する。固定体(S420、図2)を調製する場合には、前処理済みの他の廃棄物001を先に廃棄物樽に入れ、次に硬化可能スラリーを用いて樽内の隙間及び周りに注いで埋め、硬化可能スラリーが硬化した後、固定体を形成する。 (3) Preparation of final waste object (S400, FIG. 2): When preparing a solidified body (S410, FIG. 2), the pretreated waste granules or powder are uniformly mixed with the prepared curable slurry. The granule slurry is stirred to form a curable granule slurry, the granule slurry is placed in a waste barrel, and after it is cured, a solidified body is formed. When preparing a fixed body (S420, FIG. 2), the other pretreated waste 001 is first placed in the waste barrel and then poured into and around the gaps in the barrel using a curable slurry. After filling and curing the curable slurry, a fixed body is formed.

より具体的な方法を述べるために、廃棄イオン交換樹脂及びホウ酸ナトリウム廃液又は廃棄活性炭を含む、加圧水型原子力発電施設の3つの主要な廃棄物の合併処理を例として説明する。これら3つは、加圧水型原子炉廃棄物の処理上、最も挑戦的なものであるため、加圧水型原子炉廃棄物の処理において、本発明は実用的な価値を有する。その中でも、廃棄イオン交換樹脂は、硬化可能スラリーの調製に用いられ、ホウ酸ナトリウム廃液は、前処理されて固体顆粒になる必要があり、廃棄活性炭は、その含水量を調整して適切に低い、水が滴らない含水率を有するようにする必要がある。主要な実施工程S100、S200、S300、S400等は、図2に示す通りである。その中で、S400の廃棄物体パッケージの調製は、固化体パッケージ013の調製であるS410と固定体パッケージ014の調製であるS420とに分けられる。図2の順序が例示のみであることを理解されたい。その中で、工程S100及び工程S200~S300が工程S400に先立って完了する必要があることを除き、S100及びS200~S300には順序の制限はないが、硬化可能スラリーの硬化のタイミングに合わせて作業する必要がある。 In order to describe a more specific method, the combined treatment of three major wastes of a pressurized water reactor containing waste ion exchange resin and sodium borate waste liquid or waste activated carbon will be described as an example. Since these three are the most challenging in the treatment of pressurized water reactor waste, the present invention has practical value in the treatment of pressurized water reactor waste. Among them, the waste ion exchange resin is used for preparing a curable slurry, the sodium borate waste liquid needs to be pretreated into solid granules, and the waste activated carbon has an appropriately low water content by adjusting its water content. , It is necessary to have a water content that does not allow water to drip. The main implementation steps S100, S200, S300, S400 and the like are as shown in FIG. Among them, the preparation of the waste object package of S400 is divided into S410 which is the preparation of the solidified body package 013 and S420 which is the preparation of the fixed body package 014. It should be understood that the order in FIG. 2 is only exemplary. Among them, the order of S100 and S200 to S300 is not limited except that the steps S100 and S200 to S300 need to be completed prior to the step S400, but the order is not limited, but the curable slurry is cured according to the timing of curing. I need to work.

工程S100では、ホウ酸塩廃液をホウ酸塩顆粒に前処理する。この工程は、ホウ酸塩廃液を、重合ホウ酸塩を含有する高濃度ホウ酸塩廃液に調製する工程(工程S100a)と、高濃度ホウ酸塩廃液をホウ酸塩顆粒に調製する工程(工程S100b)とを含む。以下のようにそれぞれ説明する。 In step S100, the borate waste liquid is pretreated into borate granules. In this step, a step of preparing a borate waste liquid into a high-concentration borate waste liquid containing a polymerized borate (step S100a) and a step of preparing a high-concentration borate waste liquid into borate granules (step). S100b) and the like. Each will be described as follows.

工程S100aでは、重合ホウ酸塩を含有する高濃度ホウ酸塩廃液を調製するため、ホウ酸塩廃液(001、他の廃棄物)の成分を調整し、ホウ酸塩廃液を濃縮する。 In step S100a, in order to prepare a high-concentration borate waste liquid containing a polymerized borate, the components of the borate waste liquid (001, other waste) are adjusted, and the borate waste liquid is concentrated.

工程S100bでは、造粒装置及び造粒剤を使用し、高濃度ホウ酸塩廃液をホウ酸塩顆粒(002、前処理によって生成された固形廃棄物)に製造する。 In step S100b, a granulator and a granulator are used to produce high-concentration borate waste liquid into borate granules (002, solid waste produced by pretreatment).

工程S200では、廃棄樹脂003の分解処理を行い、分解廃液004を生成する。前記廃棄樹脂003の分解処理は、1回の湿式酸化法工程であることが可能である。分解廃液004の生成に加え、分解処理は、廃棄樹脂003の炭化水素成分を気体のCO及びHOに酸化分解し、その中で、ガスは、ろ過によって霧滴を除去した後、排出される。分解廃液004は、廃棄樹脂供給物の陰イオン、陽イオン樹脂の割合及び不純物の含有量の状況に応じて水酸化アンモニウム、硫酸又は硫酸アンモニウム、及び残留物及び少量の有機炭化物を含有する。 In step S200, the waste resin 003 is decomposed to generate the decomposed waste liquid 004. The decomposition treatment of the waste resin 003 can be a single wet oxidation method step. In addition to the generation of decomposition waste liquid 004, the decomposition treatment oxidatively decomposes the hydrocarbon component of the waste resin 003 into gaseous CO 2 and H 2 O, in which the gas is discharged after removing mist droplets by filtration. Will be done. The decomposition waste liquid 004 contains ammonium hydroxide, sulfuric acid or ammonium sulfate, and a residue and a small amount of organic carbide depending on the anion, the ratio of the cationic resin and the content of impurities in the waste resin feed.

廃棄樹脂が含有する不純物は、主に樹脂の隙間に挟まれた固体、及び陽イオン樹脂が吸着した陽イオン及び陰イオン樹脂が吸着した陰イオン等である。その中で、一部の不純物は、湿式酸化の分解効力を妨げる可能性があり、ある吸着されたイオン、例えば陰イオン樹脂が吸着した、炭素14(14C)を含有するH14CO イオンは、分解過程において炭素14核種を含有するガスを放出し、人員及び環境の放射線損傷を引き起こす可能性がある。本発明は、上述の問題を防ぐため、状況に応じ、廃棄樹脂に水を加えて水スラリーにした後、超音波による振動を使用して隙間から固体不純物を除去する工程と、脱着剤溶液で洗浄して廃棄樹脂が吸着したH14CO イオンを水へ脱着する工程とを含む、湿式酸化前に廃棄樹脂が含有する不純物の除去処理を行う。用いられる脱着剤は、例えば、過塩素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、一水素リン酸塩、二水素リン酸塩、シュウ酸塩、ヨウ化物、臭化物等のアルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウム等の塩又は化合物の溶液を選択することが可能であり、廃液を脱着して続きの安定化処理を行うことに有利なものが好ましく、特に脱着されたH14CO イオンを固体沈殿物に形成させるものがより好ましい。上記固体不純物の除去によって生成された廃棄スラリーは、それを樽の中で静置させて固体不純物を沈殿させた後、上清液をリサイクルして樹脂のスラリー化用水とすることが可能であり、樽の底における、固体不純物を含有するスラリーは、工程S300で調製される変換廃棄スラリーに組み込んで続きの処理を行う。H14CO イオンの脱着によって生成された洗浄廃液は、同様に工程S300で調製される変換廃棄スラリーに組み込んで続きの処理を行うか、又は需要に応じて別途単独処理することが可能である。変換廃棄スラリーに組み込む方法を使用して処理する場合には、直接脱着剤をスラリー化用水に添加して固体不純物の除去及び炭素14の脱着を合併させて行うことも可能である。アルカリ脱着剤で洗浄された廃棄樹脂は、湿式酸化触媒溶液と混合した後、分解する前にそのpHを<3に調整する必要がある。 The impurities contained in the waste resin are mainly solids sandwiched between the gaps of the resin, cations adsorbed by the cation resin, anions adsorbed by the anion resin, and the like. Among them, some impurities may interfere with the decomposition potency of wet oxidation and contain carbon-14 ( 14 C) adsorbed by certain adsorbed ions, such as an anionic resin , H 14 CO 3- . Ions release gases containing carbon-14 nuclei during the decomposition process, which can cause radiation damage to personnel and the environment. In the present invention, in order to prevent the above-mentioned problems, depending on the situation, water is added to the waste resin to form a water slurry, and then a step of removing solid impurities from the gap using vibration by ultrasonic waves and a desorbing agent solution are used. Impurities contained in the waste resin are removed before wet oxidation, which includes a step of desorbing H 14 CO 3 - ions adsorbed by the waste resin to water after washing. The desorbing agent used is, for example, alkali metals such as perchlorate, sulfate, nitrate, phosphate, monohydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, oxalate, iodide, bromide, and alkaline earth. It is possible to select a solution of a salt or compound such as metal or ammonium, and it is preferable that the solution is advantageous for desorbing the waste liquid and performing the subsequent stabilization treatment, and particularly the desorbed H 14 CO 3 - ion. Those formed into a solid precipitate are more preferable. The waste slurry generated by the removal of the solid impurities can be left to stand in a barrel to precipitate the solid impurities, and then the supernatant liquid can be recycled into water for resin slurry. The slurry containing solid impurities at the bottom of the barrel is incorporated into the conversion waste slurry prepared in step S300 for further processing. The cleaning waste liquid generated by the desorption of H 14 CO 3 - ion can be incorporated into the conversion waste slurry similarly prepared in step S300 for subsequent treatment, or can be treated separately according to demand. be. When the treatment is carried out by using the method of incorporating into the conversion waste slurry, it is also possible to directly add a desorbing agent to the slurrying water to remove solid impurities and desorb carbon-14 in combination. The pH of the waste resin washed with the alkaline desorbent needs to be adjusted to <3 after being mixed with the wet oxidation catalyst solution and before being decomposed.

工程S300では、分解廃液004によって硬化可能スラリー006を調製する。この工程は、分解廃液004によって変換廃棄スラリーを調製する工程S300aと、変換廃棄スラリーによって硬化可能スラリー006を調製する工程S300bとを含む。以下のようにそれぞれ説明する。 In step S300, the curable slurry 006 is prepared by the decomposition waste liquid 004. This step includes a step S300a for preparing a conversion waste slurry with the decomposition waste liquid 004 and a step S300b for preparing a curable slurry 006 with the conversion waste slurry. Each will be described as follows.

工程S300aでは、分解廃液004によって変換廃棄スラリーを調製する。先ず、分解廃液004を適切な濃度に濃縮し、次に変換剤を添加して変換廃棄スラリーを形成する。この工程の変換剤は、水酸化バリウムであることが好ましく、それは、分解廃液における硫酸及び硫酸アンモニウムを不溶性の硫酸バリウムに変換させ、硫酸バリウム微粒子を含有する変換廃棄スラリーを得る。同時に廃棄スラリーのpH値を上昇させて、その中のアンモニウムイオンをアンモニアガスに変換させて逸出させる。アンモニアガスは、酸化分解によって窒素ガス及び水蒸気になった後、排出される。 In step S300a, a conversion waste slurry is prepared by the decomposition waste liquid 004. First, the decomposition waste liquid 004 is concentrated to an appropriate concentration, and then a conversion agent is added to form a conversion waste slurry. The conversion agent in this step is preferably barium hydroxide, which converts sulfuric acid and ammonium sulfate in the decomposition waste liquid into insoluble barium sulfate to obtain a conversion waste slurry containing barium sulfate fine particles. At the same time, the pH value of the waste slurry is raised, and the ammonium ions in the waste slurry are converted into ammonia gas and escaped. Ammonia gas is discharged after being converted into nitrogen gas and water vapor by oxidative decomposition.

工程S300bでは、変換廃棄スラリーによって硬化可能スラリー006を調製する。硬化可能スラリー原料005(すなわち固化剤粉末)を変換廃棄スラリーに添加して均一に混合し、硬化可能スラリー006に調製する。硬化可能スラリー006は、少なくとも1種の、前処理によって生成された固形廃棄物002を処理することに用いることができ、ここでは、ホウ酸塩顆粒である。 In step S300b, a curable slurry 006 is prepared by the conversion waste slurry. The curable slurry raw material 005 (that is, the solidifying agent powder) is added to the conversion waste slurry and mixed uniformly to prepare the curable slurry 006. The curable slurry 006 can be used to treat at least one type of solid waste 002 produced by pretreatment, in this case borate granules.

工程S410は、ホウ酸塩顆粒固化体パッケージ013の調製に属する。工程S100で準備されたホウ酸塩顆粒(002、前処理によって生成された固形廃棄物)及び工程S300で準備された硬化可能スラリー006を均一に混合し、硬化可能顆粒スラリー体を得た後、廃棄物樽に収容し、顆粒スラリー体が固化体に硬化してから、キャッピングして固化体パッケージ013にする。 Step S410 belongs to the preparation of the borate granulated solidified package 013. After uniformly mixing the borate granules (002, solid waste generated by the pretreatment) prepared in step S100 and the curable slurry 006 prepared in step S300 to obtain a curable granule slurry body, It is housed in a waste barrel, and after the granule slurry is hardened into a solidified body, it is capped into a solidified body package 013.

上述の工程S100aで調製された高濃度ホウ酸塩廃液は、主にホウ酸ナトリウムを含む。高濃度ホウ酸ナトリウム廃液のホウ素濃度は、100000ppm以上であることを必要とし、110000ppm以上であることが好ましい。ホウ素濃度が100000ppmを下回る場合には、ホウ酸ナトリウムの重合度が不足であり、工程S100bでの造粒後に生成されたホウ酸塩顆粒の機械的強度が良くない。しかし、ホウ素濃度が高すぎる場合には、粘度が高すぎるために搬送管路が塞がれ、且つ造粒する際に材料の混合が良くないという問題が生じることを防ぐべきである。 The high-concentration borate waste liquid prepared in the above-mentioned step S100a mainly contains sodium borate. The boron concentration of the high-concentration sodium borate waste liquid needs to be 100,000 ppm or more, and is preferably 110,000 ppm or more. When the boron concentration is less than 100,000 ppm, the degree of polymerization of sodium borate is insufficient, and the mechanical strength of the borate granules produced after granulation in step S100b is not good. However, if the boron concentration is too high, it should be prevented that the viscosity is too high and the transport line is blocked, and that the material is not well mixed during granulation.

工程S100bのホウ酸塩顆粒の製造は、遊星式撹拌翼が設けられる撹拌タンクを使用して行うことが可能である。造粒する際には、先に造粒剤を撹拌タンクに入れ、造粒剤粉末の高さを撹拌翼より高くし、引続き撹拌を始動し、次に撹拌されている造粒剤粉末に高濃度ホウ酸ナトリウム廃液を緩徐に滴下し、転動・接触によって液滴と粉末とで初期顆粒を形成する。高濃度ホウ酸ナトリウム廃液及び造粒剤は、固化反応によってホウ酸塩顆粒を形成する。反応中、液体の高重合度のホウ酸ナトリウムは、造粒剤と置換反応を引き起こすため、固形の高重合度のホウ酸塩顆粒になる。顆粒のホウ酸塩組成及び機械的強度は、主に造粒剤の成分によって決定される。 The borate granules in step S100b can be produced using a stirring tank provided with a planetary stirring blade. When granulating, first put the granulator in the stirring tank, make the height of the granulator powder higher than the stirring blade, start stirring continuously, and then raise the height to the stirred granulator powder. Concentration Sodium borate Waste liquid is slowly dropped, and initial granules are formed by rolling and contacting the droplets and powder. High-concentration sodium borate waste liquid and granulator form borate granules by solidification reaction. During the reaction, the liquid sodium borate with a high degree of polymerization causes a substitution reaction with the granulator, so that it becomes solid borate granules with a high degree of polymerization. The borate composition and mechanical strength of the granules are mainly determined by the components of the granulator.

初期顆粒が形成された後、高濃度ホウ酸ナトリウム廃液及び造粒剤をクロスループにより加える方法を使用して連続造粒を行うことが可能である。添加された廃液及び造粒剤の重量は、適切な割合に保持する必要があり、添加のスピードも、粘液が多すぎることによって顆粒が粘着することを防ぐため、適切に制御する必要がある。連続造粒は、顆粒が造粒装置の容量制限に達する際に一時停止し、一部の顆粒を取り出した後、造粒し続け、顆粒が必要量に達した後、造粒を停止することが可能である。 After the initial granules are formed, continuous granulation can be performed using a method of adding a high concentration sodium borate waste liquid and a granulator by a cross loop. The weights of the added effluent and granulators need to be maintained in appropriate proportions and the speed of addition also needs to be appropriately controlled to prevent the granules from sticking due to too much mucus. Continuous granulation is to pause when the granules reach the capacity limit of the granulator, take out some granules, continue to granulate, and stop granulation after the granules reach the required amount. Is possible.

工程S200の廃棄樹脂003の分解処理は、湿式酸化法に加え、他の湿式の分解方法であってもよいが、好ましくは、フェントン反応を使用する湿式酸化法の分解処理である。フェントン反応を使用する湿式酸化法は、反応温度が比較的に低く、生成した分解廃液の成分が単純であり、続きの処理に有利であるという利点がある。廃棄樹脂003を分解する目的は、減容に加えて、廃棄樹脂003を無機化(鉱化)させるということである。これは、廃棄樹脂003の悪臭の発散及び生分解の発生を防いで環境を保護し、且つ最終処分の安全性を保つために有利であるため、重要な目的である。そのため、工程S200は、一定程度の分解が達成できることが好ましく、99%の分解率は、合理的な目標に属するはずである。 The decomposition treatment of the waste resin 003 in step S200 may be another wet decomposition method in addition to the wet oxidation method, but is preferably a decomposition treatment of a wet oxidation method using a Fenton reaction. The wet oxidation method using the Fenton reaction has the advantages that the reaction temperature is relatively low, the components of the generated decomposition waste liquid are simple, and it is advantageous for the subsequent treatment. The purpose of decomposing the waste resin 003 is to mineralize (mineralize) the waste resin 003 in addition to reducing the volume. This is an important purpose because it is advantageous for preventing the emission of malodor and the occurrence of biodegradation of the waste resin 003, protecting the environment, and maintaining the safety of final disposal. Therefore, it is preferable that the step S200 can achieve a certain degree of decomposition, and the decomposition rate of 99% should belong to a reasonable target.

フェントン反応を使用する湿式酸化法は、伝統的に過酸化水素を分解剤として使用するが、本発明に係る研究には、有機炭化物の濃度が比較的に低い際に、過酸化水素の分解効力が大幅に低下することが発見されている。廃棄樹脂003の湿式酸化を例とし、最後の5%の有機炭素を分解して消費された過酸化水素は、前の95%の分解より多い可能性があり、98%と99%の分解率で消費された過酸化水素の量は、30%以上異なる。 The wet oxidation method using the Fenton reaction traditionally uses hydrogen peroxide as a decomposing agent, but in the study according to the present invention, the decomposing effect of hydrogen peroxide is effective when the concentration of organic carbide is relatively low. Has been found to decrease significantly. Taking the wet oxidation of waste resin 003 as an example, the hydrogen peroxide consumed by decomposing the last 5% of organic carbon may be more than the previous 95% decomposition, with 98% and 99% decomposition rates. The amount of hydrogen peroxide consumed in is different by more than 30%.

高い分解率を達して過酸化水素の消費を低減するため、本発明は、一連の研究をした後、過硫酸塩(Peroxysulfate)及び過酸化水素を含有する二成分分解剤を使用することが、低いTOC濃度時の分解効率を効果的に改善し、分解剤の消費量を大幅に低減することができることを発見している。適切な過硫酸塩は、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過硫酸カルシウム等を含む。最後に生成された分解廃液004の成分が、過酸化水素を使用する場合と完全に同じであるため、過硫酸アンモニウムは好ましい。本発明の二成分分解剤は、イオン交換樹脂に適することに加え、他の有機物、例えば高分子樹脂、有機化合物、植物性繊維物、植物性油脂、動物性油脂及び鉱物性油脂の湿式酸化にも適する。 In order to reach a high decomposition rate and reduce the consumption of hydrogen peroxide, the present invention may use a two-component decomposition agent containing peroxysulfate and hydrogen peroxide after a series of studies. It has been discovered that the decomposition efficiency at low TOC concentrations can be effectively improved and the consumption of the decomposition agent can be significantly reduced. Suitable persulfates include ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, calcium persulfate and the like. Ammonium persulfate is preferred because the components of the finally produced decomposition effluent 004 are exactly the same as when hydrogen peroxide is used. In addition to being suitable for ion exchange resins, the two-component decomposition agent of the present invention is suitable for wet oxidation of other organic substances such as polymer resins, organic compounds, vegetable fibers, vegetable fats and oils, animal fats and oils and mineral fats and oils. Also suitable.

過硫酸塩を使用する際には、分解廃液における硫酸塩濃度が高まる、すなわち、生成された分解廃液又は固化体の量が増加する。そのため、過硫酸塩を加えるタイミングは、TOC濃度が比較的低く、過酸化水素の分解効力が低下している時を選択することが好ましい。固形有機物(例えばイオン交換樹脂)については、完全に溶解している時が好ましい。分解廃液又は固化体の生成量が全体の処理効率に対して顕著な影響を及ぼす場合には、固形有機物が完全に溶解した後の更に低いTOC濃度である際に添加することを考慮してもよい。液体有機物については、同様に添加のタイミングの全体の処理効率に対する影響を考慮する必要があり、例えば高分子有機物の占めた割合が比較的に低く、単分子有機物の占めた割合が比較的に高いときが考えられる。これは、技術的な制限によるものでなく、効率の考慮によるものである。 When persulfate is used, the concentration of sulfate in the decomposition effluent increases, that is, the amount of decomposition effluent or solidified body produced increases. Therefore, it is preferable to select the timing of adding the persulfate when the TOC concentration is relatively low and the decomposing effect of hydrogen peroxide is low. For solid organic substances (for example, ion exchange resins), it is preferable that they are completely dissolved. If the amount of decomposition waste liquid or solidified body produced has a significant effect on the overall treatment efficiency, it may be considered to be added at a lower TOC concentration after the solid organic matter is completely dissolved. good. For liquid organic matter, it is also necessary to consider the effect of the timing of addition on the overall treatment efficiency. For example, the proportion of high molecular weight organic matter is relatively low, and the proportion of monomolecular organic matter is relatively high. Time is possible. This is not due to technical limitations, but due to efficiency considerations.

工程S200で生成された分解廃液004においては、条件の違いによって水酸化アンモニウム、硫酸、硫酸アンモニウム、残留物及び少量の有機炭素を含有することが可能である。工程S300aで変換剤を加えた後、分解廃液004における硫酸塩の変換、すなわち、分解廃液004における硫酸イオン及び硫酸アンモニウム等を不溶性の安定した沈殿物に変換させ、その中のアンモニウムイオン(NH )をアンモニアガス(NH)に変換させて逸出させることを行うことが可能である。逸出したアンモニアガスに対しては、更に無害化処理を行う。また、変換廃棄スラリーの固体(前述した不溶性の沈殿物に相当する)含有量を続きの処理に適させるため、この工程は、変換廃棄スラリーを濃縮してその含水量を調整することを更に含む。 The decomposition waste liquid 004 produced in step S200 can contain ammonium hydroxide, sulfuric acid, ammonium sulfate, a residue, and a small amount of organic carbon depending on the conditions. After adding the conversion agent in step S300a, the conversion of sulfate in the decomposition waste liquid 004, that is, the sulfate ion and ammonium sulfate in the decomposition waste liquid 004 are converted into an insoluble stable precipitate, and the ammonium ion (NH 4+ ) in the decomposition waste liquid 004 is converted into an insoluble stable precipitate . ) Can be converted to ammonia gas (NH 3 ) and escaped. The escaped ammonia gas is further detoxified. Further, in order to make the solid content (corresponding to the insoluble precipitate described above) of the conversion waste slurry suitable for the subsequent treatment, this step further comprises concentrating the conversion waste slurry to adjust its water content. ..

変換剤は、水酸化バリウムを使用することが好ましく、水酸化バリウム溶液を使用してもよく、水酸化バリウム水スラリー又は水酸化バリウム粉末を使用してもよい。水酸化バリウムの常温での溶解度は高くなく、多すぎる水を加えることを防ぐためには、水酸化バリウムを熱湯を使用して溶解し、溶解度を上げることが可能である。 As the conversion agent, barium hydroxide is preferably used, and a barium hydroxide solution may be used, or barium hydroxide water slurry or barium hydroxide powder may be used. The solubility of barium hydroxide at room temperature is not high, and in order to prevent the addition of too much water, barium hydroxide can be dissolved using boiling water to increase the solubility.

硫酸イオン及び硫酸アンモニウムの変換によって生成されたアンモニア含有アウトガスは、先にデミスターを通して霧滴を除去した後、吸引ポンプによって搬送してアンモニアガスタンクに入れ、次に定量的にアンモニア酸化分解器(Oxidation-Decomposer)に搬送する。アンモニア酸化分解器に搬送する際に、同時に一定割合の空気を注ぎ、酸化分解触媒の触媒作用でアンモニアをN及びHOに酸化分解させる。最後、排気システムによってN及びHOを排出する。また、水でアンモニア含有アウトガスを吸収してアンモニア水にし、次に水における水酸化アンモニウムの酸化分解を行って窒素ガス及び水に変換してもよく。 The ammonia-containing outgas produced by the conversion of sulfate ion and ammonium sulfate is first removed through a demister to remove mist droplets, then transported by a suction pump and placed in an ammonia gas tank, and then quantitatively oxidized-decomposer. ). At the same time, a certain proportion of air is poured into the ammonia oxidative decomposition device to oxidatively decompose ammonia into N 2 and H 2 O by the catalytic action of the oxidative decomposition catalyst. Finally, the exhaust system exhausts N 2 and H 2 O. Further, the ammonia-containing outgas may be absorbed by water to be converted into ammonia water, and then ammonium hydroxide may be oxidatively decomposed in water to be converted into nitrogen gas and water.

上述のアンモニアガスタンクは、1つのアンモニアガス気流を緩衝する空間タンク、貯蔵タンクであってもよく、冷却及び加熱装置を配置して塩化カルシウム(CaCl)をアンモニアガス吸着剤として置いてもよい。塩化カルシウムは、低温でアンモニアガスを吸着してCaCl・nNH(n=2~8)を形成することが可能であり、アンモニアを吸着して一定程度に達すると、加熱してアンモニアガスを脱着することが可能である。このように繰り返して使用することは、アンモニアガスの貯蔵及び緩衝空間を提供し、操作の柔軟性を高める。 The above-mentioned ammonia gas tank may be a space tank or a storage tank that buffers one ammonia gas stream, or may be provided with a cooling and heating device to place calcium chloride (CaCl 2 ) as an ammonia gas adsorbent. Calcium chloride can adsorb ammonia gas at low temperature to form CaCl 2 · nNH 3 (n = 2-8), and when it adsorbs ammonia and reaches a certain level, it heats to release ammonia gas. It can be attached and detached. Repeated use in this way provides a storage and buffer space for ammonia gas and increases operational flexibility.

工程S300bでは、変換廃棄スラリーによって硬化可能スラリー006を調製する。硬化可能スラリー006は、優れた流動性を備え、性質が優れた固化体が形成できることが好ましい。硬化可能スラリー006及び固化体の特性の良否は、選択された硬化可能スラリー原料005(すなわち固化剤粉末)に基づいて現れる。硬化可能スラリー原料005は、ポゾラン材料(Pozzolanic Materials)を使用して調製してもよく、特殊な配合組成を使用してもよい。 In step S300b, a curable slurry 006 is prepared by the conversion waste slurry. It is preferable that the curable slurry 006 has excellent fluidity and can form a solidified body having excellent properties. The quality of the properties of the curable slurry 006 and the solidified body is expressed based on the selected curable slurry raw material 005 (that is, the solidifying agent powder). The curable slurry raw material 005 may be prepared using Pozzolan material (Pozzolanic Materials) or may use a special compounding composition.

工程S410では、硬化可能スラリー006を使用してホウ酸塩顆粒の固化を行う。所定の割合に従ってホウ酸塩顆粒を硬化可能スラリー006に加え、撹拌・混合が完成した後、硬化可能な顆粒スラリー体を得る。次に前記顆粒スラリー体を廃棄物樽に入れ、静置・硬化(固化)後、モノリシック固化体(顆粒固化体)が形成される。 In step S410, the curable slurry 006 is used to solidify the borate granules. Borate granules are added to the curable slurry 006 according to a predetermined ratio, and after stirring and mixing are completed, a curable granule slurry is obtained. Next, the granule slurry body is placed in a waste barrel, and after standing and hardening (solidification), a monolithic solidified body (granule solidified body) is formed.

水酸化バリウムを変換剤として使用すると、変換廃棄スラリーが含有する硫酸塩は硫酸バリウムであり、高い比重(4.5)である、質感が堅い固体であり、優れた細骨材(Fine Aggregate)の特性を備え、ホウ酸塩顆粒も、高い機械的強度の堅い固体である。そのため、本発明で調製されたホウ酸塩顆粒固化体は、緻密な構造及び高い機械的強度の特性を有し、浸漬後の耐性強度の低下が防げ、ホウ酸塩廃液固化生成物の耐水性を大幅に改善させる。 When barium hydroxide is used as a conversion agent, the sulfate contained in the conversion waste slurry is barium sulfate, a solid with a high specific gravity (4.5), a hard texture, and an excellent fine aggregate. The borate granules are also solid solids with high mechanical strength. Therefore, the borate granulated solidified product prepared in the present invention has the characteristics of a dense structure and high mechanical strength, can prevent a decrease in resistance strength after immersion, and is water resistant to the borate waste liquid solidification product. Is greatly improved.

硬化可能スラリー006は、ホウ酸塩顆粒の固化に用いられることに加え、他の固形廃棄物、例えば廃棄活性炭、スラッジ、焼却灰、金属廃棄物、廃棄フィルターエレメント等の固化/固定に用いることも可能である。合併処理の廃棄物が固形である場合、造粒する必要がないため、前処理は、比較的に簡単である。原子力発電施設が生成した放射性廃棄活性炭は、種々の毒性物質及び核種を吸着したため、焼却処理を使用すれば、汚染を引き起こす可能性がある。そのため、直接本発明の硬化可能スラリーを使用して固化することは、実行可能な処理方法である。 In addition to being used for solidifying borate granules, the curable slurry 006 can also be used for solidifying / fixing other solid wastes such as waste activated carbon, sludge, incinerator ash, metal waste, waste filter elements and the like. It is possible. If the waste of the merged treatment is solid, the pretreatment is relatively simple because it does not need to be granulated. Radioactive waste activated carbon produced by nuclear power generation facilities adsorbs various toxic substances and nuclides, so if incineration is used, it may cause pollution. Therefore, direct solidification using the curable slurry of the present invention is a feasible treatment method.

本発明に係る方法は、「廃棄物によって廃棄物を処理する」アイディアを具体的に実践し、放射性廃棄物の最小化も十分に実践し、高品質の固化/固定廃棄物体を生成する。以下には、実施例を挙げて本発明の処理方法及び効果をデモンストレーションする。これらの実施例は、本発明の応用例のみであり、本発明の全ての実施範囲を表すものではないため、本発明の使用範囲に対する制限とされるべきではない。 The method according to the present invention concretely puts into practice the idea of "treating waste with waste", fully practices the minimization of radioactive waste, and produces high-quality solidified / fixed waste objects. In the following, examples will be given to demonstrate the processing method and effect of the present invention. These examples are only application examples of the present invention and do not represent the entire scope of the invention and should not be restricted to the scope of use of the invention.

比較例1では、過酸化水素を使用して模擬廃棄樹脂の湿式酸化分解を行った。 In Comparative Example 1, hydrogen peroxide was used to perform wet oxidative decomposition of the simulated waste resin.

本比較例は、過酸化水素を使用して模擬廃棄樹脂の湿式酸化の分解を行ったことをデモンストレーションし、用いられた装置1は、図3に示す通りである。 This comparative example demonstrates that the simulated waste resin was decomposed by wet oxidation using hydrogen peroxide, and the apparatus 1 used is as shown in FIG.

廃棄樹脂の分解処理に用いられた装置1は、1つの密閉式ガラス反応タンクと付属の供給・排出装置とを含んでいた。ガラス反応タンクの下部は、1つの2.5リットルのタンク本体01であり、上部は、タンクカバー02であった。タンクカバー02とタンク本体01とは、金属クリップで挟んで密接され、金属クリップを緩めて分離することが可能であった。タンクカバー02は、4つの開口を備えた。その中で、開口07は、分解剤供給口とすることが可能であり、その上にメスシリンダー06が置かれ、手動又は蠕動ポンプ(Peristaltic Pump)によって分解剤溶液を運び入れることに用いられ、開口08は、消泡剤供給口とすることが可能であり、必要時に消泡剤を添加することに用いられ、開口04は、触媒溶液及びイオン交換樹脂の供給口とし、同時にpH・温度の測定口、及び分解廃液のサンプリング口とすることが可能であり、使用しない際にシリコンプラグで閉じ、開口09は、ガス出口とすることが可能であり、ガラス冷却管10と接続され、逸出した蒸気の凝縮に用いられた。ガラス冷却管10の出口は、円錐形ガラス瓶12と接続され、凝縮液を受けることに用いられた。ガラス冷却管10には、別途還流管11も設けられ、必要時に凝縮液をガラス反応タンクに還流して液面の安定を保持することに用いられ、凝縮されなかったガスは、円錐形ガラス瓶12の出口14を経由してヒュームフードに排出された。 The device 1 used for the decomposition treatment of the waste resin included one closed glass reaction tank and an attached supply / discharge device. The lower part of the glass reaction tank was one 2.5 liter tank body 01, and the upper part was a tank cover 02. The tank cover 02 and the tank body 01 were sandwiched between metal clips and brought into close contact with each other, and the metal clips could be loosened and separated. The tank cover 02 has four openings. Among them, the opening 07 can be used as a defoaming agent supply port, on which a female cylinder 06 is placed and used to carry in the defoaming agent solution manually or by a peristaltic pump. The opening 08 can be used as a defoaming agent supply port and is used to add a defoaming agent when necessary, and the opening 04 is used as a supply port for a catalyst solution and an ion exchange resin, and at the same time, the pH and temperature are adjusted. It can be used as a measuring port and a sampling port for decomposition waste liquid, closed with a silicon plug when not in use, and the opening 09 can be used as a gas outlet, connected to the glass cooling tube 10 and escaped. It was used to condense the steam. The outlet of the glass cooling tube 10 was connected to the conical glass bottle 12 and was used to receive the condensate. The glass cooling tube 10 is also provided with a separate reflux tube 11, which is used to recirculate the condensed liquid to the glass reaction tank to maintain the stability of the liquid level when necessary, and the uncondensed gas is collected in the conical glass bottle 12. It was discharged to the fume hood via the exit 14 of the.

装置1の全体は、1つの支持スタンド上に設けられ、ガラス反応タンクの下には、電気ヒーター05が置かれ、電気ヒーター05は、高さが調整可能な支持台(未図示)上に置かれ、需要に応じて高さを調整することが可能であり、随時取り外すことが可能であった。 The entire apparatus 1 is provided on one support stand, an electric heater 05 is placed under the glass reaction tank, and the electric heater 05 is placed on a support base (not shown) whose height can be adjusted. It was possible to adjust the height according to the demand, and it was possible to remove it at any time.

分解処理が開始する際に、先に600ミリリットルの触媒溶液(0.06Mの硫酸第一鉄)、及び66グラム(82.5ミリリットル)の原子力発電所で使用された強酸型陽イオン交換樹脂及び33グラム(44.72ミリリットル)の強塩基型陰イオン交換樹脂を模擬廃棄樹脂として取った。模擬廃棄樹脂が固体不純物を含まず、炭素14核種も吸着しなかったため、固体不純物及び炭素14核種を除去する工程を省略し、開口04から順次ガラス反応タンクに加え、次にシリコンプラグで開口04を閉じ、測定して溶液のpHが2.5を下回ったことを確定した。引続き撹拌モーターを始動して撹拌し、加熱し始めた。タンク内の温度が95℃に達すると、加熱を停止し、蠕動ポンプを始動して毎分5ミリリットルの流量で35%の過酸化水素をガラス反応タンクに運び入れた。反応の発熱により、温度が沸点まで上昇し、沸騰状態下で維持して反応した。反応によって生成されたガスをガラス冷却管10に通した際には、水蒸気は凝縮されて円錐形ガラス瓶12に収集され、凝縮されなかった二酸化炭素は、管によりヒュームフードへ排出された。反応中に泡の蓄積・増加を発見した場合、消泡剤を注いで抑制した。本実施例で使用された消泡剤は、市販のシリコン樹脂及び脂肪酸エステル成分を含有する製品であり、水を加えて10倍に希釈した後に使用された。本実施例では、分解剤を添加して計275ミリリットル、350ミリリットル、550ミリリットルに達した際に、それぞれ1ミリリットル、合計3ミリリットルの消泡剤を添加した。液面は、蒸発によって過度に低下した場合、液面を一定の変動範囲内に保持するため、凝縮液を還流して補充した。 At the start of the decomposition process, 600 ml of the catalyst solution (0.06 M ferrous sulfate) and 66 grams (82.5 ml) of the strong acid cation exchange resin used in the nuclear power plant and 33 grams (44.72 ml) of strong base type anion exchange resin was taken as a simulated waste resin. Since the simulated waste resin did not contain solid impurities and did not adsorb carbon-14 nuclei, the step of removing solid impurities and carbon-14 nuclei was omitted, and the glass reaction tank was sequentially added from opening 04, and then opened with a silicon plug 04. Was closed and measured to confirm that the pH of the solution was below 2.5. Subsequently, the stirring motor was started to stir and start heating. When the temperature in the tank reached 95 ° C., heating was stopped and the peristaltic pump was started to carry 35% hydrogen peroxide into the glass reaction tank at a flow rate of 5 ml / min. Due to the heat generated by the reaction, the temperature rose to the boiling point, and the reaction was maintained in a boiling state. When the gas produced by the reaction was passed through the glass cooling tube 10, the water vapor was condensed and collected in the conical glass bottle 12, and the uncondensed carbon dioxide was discharged to the fume hood by the tube. When foam accumulation / increase was found during the reaction, an antifoaming agent was poured to suppress it. The defoaming agent used in this example was a product containing a commercially available silicone resin and fatty acid ester component, and was used after being diluted 10-fold with water. In this example, when the decomposition agent was added and the total reached 275 ml, 350 ml, and 550 ml, 1 ml each was added, for a total of 3 ml of defoaming agent. When the liquid level was excessively lowered due to evaporation, the condensed liquid was refluxed and replenished in order to keep the liquid level within a certain fluctuation range.

樹脂の分解効率が分かるように、本実施例では、樹脂が完全に溶解した後にサンプリングし、分解剤が所定の添加量に達した後、添加を一旦停止し、10分後、サンプリングし始めることを選択した。サンプリングする際に、加熱・撹拌を一旦停止し、分析するために開口04から2グラムの分解廃液サンプルを取り、次にヒーター05を取り外し、ガラスタンクの下に1つの電子スケールを置き、電子スケールプラットフォームの表面上に1つの断熱ボードを置いた後、電子スケールの重量測定値をゼロリセットし、引続きタンクカバー02とタンク本体01とを接続した金属クリップを緩め、ガラス反応タンクを電子スケール上の断熱ボード上に座らせ、重量を測定して記録した。 In this embodiment, sampling is performed after the resin is completely dissolved so that the decomposition efficiency of the resin can be understood. After the decomposition agent reaches a predetermined addition amount, the addition is temporarily stopped, and sampling is started 10 minutes later. Was selected. At the time of sampling, heating and stirring are temporarily stopped, 2 grams of decomposition waste liquid sample is taken from the opening 04 for analysis, then the heater 05 is removed, one electronic scale is placed under the glass tank, and the electronic scale. After placing one insulation board on the surface of the platform, zero reset the weight measurement of the electronic scale, then loosen the metal clip connecting the tank cover 02 and the tank body 01, and put the glass reaction tank on the electronic scale. They were seated on an insulating board, weighed and recorded.

サンプリング及び重量測定が完了した後、直ちに装置を元の状態に戻し、次に撹拌を始動し、需要に応じて加熱し、分解剤の添加を再開し、次回のサンプリングの際に、再び同じサンプリング及び重量測定工程を行った。毎回のサンプリングの時間は、全て5分間に制御した。 Immediately after sampling and weighing are complete, the device is returned to its original state, then stirring is started, heated on demand, decomposing agent addition is resumed, and the same sampling is performed again at the next sampling. And a weight measurement step was performed. The time for each sampling was controlled to 5 minutes.

処理の結果は、表1に示すように、過酸化水素添加重量(過酸化水素添加量)、分解廃液重量、及び分解廃液の全有機炭素(Total Organic Carbon、TOC)含有量等を含み、表1に示す通りである。また、分析によると、本実験で用いられた陰イオン、陽イオン交換樹脂の炭素含有量(Carbon Content)は、元素分析によってそれぞれ149.5及び150.7グラム/リットルであったことが分かり、すなわち、分解前のイオン交換樹脂が含有する全有機炭素は、合計19.12グラムであった。ガスの蒸発によって連れ出された少量のTOCを無視し、計算によって得られた分解率の変化も表1に示す。その中で、分解率の計算は、以下の通りである。
分解率(%)=100-廃液重量(グラム)×廃液TOC(ppm)×10-4/19.12
As shown in Table 1, the treatment results include the hydrogen peroxide addition weight (hydrogen peroxide addition amount), the decomposition waste liquid weight, the total organic carbon (TOC) content of the decomposition waste liquid, and the like. It is as shown in 1. Further, according to the analysis, it was found that the carbon contents of the anion and cation exchange resins used in this experiment were 149.5 and 150.7 g / liter, respectively, by elemental analysis. That is, the total amount of organic carbon contained in the ion exchange resin before decomposition was 19.12 grams in total. Table 1 also shows the change in decomposition rate obtained by calculation, ignoring the small amount of TOC brought out by the evaporation of the gas. Among them, the calculation of the decomposition rate is as follows.
Decomposition rate (%) = 100-waste liquid weight (gram) x waste liquid TOC (ppm) x 10 -4 / 19.12

表1における分解実験結果は、過酸化水素添加量が550ミリリットルに達した際の分解率が95.49%であり、過酸化水素の添加が1000ミリリットルに達すると、分解率が98.91%であったことを示す。前の段階で550ミリリットルを添加したことによって95.49%の分解率を得、後の段階で450ミリリットルを添加したものの、分解率が3.42%のみ上昇したことは、TOCのレベルが過酸化水素の分解効果に対して非常に大きな影響を及ぼすことを示す。また、TOCが500ppm以下であると、過酸化水素の分解効力が非常に弱くなることも示す。 The decomposition experiment results in Table 1 show that the decomposition rate is 95.49% when the hydrogen peroxide addition reaches 550 ml, and the decomposition rate is 98.91% when the hydrogen peroxide addition reaches 1000 ml. It shows that it was. The TOC level was excessive because the decomposition rate was increased by 3.42% even though the decomposition rate was 95.49% by adding 550 ml in the previous stage and 450 ml was added in the later stage. It is shown that it has a very large effect on the decomposition effect of hydrogen peroxide. It is also shown that when the TOC is 500 ppm or less, the decomposing effect of hydrogen peroxide becomes very weak.

Figure 2022052694000002
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本実施例は、本発明の、二成分型分解剤(過酸化水素+過硫酸塩)で比較例1と同じ模擬廃棄樹脂の湿式酸化分解を行ったこと、及びその効果をデモンストレーションする。用いられた装置は、比較例1と同じであった。 This example demonstrates the wet oxidative decomposition of the same simulated waste resin as in Comparative Example 1 with the two-component decomposition agent (hydrogen peroxide + persulfate) of the present invention, and its effect. The device used was the same as in Comparative Example 1.

分解の効率が、分解剤の添加スピード、有機物の形態、TOC濃度等を含む様々な要因の影響を受けたことにより、処理の結果を同じ条件のもとで比較させることが可能であるため、本実施例の条件は、使用された分解剤は前の段階で添加された550ミリリットルが35%の過酸化水素であったことを除き、550ミリリットルから5部の過硫酸アンモニウム及び95部の35%の過酸化水素二成分型分解剤に変えて使用し、且つ消泡剤の添加タイミングは分解剤溶液が285ミリリットル、380ミリリットル、440ミリリットル、470ミリリットル、515ミリリットルを添加した際にそれぞれ1ミリリットル、合計5ミリリットルを添加したことを除き、他の条件は、全て比較例1と同じであった。 Since the decomposition efficiency is affected by various factors including the addition speed of the decomposition agent, the morphology of the organic substance, the TOC concentration, etc., it is possible to compare the treatment results under the same conditions. The conditions of this example were 550 ml to 5 parts ammonium persulfate and 95 parts 35%, except that the decomposition agent used was 550 ml added in the previous step was 35% hydrogen peroxide. It is used instead of the hydrogen peroxide two-component decomposition agent, and the timing of adding the defoaming agent is 1 ml when the decomposition agent solution is added 285 ml, 380 ml, 440 ml, 470 ml, and 515 ml, respectively. All other conditions were the same as in Comparative Example 1, except that a total of 5 ml was added.

処理の結果は、表2に示すように、550ミリリットルの35%の過酸化水素を添加して反応した後、測定された分解率は、95.31%であり、比較例1とほぼ同じであった。引続き上述の二成分型分解剤に変えて使用し、分解剤の総添加量が700ミリリットル(550ミリリットルの35%の過酸化水素及び150ミリリットルの二成分型分解剤を含んだ)であると、分解率は、99.01%に達し、1000ミリリットルに添加すると、廃液のTOCは、50ppmを下回り、分解率は、99.88%に達した。TOCが500ppm、ひいては100ppm以下に低下する際に、未だ良好な分解効果を有することを示す。99%の分解率を達成することを目標とすれば、二成分型分解剤を使用することは、30%以上の使用量を節約することが可能である。 As a result of the treatment, as shown in Table 2, after the reaction was carried out by adding 550 ml of 35% hydrogen peroxide, the decomposition rate measured was 95.31%, which was almost the same as that of Comparative Example 1. there were. It was subsequently used in place of the above-mentioned two-component decomposition agent, and the total amount of the decomposition agent added was 700 ml (including 550 ml of 35% hydrogen peroxide and 150 ml of the two-component decomposition agent). The decomposition rate reached 99.01%, and when added to 1000 ml, the TOC of the waste liquid was less than 50 ppm, and the decomposition rate reached 99.88%. It is shown that the TOC still has a good decomposition effect when it decreases to 500 ppm or less. If the goal is to achieve a decomposition rate of 99%, the use of a two-component decomposition agent can save 30% or more of usage.

Figure 2022052694000003
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本実施例は、ホウ酸塩廃液の前処理によって得られたホウ酸塩顆粒を埋め込んで固化するために、模擬廃棄樹脂(イオン交換樹脂)の分解廃液によって硬化可能スラリーを調製したことをデモンストレーションし、ホウ酸塩廃液によってホウ酸塩顆粒を調製する前処理の過程をデモンストレーションする。 This example demonstrates that a curable slurry was prepared by the decomposition waste liquid of a simulated waste resin (ion exchange resin) in order to embed and solidify the borate granules obtained by the pretreatment of the borate waste liquid. Demonstrate the process of pretreatment to prepare borate granules with borate effluent.

模擬ホウ酸塩廃液の調製では、640グラムの脱イオン水を取って1つの6リットルのガラスビーカーに入れて撹拌し、次に900グラムの99%の水酸化ナトリウム及び4800グラムの99%のホウ酸を取ってそれぞれ4当分に分け、先に水酸化ナトリウムを加えて次にホウ酸を加えるクロス方法でそれぞれ4回に分けて緩徐にビーカーに加え、ホウ酸が完全に溶解した後、蒸発によって失われた水分を脱イオン水で補充し、次にその温度を85℃に調整した後、後で使用するために保温した。得られた溶液を分析した後、そのホウ素濃度は、131080ppmであり、すなわち13.108質量%であり、換算すると、75.71質量%のホウ酸の濃度に相当し、ナトリウム/ホウ素のモル比は、0.29であった。 In the preparation of simulated borate effluent, 640 grams of deionized water is taken and placed in one 6 liter glass beaker for stirring, then 900 grams of 99% sodium hydroxide and 4800 grams of 99% borate. Take the acid and divide it into 4 portions each, add sodium hydroxide first, then add boric acid in 4 batches each by a cross method, slowly add to the beaker, and after the boric acid is completely dissolved, by evaporation The lost water was replenished with deionized water, then the temperature was adjusted to 85 ° C. and then kept warm for later use. After analyzing the resulting solution, its boron concentration is 131,080 ppm, i.e. 13.108% by weight, which corresponds to a conversion of 75.71% by weight of boric acid and a sodium / boron molar ratio. Was 0.29.

ホウ酸塩廃液の前処理は、造粒であった。本実施例における造粒は、造粒剤の調製と、開始造粒と、連続造粒と等の工程を更に含むことが可能であり、以下のように述べる。 The pretreatment of the borate effluent was granulation. The granulation in this example can further include steps such as preparation of a granulating agent, initial granulation, continuous granulation, and the like, and is described as follows.

造粒剤の調製では、40部の市販のスラッジ固化剤STA-110(環鼎国際会社(EigenGreen International Inc.)製品)、30部のタイプIIのポルトランドセメントを取って30部の水酸化バリウム一水和物と混合し、粉砕機で粉砕して150メッシュのスクリーンを通した後、密封して造粒剤とした。 In the preparation of granulators, 40 parts of commercially available sludge solidifying agent STA-110 (a product of Eign Green International Inc.), 30 parts of Type II Portland cement were taken and 30 parts of barium hydroxide were taken. It was mixed with hydrate, pulverized with a pulverizer, passed through a 150 mesh screen, and then sealed to obtain a granulator.

開始造粒では、2000グラムの上述の造粒剤粉末を取って1つの20リットルの公転・自転遊星式撹拌器に入れ、適切な回転スピードを設定した後、撹拌翼を始動し、次に2640グラムの模擬ホウ酸塩廃液を取って何回かに分けて撹拌されていた造粒剤粉末に緩徐に滴下した。毎回の添加の量は、粉末が過度に湿って粘着して大きな塊体にならないように調整し、且つ毎回添加した後には、溶液が平均的に分散して造粒剤と反応して湿った光沢を呈しなくなるまで待った。再添加する必要があり、模擬ホウ酸塩廃液の添加が完了した後に、更に約5分間撹拌し続け、初めて開始造粒段階が完了した。 In the start granulation, 2000 grams of the above-mentioned granulator powder is taken and placed in one 20 liter revolving / rotating planetary stirrer, after setting an appropriate rotation speed, the stirring blade is started, and then 2640. Grams of simulated borate effluent were taken and slowly added dropwise to the granulated powder that had been stirred in several batches. The amount of each addition was adjusted so that the powder was not overly moistened and sticky to form large agglomerates, and after each addition the solution was evenly dispersed and reacted with the granulator to make it moist. I waited until it became dull. It was necessary to re-add, and after the addition of the simulated borate effluent was completed, stirring was continued for another 5 minutes, and the initial granulation step was completed for the first time.

連続造粒では、開始造粒段階で調製された顆粒を造粒機に残し続け、撹拌し続け、次に200グラムの模擬ホウ酸塩廃液を取って緩徐に造粒機に滴下し、顆粒上に均一に分布させ、引続き80グラムの造粒剤を取り、撹拌されていた顆粒上に添加し、顆粒が湿った光沢を呈しなくなるまで待ち、再び模擬ホウ酸塩廃液を添加した。このように模擬ホウ酸塩廃液及び造粒剤を循環クロス添加してそれぞれ50回に達して反応が完成した際に、造粒を一時停止し、半分の重量の顆粒を取り出した。その後、また材料を循環クロス添加して造粒し続け、合計模擬ホウ酸塩廃液及び造粒剤の添加がそれぞれ100回に達し、重量がそれぞれ20000グラム及び8000グラムに達した際に添加を停止し、5分間撹拌し続けた後、固化する準備のために全ての顆粒(先に取り出したものと後で完成したものとを含む)を混合した。 In continuous granulation, the granules prepared in the initial granulation stage are kept in the granule machine, kept stirring, then 200 grams of simulated borate waste liquid is taken and slowly dropped onto the granules on the granules. 80 grams of granulation agent was subsequently taken and added onto the agitated granules, waited until the granules no longer exhibited a moist luster, and the simulated borate effluent was added again. In this way, the simulated borate waste liquid and the granulation agent were added with a circulating cloth to reach 50 times each, and when the reaction was completed, the granulation was suspended and half the weight of the granules was taken out. After that, the material was added again with a circulating cloth to continue granulation, and the addition of the total simulated borate waste liquid and the granulating agent reached 100 times, respectively, and the addition was stopped when the weight reached 20000 g and 8000 g, respectively. And after continuing to stir for 5 minutes, all granules (including those removed earlier and those completed later) were mixed in preparation for solidification.

上記2段階の造粒で用いられた材料の条件は、表3に示すように、合計10000グラムの造粒剤、22640グラムの模擬ホウ酸塩廃液を添加し、造粒剤/模擬ホウ酸塩廃液の重量比は、0.442であった。生成された顆粒の直径は、主に2~5mmの間に分布し、ホウ素含有量は、9.09質量%であり、52.48質量%のホウ酸含有量に相当した。 As shown in Table 3, the conditions of the materials used in the above two-step granulation are as follows: a total of 10,000 grams of granulator and 22640 grams of simulated borate waste liquid are added, and the granulator / simulated borate is added. The weight ratio of the waste liquid was 0.442. The diameters of the granules produced were predominantly distributed between 2 and 5 mm, with a boron content of 9.09% by weight, corresponding to a boric acid content of 52.48% by weight.

Figure 2022052694000004
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模擬廃棄樹脂の分解では、使用された装置及び模擬廃棄樹脂が比較例1と同じであり、同様に模擬廃棄樹脂から不純物を除去する工程を省略した。必要な廃液の量が比較的に多かったため、4バッチに分けて行った。以下のように述べる。 In the decomposition of the simulated waste resin, the equipment used and the simulated waste resin were the same as in Comparative Example 1, and the step of removing impurities from the simulated waste resin was also omitted. Since the amount of waste liquid required was relatively large, it was divided into 4 batches. It states as follows.

バッチ毎に処理する際に、先ず、1200グラムの0.06Mの硫酸第一鉄溶液、及び比較例1で用いられたのと同じ180グラムの陽イオン樹脂及び90グラムの陰イオン樹脂を反応タンクに加え、次に撹拌及び加熱を始動した。溶液の温度が95℃に達すると、加熱を停止し、12ミリリットル/分のスピードで35%の過酸化水素を添加し、反応熱が反応を沸騰状態に維持した。過酸化水素の添加量が1500ミリリットルに達すると、また90グラムの陽イオン樹脂及び45グラムの陰イオン樹脂を加え、同様のスピードを維持して750ミリリットルの過酸化水素を添加し続け、このように合計4回繰り返して添加し、合計540グラムの陽イオン樹脂、270グラムの陰イオン樹脂、及び4500ミリリットルの35%の過酸化水素を添加したことを達した際に、更に二成分型分解剤に変えて分解し、分解剤の添加スピードを10ミリリットル/分に落とし、二成分型分解剤の添加量が245ミリリットルに達した際に停止し、引続き30分間の撹拌を維持し続けた後、分解の操作を終了した。上記分解過程において、温度が全て95℃~沸点の間に保持し、必要時に加熱して温度を維持した。液面は、沸騰によって低下した場合、変動が大きくならないように凝縮液還流方法で液面を保持した。気泡蓄積現象があった場合、適時に消泡剤で抑制した。本実験では、合計12ミリリットルの消泡剤を添加した。 When processing each batch, first, 1200 grams of 0.06 M ferrous sulfate solution and 180 grams of cationic resin and 90 grams of anionic resin used in Comparative Example 1 were added to the reaction tank. Then stirring and heating were started. When the temperature of the solution reached 95 ° C., heating was stopped and 35% hydrogen peroxide was added at a rate of 12 ml / min and the heat of reaction kept the reaction boiling. When the amount of hydrogen peroxide added reached 1500 ml, 90 grams of cation resin and 45 grams of anion resin were added, and 750 ml of hydrogen peroxide was continuously added at the same speed. When it was reached that a total of 540 grams of cation resin, 270 grams of anion resin, and 4500 ml of 35% hydrogen peroxide were added, the two-component decomposition agent was further added. After decomposing to 10 ml / min, stopping when the addition amount of the two-component decomposing agent reached 245 ml, and continuing to maintain stirring for 30 minutes. The disassembly operation has been completed. In the above decomposition process, the temperature was kept between 95 ° C. and boiling point, and the temperature was maintained by heating when necessary. When the liquid level was lowered by boiling, the liquid level was maintained by a condensed liquid reflux method so that the fluctuation did not become large. When there was a bubble accumulation phenomenon, it was suppressed with a defoaming agent in a timely manner. In this experiment, a total of 12 ml of defoaming agent was added.

同じ条件に従って合計4バッチの合計2160グラム(2700ミリリットル)の陽イオン樹脂及び1080グラム(1464ミリリットル)の陰イオン樹脂の分解を行った。得られた分解廃液を混合し、その重量を1540グラムに濃縮・調整した後、分析したところ、その硫酸イオン含有量は、4.02モル/キログラムであった。 A total of 2160 grams (2700 ml) of cationic resin and 1080 grams (1464 ml) of anionic resin were decomposed in a total of 4 batches according to the same conditions. The obtained decomposition waste liquid was mixed, the weight was concentrated and adjusted to 1540 g, and then analyzed. As a result, the sulfate ion content was 4.02 mol / kilogram.

分解廃液の変換において、分解廃液変換の装置は、アンモニア含有アウトガス処理の部分の装置が図4に示す通りであることを除き、他の、変換反応及びアウトガス冷却の2つの部分を含んだ装置は、全て図3の装置1と同じであった。その中で、ガラス反応タンクのタンクカバー02上の4つの開口04、07、08、09において、04は、変換剤供給口とし、必要時に温度・pHの測定口として兼用され、07は、分解廃液の供給口とし、手動によって廃液を加えるために上にメスシリンダー型漏斗が置かれ、09は、変換アウトガス出口とした。 In the conversion of decomposition waste liquid, the equipment for decomposition waste liquid conversion includes the other two parts of conversion reaction and outgas cooling, except that the equipment for the ammonia-containing outgas treatment part is as shown in FIG. , All were the same as the device 1 in FIG. Among them, in the four openings 04, 07, 08, 09 on the tank cover 02 of the glass reaction tank, 04 is used as a conversion agent supply port and is also used as a temperature / pH measurement port when necessary, and 07 is decomposed. A measuring cylinder type funnel was placed on the waste liquid supply port to manually add the waste liquid, and 09 was used as a conversion out gas outlet.

アンモニア含有アウトガス処理に用いられた装置2は、図4に示すようなものである。円錐形ガラス瓶12aは、凝縮液の収集及び凝縮されなかったアンモニア含有アウトガスの一時的な滞留に用いられる、すなわち、アンモニアガスの緩衝タンクとした。円錐形ガラス瓶12aの開口16aは、空気入口とした。流量計17と調整弁18とは、空気調整装置であり、空気流量の調整に用いられた。出口14aは、変換アウトガス出口であり、シリコンホースでアンモニア酸化分解装置19と接続された。アンモニア酸化分解装置19は、予熱器と高温触媒床とを含み、アンモニア含有アウトガスの予熱のために600℃以下の保持温度を提供し、アンモニア酸化分解触媒を使用してアンモニアをN及びHOに酸化分解することが可能であった。空気抽出器21は、変換アウトガスが流動抵抗を克服することに協力した。空気調整弁20は、空気抽出器が空気抽出して生じた負圧を調整するため、空気流量を調整した。 The device 2 used for the ammonia-containing outgas treatment is as shown in FIG. The conical glass bottle 12a is used for collecting the condensate and temporarily retaining the uncondensed ammonia-containing outgas, that is, as a buffer tank for the ammonia gas. The opening 16a of the conical glass bottle 12a was used as an air inlet. The flow meter 17 and the adjusting valve 18 are air adjusting devices and were used for adjusting the air flow rate. The outlet 14a is a conversion out gas outlet and is connected to the ammonia oxidative decomposition device 19 by a silicon hose. The ammonia oxidative decomposition apparatus 19 includes a preheater and a high temperature catalyst bed, provides a holding temperature of 600 ° C. or lower for preheating the ammonia-containing outgas, and uses an ammonia oxidative decomposition catalyst to generate ammonia in N 2 and H 2 . It was possible to oxidatively decompose to O. The air extractor 21 helped the converted outgas overcome the flow resistance. The air adjusting valve 20 adjusted the air flow rate in order to adjust the negative pressure generated by the air extraction by the air extractor.

処理が開始する前に、後で使用するために先にアンモニア酸化分解装置19を300℃に予熱し、次に水酸化バリウム一水和物粉末及び水を取って4:6の重量割合で1466.5グラムの変換剤水スラリー(586.6グラムの水酸化バリウム一水和物を含んだ)を調製し、開口04からガラス反応タンクに入れ、撹拌を始動した後、準備された分解廃液を蠕動ポンプで緩徐に運び入れ、合計770グラムを運び入れた際に停止し、引続き加熱して90℃程度の温度に保持し、2時間撹拌し続けてアンモニアガスを完全に取り除いた。続いて、加熱を停止し、ビーカーに移動して冷却し、使用することを待った。得られた濃縮変換廃棄スラリーの重量、1305グラムであった。 Before the treatment begins, the ammonia oxidative decomposition apparatus 19 is first preheated to 300 ° C. for later use, then the barium hydroxide monohydrate powder and water are taken and 1466 in a weight ratio of 4: 6. A 5.5 g converter water slurry (containing 586.6 g barium hydroxide monohydrate) was prepared, placed in a glass reaction tank through opening 04, stirring was started, and then the prepared decomposition effluent was poured. It was slowly carried in by a peristaltic pump, stopped when a total of 770 grams was carried in, continued to be heated and maintained at a temperature of about 90 ° C., and stirred for 2 hours to completely remove ammonia gas. Subsequently, the heating was stopped, moved to a beaker to cool, and waited for use. The weight of the obtained concentrated conversion waste slurry was 1305 grams.

変換過程において生成されたアンモニア含有ガスがガラス冷却管10aを通して錐形瓶12aに入り、凝縮された液体が瓶に残り、凝縮されなかったアンモニア含有ガスが運び入れられた空気と混合した後、アンモニア酸化分解装置19に流れて水蒸気及び窒素ガスに分解した後、空気抽出器でヒュームフードへ抽出して排出した。 The ammonia-containing gas generated during the conversion process enters the cone-shaped bottle 12a through the glass cooling tube 10a, the condensed liquid remains in the bottle, and the uncondensed ammonia-containing gas mixes with the carried air and then ammonia. After flowing into the oxidative decomposition apparatus 19 and decomposing into steam and nitrogen gas, the liquid was extracted into a fume hood with an air extractor and discharged.

再び同じ工程を1回繰り返して行い、合計1540グラムの分解廃液の変換を完了させた。得られた変換廃棄スラリーを混合し、合計2655グラム(乾燥重量は1487グラムであった)の、44%の水を含有した変換廃棄スラリーを得た。 The same process was repeated once again to complete the conversion of a total of 1540 grams of decomposition effluent. The resulting conversion waste slurries were mixed to give a total of 2655 grams (dry weight was 1487 grams) of conversion waste slurry containing 44% water.

変換廃棄スラリーを1つの10リットルの撹拌混合器に移動し、撹拌しながら、1565グラムの、環鼎のスラッジ固化剤SPF-210及びタイプIIのポルトランドセメント等の重量割合によって混合された硬化可能スラリー原料及び1976グラムのホウ酸塩顆粒を添加し、均一に混合した後、ホウ酸塩顆粒のスラリー体を得た。その組成は、表4に示す通りであった。 The convertible waste slurry was transferred to one 10 liter stirring mixer and mixed with 1565 grams of curable slurry by weight ratio of 1565 grams of borate sludge solidifying agent SPF-210 and type II Portland cement. The raw material and 1976 g of borate granules were added and mixed uniformly to obtain a slurry of borate granules. The composition was as shown in Table 4.

Figure 2022052694000005
Figure 2022052694000005

続いて、顆粒スラリー体を樽に入れ、本実施例では内径5センチ、高さ6センチのポリエチレンプラスチック型に入れ、振動方式で気泡を取り除いて表面を平らかにした後、温度25℃、相対湿度95%以上の恒温恒湿チャンバー中に置いて28日間の養生を行った。養生を完成した後、台湾低放射性廃棄材料体品質規定に従って圧縮強度、耐候性(凍結融解抵抗)、浸漬耐性等の試験を行った。また、9メートル落下の耐衝撃性試験も行った。結果は、表5に示す通りであり、固化体の品質が、各原子力エネルギー国が規定する品質要件を満たしたことを示す。 Subsequently, the granule slurry body is placed in a barrel, and in this embodiment, it is placed in a polyethylene plastic mold having an inner diameter of 5 cm and a height of 6 cm. It was placed in a constant temperature and humidity chamber of 95% or more and cured for 28 days. After the curing was completed, the compressive strength, weather resistance (freeze-thaw resistance), immersion resistance, etc. were tested in accordance with the Taiwan Low Radioactive Waste Material Quality Regulations. We also conducted an impact resistance test for a 9-meter drop. The results are as shown in Table 5, indicating that the quality of the solidified material meets the quality requirements stipulated by each nuclear energy country.

Figure 2022052694000006
Figure 2022052694000006

本実施例は、廃棄樹脂及び廃棄活性炭の合併処理をデモンストレーションする。 This example demonstrates the combined treatment of waste resin and waste activated carbon.

先ず、540グラム(約675ミリリットル)の陽イオン樹脂と270グラム(約366ミリリットル)の陰イオン樹脂とを含んだ廃棄樹脂の湿式酸化分解を実施例1と同じ方法で行い、分解廃液を、2682グラムの、45%の水を含有した変換廃棄スラリーに調製してから、1565グラムの、実施例2と同じ硬化可能スラリー原料を添加して4247グラムの硬化可能スラリーを調製し、使用するまで保存した。実験で用いられた模擬廃棄活性炭は、原子力発電所が水処理に用いた廃棄活性炭であり、サイズが6~40メッシュの範囲である湿った顆粒であり、測定により、含水率が10.79%であり、比重が1.06であった。1175グラム(1108ミリリットル)の廃棄活性炭及び準備された硬化可能スラリーを撹拌して均一に混合して5422グラムの廃棄活性炭固化スラリー体に調製し、その組成は、表6に示す通りであった(注:廃棄活性炭固化スラリー体は、廃棄活性炭及び硬化可能スラリーを撹拌して形成されたスラリー体に対する称呼であり、廃棄活性炭固化体の前駆体であった)。測定により、固化後の廃棄物体の比重は、2.02であり、すなわち、体積は、2684ミリリットルであり、従って、固化体の廃棄活性炭体積負荷率は、41.3%であった。 First, wet oxidative decomposition of the waste resin containing 540 grams (about 675 ml) of cation resin and 270 g (about 366 ml) of anion resin was performed by the same method as in Example 1, and the decomposition waste liquid was discharged into 2682. Prepare to a gram of conversion waste slurry containing 45% water, then add 1565 grams of the same curable slurry material as in Example 2 to prepare 4247 grams of curable slurry and store until use. did. The simulated waste activated carbon used in the experiment is the waste activated carbon used for water treatment by the nuclear power plant, which is moist granules with a size in the range of 6 to 40 mesh, and the water content is 10.79% by measurement. The specific gravity was 1.06. 1175 grams (1108 ml) of waste activated carbon and the prepared curable slurry were stirred and uniformly mixed to prepare 5422 grams of waste activated carbon solidified slurry, the composition of which was as shown in Table 6 (Table 6). Note: The discarded activated carbon solidified slurry is a name for a slurry formed by stirring the discarded activated carbon and the curable slurry, and was a precursor of the discarded activated carbon solidified body). By measurement, the specific gravity of the waste object after solidification was 2.02, that is, the volume was 2864 ml, and therefore the volume loading factor of the solidified waste activated carbon was 41.3%.

また、廃棄活性炭負荷率を上げる実験を行った。同じ方法で廃棄樹脂の分解を行い、且つ2588グラムの43%の含水率の変換廃棄スラリーを調製し、次に1540グラムの同じ硬化可能スラリー原料を添加して4128グラムの硬化可能スラリーに調製した。更にこの硬化可能スラリーを使用して1510グラム(1425ミリリットル)の廃棄活性炭と混合し、5638グラムのスラリー体に調製した。その組成も表6に示す。測定により、固化体の比重は、1.996であり、すなわち、体積は、2825ミリリットルであり、従って、その廃棄活性炭体積負荷率は、50.44%であった。 We also conducted an experiment to increase the load factor of waste activated carbon. The waste resin was decomposed in the same manner and a converted waste slurry having a water content of 43% of 2588 grams was prepared, and then 1540 grams of the same curable slurry raw material was added to prepare a curable slurry of 4128 grams. .. Further, this curable slurry was mixed with 1510 grams (1425 ml) of waste activated carbon to prepare a slurry of 5638 grams. Its composition is also shown in Table 6. By measurement, the solidified body had a specific gravity of 1.996, i.e., a volume of 2825 ml, and therefore its waste activated carbon volume loading factor was 50.44%.

Figure 2022052694000007
Figure 2022052694000007

実施例2の方法に従って上記調製された固化体をサンプルに製作した後、品質試験を行った。その結果は、表7に示す通りであり、その品質が非常に優れたことを示す。 The solidified body prepared above was prepared as a sample according to the method of Example 2, and then a quality test was performed. The results are as shown in Table 7, indicating that the quality was very excellent.

Figure 2022052694000008
Figure 2022052694000008

本発明は、実施例で上述のように開示されたが、それが本発明を限定するものではない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者は、本発明の精神及び範囲を逸脱することなく、幾つかの変更及び修飾を加えることができる。そのため、本発明の保護範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。 The present invention has been disclosed in the examples as described above, but it is not a limitation of the present invention. A person having ordinary knowledge in the field of technology to which the invention belongs may make some changes and modifications without departing from the spirit and scope of the invention. Therefore, the scope of protection of the present invention is defined by the appended claims.

1、2 :装置
01 :タンク本体
02 :タンクカバー
03 :撹拌翼
04、07、08、09:開口
05 :電気ヒーター
06 :メスシリンダー
10、10a :ガラス冷却管
11 :還流管
12、12a :円錐形ガラス瓶
13、13a :圧力計
14、14a :出口
15、15a :排水栓
16、16a :開口
17 :流量計
18 :調整弁
19 :アンモニアの加熱・酸化分解装置
20 :空気調整弁
21 :空気抽出器
001 :他の廃棄物
002 :前処理によって生成された固形廃棄物
003 :廃棄樹脂供給物
004 :廃棄樹脂分解廃液
005 :硬化可能スラリー原料
006 :硬化可能スラリー
013 :固化体パッケージ
014 :固定体パッケージ
S100 :他の廃棄物の前処理
S200 :廃棄樹脂の湿式分解
S300 :硬化可能スラリーの調製
S400 :廃棄物体パッケージの調製
S410 :固化体パッケージの調製
S420 :固定体パッケージの調製

1, 2: Device 01: Tank body 02: Tank cover 03: Stirring blade 04, 07, 08, 09: Opening 05: Electric heater 06: Female cylinder 10, 10a: Glass cooling tube 11: Reflux tube 12, 12a: Conical Shaped glass bottle 13, 13a: Pressure gauge 14, 14a: Outlet 15, 15a: Drain plug 16, 16a: Opening 17: Flow meter 18: Adjustment valve 19: Ammonia heating / oxidation decomposition device 20: Air adjustment valve 21: Air extraction Vessel 001: Other waste 002: Solid waste generated by pretreatment 003: Waste resin supply 004: Waste resin decomposition waste liquid 005: Curable slurry raw material 006: Curable slurry 015: Solidified package 014: Fixed body Package S100: Pretreatment of other waste S200: Wet decomposition of waste resin S300: Preparation of curable slurry S400: Preparation of waste object package S410: Preparation of solidified body package S420: Preparation of fixed body package

Claims (26)

陽イオン交換樹脂を含有する廃棄イオン交換樹脂の不純物を除去し、次に湿式分解処理を行い、硫酸塩を含有する分解廃液を生成する工程と、
前記分解廃液を濃縮し、変換剤を添加して硫酸塩微粒子を含有する変換廃棄スラリーを生成する工程と、
硬化可能スラリー原料を前記変換廃棄スラリーに添加して均一に混合して硬化可能スラリーを調製し、前記硬化可能スラリーを用いて少なくとも1種の他の廃棄物の固化又は固定処理を行う工程と、を含む
廃棄イオン交換樹脂の湿式分解廃液によって硬化可能スラリーを調製し、他の廃棄物の固化/固定処理を行う処理方法。
Waste that contains a cation exchange resin The process of removing impurities from the ion exchange resin and then performing a wet decomposition treatment to generate a decomposition waste liquid containing sulfate.
A step of concentrating the decomposition waste liquid and adding a conversion agent to generate a conversion waste slurry containing sulfate fine particles.
A step of adding a curable slurry raw material to the conversion waste slurry and mixing it uniformly to prepare a curable slurry, and solidifying or fixing at least one other waste using the curable slurry. A treatment method in which a curable slurry is prepared by a wet decomposition waste liquid of a waste ion exchange resin containing a waste ion exchange resin, and solidification / fixing treatment of other waste is performed.
前記少なくとも1種の他の廃棄物は、ホウ酸塩廃液、固形ホウ酸塩、廃棄活性炭、スラッジ、焼却灰、廃棄フィルターエレメント、金属廃棄物及び廃棄物圧縮ブラックから選択される
請求項1に記載の処理方法。
The first aspect of claim 1, wherein the at least one other waste is selected from borate waste liquid, solid borate, waste activated carbon, sludge, incinerator ash, waste filter element, metal waste and waste compressed black. Processing method.
前記少なくとも1種の他の廃棄物は、液体廃棄物を含み、
前記処理方法は、前記硬化可能スラリーを用いた前記固化又は固定処理に適合するように、前記液体廃棄物を前処理して固体顆粒又は沈殿物にする工程を更に含む
請求項1に記載の処理方法。
The at least one other waste includes liquid waste and
The treatment according to claim 1, further comprising a step of pretreating the liquid waste into solid granules or precipitates so as to be compatible with the solidification or fixation treatment using the curable slurry. Method.
前記少なくとも1種の他の廃棄物は、固形廃棄物を含み、
前記処理方法は、前記硬化可能スラリーを用いた前記固化又は固定処理に適合するように、前記固形廃棄物が適切な含水率、形状、サイズ及び緻密度を有するように前処理する工程を更に含む
請求項1に記載の処理方法。
The at least one other waste includes solid waste and
The treatment method further comprises a step of pretreating the solid waste to have an appropriate moisture content, shape, size and density to suit the solidification or immobilization treatment with the curable slurry. The processing method according to claim 1.
前記廃棄イオン交換樹脂の不純物を除去する工程は、前記廃棄イオン交換樹脂の水スラリーを形成した後に、前記水スラリーの持ち越した固体不純物を超音波振動方法で除去する工程と、前記水スラリーが吸着した炭素14核種をアルカリ脱着剤で除去する工程とを更に含み、
不純物の除去によって生成された廃液は、変換廃棄スラリーに組み込んで共に処理する
請求項1に記載の処理方法。
The step of removing the impurities of the waste ion exchange resin is a step of removing the solid impurities carried over by the water slurry after forming the water slurry of the waste ion exchange resin by an ultrasonic vibration method, and the step of adsorbing the water slurry. Further includes a step of removing the carbon 14 nuclei formed with an alkaline desorbing agent.
The treatment method according to claim 1, wherein the waste liquid generated by removing impurities is incorporated into a conversion waste slurry and treated together.
前記アルカリ脱着剤は、過塩素酸塩、硫酸塩、硝酸塩、リン酸塩、一水素リン酸塩、二水素リン酸塩、シュウ酸塩、ヨウ化物、臭化物のアルカリ金属、アルカリ土類金属又はアンモニウム等の塩又は化合物の溶液から選択される少なくとも1種である
請求項5に記載の処理方法。
The alkali desorbing agent includes perchlorate, sulfate, nitrate, phosphate, monohydrogen phosphate, dihydrogen phosphate, oxalate, iodide, alkali metal of bromide, alkaline earth metal or ammonium. The treatment method according to claim 5, which is at least one selected from a solution of a salt or a compound such as.
前記ホウ酸塩廃液をホウ酸塩顆粒にするための前処理工程を更に含み、前記前処理工程は、
ホウ酸塩廃液を提供する工程と、
重合ホウ酸塩を含有する高濃度ホウ酸塩廃液を調製するために、前記ホウ酸塩廃液の成分を調整し、前記ホウ酸塩廃液を濃縮する工程と、
造粒装置及び少なくとも1種の造粒剤を使用し、前記高濃度ホウ酸塩廃液をホウ酸塩顆粒に製造する工程と、
前記ホウ酸塩顆粒及び前記硬化可能スラリーを均一に混合して顆粒スラリー体を形成し、次に廃棄物樽に入れ、前記顆粒スラリー体が硬化した後、固化体を形成する工程とを含む、
請求項2に記載の処理方法。
The pretreatment step for further forming the borate waste liquid into borate granules is included, and the pretreatment step includes a pretreatment step.
The process of providing borate effluent and
In order to prepare a high-concentration borate waste liquid containing a polymerized borate, a step of adjusting the components of the borate waste liquid and concentrating the borate waste liquid, and
A step of producing the high-concentration borate waste liquid into borate granules using a granulator and at least one kind of granulating agent.
The process comprises uniformly mixing the borate granules and the curable slurry to form a granule slurry, then placing the granules in a waste barrel, curing the granule slurry, and then forming a solidified body.
The processing method according to claim 2.
前記固化体を形成する工程は、前記廃棄物樽をキャッピングして固化体パッケージを形成する工程を更に含む
請求項7に記載の処理方法。
The processing method according to claim 7, wherein the step of forming the solidified body further includes a step of capping the waste barrel to form a solidified body package.
前記ホウ酸塩廃液は、ホウ酸ナトリウム溶液である
請求項7に記載の処理方法。
The treatment method according to claim 7, wherein the borate waste liquid is a sodium borate solution.
前記湿式分解処理において分解反応液のpHの調整に使用される酸及びアルカリは、それぞれ硫酸及び水酸化バリウムである
請求項1に記載の処理方法。
The treatment method according to claim 1, wherein the acid and alkali used for adjusting the pH of the decomposition reaction solution in the wet decomposition treatment are sulfuric acid and barium hydroxide, respectively.
前記湿式分解処理は、湿式酸化法、超臨界水酸化法、酸分解法から選択される少なくとも1種である
請求項1に記載の処理方法。
The treatment method according to claim 1, wherein the wet decomposition treatment is at least one selected from a wet oxidation method, a supercritical water oxidation method, and an acid decomposition method.
前記湿式分解処理は湿式酸化法であり、
前記分解廃液を生成する工程は、
分解剤及び触媒溶液を調製する工程と、
不純物の除去後の前記廃棄イオン交換樹脂を前記触媒溶液に入れ、溶液のpHを<3に調整し、前記溶液を95℃~沸点の温度に維持させ、更に前記分解剤を添加し、前記廃棄イオン交換樹脂の炭化水素成分を酸化分解させたCO及びHOと、アンモニウムイオン、硫酸イオン、硫酸塩、残留物及び少量の有機炭素とを含有する前記分解廃液を生成する工程とを含む
請求項11に記載の処理方法。
The wet decomposition treatment is a wet oxidation method.
The step of generating the decomposition waste liquid is
The process of preparing the decomposition agent and the catalyst solution, and
The waste ion exchange resin after removing impurities is put into the catalyst solution, the pH of the solution is adjusted to <3, the solution is maintained at a temperature of 95 ° C to the boiling point, the decomposition agent is further added, and the disposal is performed. The step of producing the decomposition waste liquid containing CO 2 and H 2 O obtained by oxidatively decomposing the hydrocarbon component of the ion exchange resin and ammonium ion, sulfate ion, sulfate, residue and a small amount of organic carbon is included. The processing method according to claim 11.
前記分解剤は、過酸化水素と、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム及び過硫酸カルシウムから選択される少なくとも1種の過硫酸塩とを含む
請求項12に記載の処理方法。
The treatment method according to claim 12, wherein the decomposing agent contains hydrogen peroxide and at least one persulfate selected from ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate and calcium persulfate.
前記触媒溶液は、濃度が0.1M以下の硫酸第一鉄溶液である
請求項12に記載の処理方法。
The treatment method according to claim 12, wherein the catalyst solution is a ferrous sulfate solution having a concentration of 0.1 M or less.
前記変換剤を添加して前記変換廃棄スラリーを生成させる工程は、水酸化バリウムを前記変換剤とする工程と、硫酸バリウム微粒子を含有する前記変換廃棄スラリーを生成する工程とを更に含む
請求項1に記載の処理方法。
The step of adding the conversion agent to generate the conversion waste slurry further includes a step of using barium hydroxide as the conversion agent and a step of producing the conversion waste slurry containing barium sulfate fine particles. The processing method described in.
前記変換剤を添加して前記変換廃棄スラリーを生成させる工程では、更にアンモニア含有ガスを生成し、
前記処理方法は、前記アンモニア含有ガスを窒素ガス及び水蒸気へと処理する工程を更に含む
請求項1に記載の処理方法。
In the step of adding the conversion agent to generate the conversion waste slurry, an ammonia-containing gas is further generated.
The treatment method according to claim 1, further comprising a step of treating the ammonia-containing gas into nitrogen gas and steam.
前記アンモニア含有ガスの処理は、
アンモニアを窒素ガス及び水蒸気に直接変換するため、前記アンモニア含有ガスをアンモニアの酸化分解触媒床に通過させる方法、及び
水で前記アンモニア含有ガスを吸収してアンモニア水にし、次に水における水酸化アンモニウムの酸化分解を行って窒素ガス及び水に変換する方法
から選択される少なくとも1種である
請求項16に記載の処理方法。
The treatment of the ammonia-containing gas is
In order to directly convert ammonia into nitrogen gas and water vapor, a method of passing the ammonia-containing gas through an oxidative decomposition catalyst bed of ammonia, and absorbing the ammonia-containing gas with water to make ammonia water, and then ammonium hydroxide in water. The treatment method according to claim 16, which is at least one selected from the methods of performing oxidative decomposition of the above to convert into nitrogen gas and water.
前記アンモニア含有ガスは、前記アンモニアの酸化分解触媒床を通過する前に先にアンモニアガス貯蔵タンクに入る
請求項17に記載の処理方法。
The treatment method according to claim 17, wherein the ammonia-containing gas first enters the ammonia gas storage tank before passing through the ammonia oxidative decomposition catalyst bed.
前記固形ホウ酸塩は、泥状、粉末状、粒状、塊状である形態のホウ酸カルシウムの少なくとも1種である
請求項2に記載の処理方法。
The treatment method according to claim 2, wherein the solid borate is at least one kind of calcium borate in the form of mud, powder, granules, and lumps.
前記少なくとも1種の固形廃棄物に対して固定処理を行う工程は、
前記少なくとも1種の固形廃棄物を廃棄物樽に入れる工程と、
前記廃棄物樽中に前記硬化可能スラリーを注いで前記廃棄物樽内の隙間に充満し、前記少なくとも1種の固形廃棄物を封止する工程と、
前記硬化可能スラリーの硬化を待ち、固定体を形成する工程とを更に含む
請求項4に記載の処理方法。
The step of fixing the at least one type of solid waste is
The process of putting at least one kind of solid waste into a waste barrel and
A step of pouring the curable slurry into the waste barrel to fill the gaps in the waste barrel and sealing the at least one type of solid waste.
The treatment method according to claim 4, further comprising a step of waiting for the curing of the curable slurry to form a fixed body.
前記固定体を形成する工程は、前記廃棄物樽をキャッピングして固定体パッケージを形成する工程を更に含む
請求項20に記載の処理方法。
The processing method according to claim 20, wherein the step of forming the fixed body further includes a step of capping the waste barrel to form a fixed body package.
前記廃棄活性炭に対して固化処理を行う工程は、
前記廃棄活性炭の顆粒を前処理し、水が滴らない程度に低い含水率とする工程と、
前記廃棄活性炭の顆粒及び前記硬化可能スラリーを均一に混合して顆粒スラリー体を形成し、前記固化処理を行う工程とを更に含む
請求項2に記載の処理方法。
The step of solidifying the waste activated carbon is
A step of pretreating the granules of the discarded activated carbon to a low water content so that water does not drip, and
The treatment method according to claim 2, further comprising a step of uniformly mixing the granules of the discarded activated carbon and the curable slurry to form a granule slurry body and performing the solidification treatment.
過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム及び過硫酸カルシウムから選択される少なくとも1種の過硫酸塩を含有する過酸化水素を分解剤として使用することを含む
有機物の湿式酸化方法。
A method for wet oxidation of an organic substance, which comprises using hydrogen peroxide containing at least one persulfate selected from ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate and calcium persulfate as a decomposing agent.
前記有機物は、イオン交換樹脂、高分子樹脂、有機化合物、植物性繊維物、植物性油脂、動物性油脂及び鉱物性油脂の少なくとも1種である
請求項23に記載の有機物の湿式酸化方法。
The wet oxidation method for an organic substance according to claim 23, wherein the organic substance is at least one of an ion exchange resin, a polymer resin, an organic compound, a vegetable fiber, a vegetable fat and oil, an animal fat and oil, and a mineral fat and oil.
前記有機物は、液体であり、且つその単分子の占める割合が高分子の占める割合より多い
請求項23に記載の有機物の湿式酸化方法。
The wet oxidation method for an organic substance according to claim 23, wherein the organic substance is a liquid and the proportion of a single molecule thereof is larger than the proportion of a polymer.
液体である前記有機物は、全有機炭素(TOC)濃度が1000ppm以下であるイオン交換樹脂湿式酸化分解液である
請求項25に記載の有機物の湿式酸化方法。
The method for wet oxidation of an organic substance according to claim 25, wherein the organic substance which is a liquid is an ion exchange resin wet oxidation decomposition solution having a total organic carbon (TOC) concentration of 1000 ppm or less.
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