JP4358652B2 - 排水の処理装置及び方法 - Google Patents

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Description

本発明は、放射性核種を含む洗濯排水や洗浄排水等の排水の処理方法及び装置、特に、原子力施設から排出される放射性核種を含む洗濯排水や洗浄排水等の処理方法及び装置に関するものである。
例えば原子力施設から排出される洗濯排水もしくは洗浄排水(以下、代表的に「洗濯排水」という。)には、洗剤、布繊維、脂肪分、炭水化物のような有機物質の他に、極微量の放射性物質が含まれている。放流規制値を満足させるために、これらの物質を除去し無害化しなければならない。
従来、洗濯排水を無害化する処理方法としては、洗濯排水に粉末活性炭や粉末イオン交換樹脂を添加し、それに含まれる有機物や放射性物質を吸着した後、プレコートフィルタによってろ過する処理方法や、洗濯排水を直接限外ろ過膜や逆浸透膜によってろ過し、その濃縮液を蒸発濃縮する処理方法がある。
しかし、プレコートフィルタによってろ過する処理方法は、添加する粉末活性炭や粉末イオン交換樹脂によって、放射性廃棄物の量が増加するという問題がある。また、直接限外ろ過膜や逆浸透膜によってろ過し、その濃縮液を蒸発濃縮する方法は、蒸発濃縮液中に、洗剤中の相当量の非放射性塩類と共に放射性物質が混在するため、エネルギー消費量が大きいだけでなく放射性廃棄物の量がやはり増加し、結果として処理コストが高くなるという問題がある。
そこで、近年、酸化剤と触媒とを用いてこれらの物質を処理することが提案されている(特許文献1)。
特開2002−228795号公報
しかしながら、本手法では、放射性物質に対して過剰量存在している有機物も酸化剤で処理するために、多量の酸化剤が必要となる、という課題がある。
そこで、原子力設備から排出される例えばコバルトやマンガン等の放射性核種を含む排水を簡易な設備で処理コストの低廉化を図り、しかも確実に処理する設備の出現が切望されている。
本発明は、前記問題に鑑み、放射性核種を含む排水を簡易な設備で処理コストの低廉化を図り、しかも確実に処理することができる排水の処理装置及び方法を提供することを課題とする。
上述した課題を解決するための本発明の第1の発明は、放射性核種を含む排水を貯留する貯留槽と、該貯留槽に酸化剤及びアルカリ剤を供給する供給装置と、前記貯留槽内を攪拌する攪拌装置と、処理排水を中和する中和槽と、処理排水を生物処理する生物処理槽とを具備し、前記生物処理槽が、処理排水を活性汚泥と曝気混合する曝気装置と、前記曝気混合により得られた混合液を固液分離する分離膜とからなると共に、前記中和槽と前記曝気装置との間に塩素中和槽を具備し、且つ、前記酸化剤が次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素又はオゾンであり、前記アルカリ剤が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム又は炭酸水素ナトリウムであることを特徴とする放射性核種を含む排水の処理装置にある。
の発明は、第1の発明において、放射性核種の濃度を計測する濃度計測装置を設けてあり、貯留槽に供給する前の原水又は処理後の処理水の放射性核種の濃度を計測することを特徴とする放射性核種を含む洗濯排水の処理装置にある。
の発明は、第1又は2の発明において、第1の貯留槽に酸化剤を供給すると共に、第2の貯留槽にアルカリ剤を供給するか、第1の貯留槽にアルカリ剤を供給すると共に、第2の貯留槽に酸化剤を供給するかのいずれか一方を行うことを特徴とする放射性核種を含む洗濯排水の処理装置にある。
の発明は、第1乃至3のいずれか一つの発明において、前記排水が放射性核種を含む洗濯排水又は洗浄排水であることを特徴とする放射性核種を含む排水の処理装置にある。
の発明は、放射性核種を含む排水に酸化剤及びアルカリ剤を供給し、放射性核種を不溶化する工程と、その後排水中の有機物を生物処理する工程を含み、処理後の放射性核種を含む排水中の放射性核種の濃度を検出し、処理水中の放射性核種の濃度が基準値以上の場合に、再度酸化剤及びアルカリ剤を供給して放射性核種を不溶化し、その後排水中の有機物を生物処理すると共に、放射性核種を含む排水中の放射性核種の濃度を検出し、排水中の放射性核種の濃度が基準値以上の場合に、酸化剤及びアルカリ剤を供給して放射性核種を不溶化し、その後排水中の有機物を生物処理する一方、排水中の放射性核種の濃度が基準値以下の場合には、そのまま排水中の有機物を生物処理することを特徴とする放射性核種を含む排水の処理方法にある。
本発明によれば、放射性核種を含む洗浄排水をアルカリ条件において酸化剤により酸化処理することで、放射性核種を不溶化することができる。この結果、放射性核種を含む排水を簡易な設備で処理コストの低廉化を図ることができる。
また、生物処理を併用し、酸化剤を放射性核種除去にのみ使用することにより、放射性核種と有機物とを効率的に除去することができる。
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施形態、実施例によりこの発明が限定されるものではない。例えば、攪拌の手段としてバブリング等がある。また、下記実施形態、実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
[実施形態1]
図1は本実施形態にかかる排水の処理装置の概略図である。
図1に示すように、本実施の形態にかかる排水装置10は、放射性核種を含む排水11を貯留する貯留槽12と、該貯留槽12に酸化剤13を供給する酸化剤供給装置14と、アルカリ剤15を供給するアルカリ剤供給装置16と、前記貯留槽内を攪拌する攪拌装置17とを具備するものである。
本実施形態にかかる装置においては、酸化剤13とアルカリ剤15とを同時に貯留槽12に供給して、排水中に溶存している放射性核種を不溶化するようにしている。
ここで、前記酸化剤13としては、例えば次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素又はオゾンを挙げることができる。
また、前記アルカリ剤15は、例えば水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム又は炭酸水素ナトリウムを挙げることができる。
また、前記次亜塩素酸ナトリウムは酸化剤とアルカリ剤とを兼用するので、酸化剤供給装置は1台で足りる。
前記貯留槽12におけるアルカリ条件としては、例えばpH9以上(標準酸化還元電位が0.5V以上)、好ましくはpH10以上(標準酸化還元電池が0.4V以上)とするのが好ましい。なお、pHの上限はpH11程度とするのがよい。
また、酸化剤の濃度と処理時間は濃度に応じて処理時間を適宜変更すればよい。
このように、貯留槽12においてアルカリ条件下において酸化剤の添加により、排水中に溶存している放射性核種が不溶化し、その後、酸化処理排水18は、分離膜等の濾過装置等により、不溶化物を除いて固液分離を行うことで、排水中の放射性核種を除去することができる。
この放射性核種の除去は常温・常圧で行うことができると共に簡易な装置で処理を行うことができるので、従来のような多量の酸化剤を必要とせず、安価に処理することができる。
本発明で排水11とは、例えば原子力施設から排出される洗濯排水もしくは洗浄排水であり、当該洗濯排水、洗浄排水等には、洗剤、布繊維、脂肪分、炭水化物のような有機物質の他に、極微量の放射性物質(例えばコバルト60、マンガン54等)が含まれている。本発明では、この放射性物質を簡易な装置により除去できるので、無害化した排水が放流規制値を満足することになる。
[実施形態2]
図2は本実施形態にかかる排水の処理装置の概略図である。
なお、図1に示す実施の形態1と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。
本実施の形態では、酸化剤13とアルカリ剤15とを別々の槽に添加するようにしたものである。図2に示すように、放射性核種を含む排水11を貯留する第1の貯留槽12−1と、該第1の貯留槽12−1にアルカリ剤15を供給するアルカリ剤供給装置16と、前記第1の貯留槽内12−1を攪拌する第1の攪拌装置17−1と、第1の貯留槽12−1での処理排水19を貯留する第2の貯留槽12−2と、該第2の貯留槽12−2に酸化剤13を供給する酸化剤供給装置14と、前記第2の貯留槽12−2内を攪拌する第2の攪拌装置17−2とを具備するものである。
本実施形態では、アルカリ剤15と酸化剤13とを別々の槽12−1、12−2にて供給している。これにより、先ず、第1の貯留槽12−1で所定のアルカリ条件とし、その後アルカリ溶液である処理排水19を酸化剤13が添加される第2の貯留槽12−2に送って、アルカリ溶液である処理水19中に存在する放射性核種に対し、酸化剤13により不溶化処理を行うようにしている。
本実施形態では、第1の貯留槽12−1にアルカリ剤15を添加し、第2の貯留槽12−2に酸化剤13を添加するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第1の貯留槽12−1に酸化剤13を添加し、第2の貯留槽12−2にアルカリ剤15を添加するようにしてもよい。
[実施形態3]
図3は本実施形態にかかる排水の処理装置の概略図である。
なお、図1に示す実施の形態1と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。
本実施の形態では、アルカリ条件における酸化剤13による酸化処理の後に、生物処理を行うようにしたものである。図3に示すように、実施形態1に示す排水の処理装置である貯留槽12の後流側に設けられ、酸化処理排水18を中和する中和槽21と、処理排水18を生物処理する生物処理槽20とを具備するものである。本実施形態においては、前記生物処理槽20は、処理排水18を活性汚泥と曝気混合する曝気装置22と、前記曝気混合により得られた混合液を固液分離する沈殿槽23とから構成されている。また、外部からブロア25を介して空気24が送給され、散気管26により曝気槽21内に空気が供給され、該空気によって活性汚泥と処理排水18とが混合・曝気される。その後、沈澱槽27に送られ、ここで、沈澱分離し、上澄みは処理水28として外部へ放出され、沈澱した沈澱汚泥は引き抜き汚泥29として別途処理される。また、一部返送汚泥29aとして曝気槽22へ返送されている。
なお、本実施形態では、中和槽21と曝気槽22との間に塩素中和槽30を設けているが、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いた場合においては中和処理するようにしている。よって、酸化剤として過酸化水素水を用いる場合には不用である。
ここで、曝気槽22で用いる活性汚泥は活性汚泥フロックを用いることが好ましい。
この活性汚泥フロックは、当初、下水汚泥や産業排水処理で用いられている汚泥を種汚泥として投入し、栄養源としてアンモニウム塩やリン酸塩を添加しながら洗濯排水で馴致し、活性汚泥濃度が約6000〜10000mg/L程度に達するまで増殖させる。
また、貯留槽12において処理できない極微量の放射性核種は、前記活性フロックにより保持され、汚泥29と共に除去され、さらに排水が浄化されることとなる。
[実施形態4]
図4は本実施形態にかかる排水の処理装置の概略図である。
なお、図3に示す実施の形態3と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。
本実施の形態では、実施形態3において、沈澱槽23を設ける代わりに、曝気槽22内に分離膜31を設けたものである。
前記分離膜31は、この実施形態では、細孔径が例えば0.4μmの精密ろ過膜であって、水は通過するが活性汚泥や微細粒子は通過できない機能を有している。
[実施形態5]
図5は本実施形態にかかる排水の処理装置の概略図である。
なお、図4に示す実施の形態4と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。
本実施の形態では、実施形態4において、排水11の放射性核種の濃度を計測する放射能計測装置41を設けてなり、貯留槽12に供給する前の排水11中の放射性核種の濃度を計測するようにしている。
本実施形態では放射能計測装置41は、排水を貯留するモニタ槽42と、該モニタ槽42内の濃度を計測する放射能モニタ43とから構成されており、該モニタ43の計測結果により、切換弁44により、排水を酸化処理する酸化処理流路45と、そのまま生物処理する生物処理流路46とに分けるようにしている。
例えば所定レベル以下の放射能(例えば、10-2Bq/ml以下)の場合には、酸化処理をバイパスして生物処理流路46によって、曝気槽22に排水11を投入するようにしてもよい。また、モニタリングの際、排水11の放射能を測定することにより、溶解性の放射能が高い場合(例えば、10-2Bq/ml以上)にのみ、酸化処理流路45により貯留槽12において酸化処理を行うように制御するようにしてもよい。
これにより、所定の基準値以下の放射性核種の濃度の場合には、直接生物処理にて放射性核種を活性汚泥に保持されることで排水を浄化することができる。これにより酸化剤及びpH調整用薬剤の消費量を抑えることができる。
[実施形態6]
図6は本実施形態にかかる排水の処理装置の概略図である。
なお、図5に示す実施の形態5と同一の構成については、同一の符号を付してその説明は省略する。
本実施の形態では、実施形態4において、曝気槽22の後流側に、処理した後の処理水28中の放射性核種の濃度を計測する放射能計測装置41を設けてなり、処理が確実に行われているか否かを判断するようにしている。放射能計測装置41は実施形態4と同様である。
そして、処理水28をモニタ槽42に貯留され、該モニタ槽42内の濃度を放射能モニタ43により計測し、その計測結果により、切換弁44により、処理水を生物処理する生物処理流路47と、処理水を再度酸化処理する酸化処理流路48とに分けるようにしている。
これにより、なんらかの事由によって、処理が不十分であっても、そのまま処理水を排出することなく、確実に処理していることを確認した後に処理水として放出することができる。
以下、実施例に基づき、本発明についてさらに詳細に説明する。
模擬排水として、純水中に洗剤0.1%、Co(CoCl2)1mg−Co/lを添加したものを用いた。処理条件としては、次亜塩素酸ナトリウムを0,25,50,250,500mg/Lとした。pHは10である。
100mlの供試液に所定量の次亜塩素酸ナトリウムを添加した。10分間攪拌装置にて強制攪拌した、その後、処理液をメンブレンフィルタ(孔径0.45μm)で濾過し、濾液中のCo濃度を分析した。
その結果を表1及び図7に示す。
Figure 0004358652
表1及び図7に示すように、有効塩素濃度が500mg/Lの場合にはCo濃度が0.07mg/Lと極微量になった。
また、実施例1においては、酸化剤を次亜塩素酸ナトリウムとしたが、本実施例では酸化剤として過酸化水素を用いて行った。pHは水酸化ナトリウムでpH10に調整した。
処理は過酸化水素のみの場合、アルカリのみの場合、過酸化水素とアルカリ併用の場合で行った。処理は10分間処理を行った。
その結果を表2及び図8に示す。
Figure 0004358652
表2及び図8に示すように、過酸化水素のみでは全く変化がなく、アルカリのみでも0.97と変化はなかった。一方、両方の併用の場合には、Co濃度が0.15mg/Lと極微量になった。よって、アルカリ条件における酸化処理が必須であることが判明した。
実排水を500mg/Lの次亜塩素酸ナトリウムで2時間処理した。
その後、膜分離活性汚泥法による生物処理を実施した。
実排水中のCo60の濃度は7×100Bq/mlであった。
その結果を表3に示す。
Figure 0004358652
表3に示すように、アルカリ条件における酸化処理により、コバルト濃度は1×10-2Bq/ml以下に低下した。また、生物処理を行った場合には、コバルト濃度は5×10-3Bq/ml以下と更に低下した。これにより、両者の併用により極微量まで放射性核種を除去できることが判明した。また、CODも110mg/Lから20mg/L以下まで低下しており、SSも70mg/Lから0へ低下していた。
以上のように、本発明にかかる排水処理装置は、放射性核種を含む洗浄排水をアルカリ条件において酸化剤により酸化処理することで、放射性核種を不溶化することができ、放射性核種を含む排水を簡易な設備で処理コストの低廉化を図り、しかも確実に処理する設備に適用することができる。また、本発明は非放射性のコバルト、マンガン等の金属を含む一般排水処理にも転用できる。
実施形態1にかかる排水の処理装置の概略図である。 実施形態2にかかる排水の処理装置の概略図である。 実施形態3にかかる排水の処理装置の概略図である。 実施形態4にかかる排水の処理装置の概略図である。 実施形態5にかかる排水の処理装置の概略図である。 実施形態6にかかる排水の処理装置の概略図である。 次亜塩素酸ナトリウムによるCo処理結果を示す図である。 過酸化水素によるCo処理結果を示す図である。
符号の説明
10 排水装置
11 排水
12 貯留槽
13 酸化剤
14 酸化剤供給装置
15 アルカリ剤
16 アルカリ剤供給装置
17 攪拌装置

Claims (5)

  1. 放射性核種を含む排水を貯留する貯留槽と、
    該貯留槽に酸化剤及びアルカリ剤を供給する供給装置と、
    前記貯留槽内を攪拌する攪拌装置と、
    処理排水を中和する中和槽と、
    処理排水を生物処理する生物処理槽とを具備し、
    前記生物処理槽が、処理排水を活性汚泥と曝気混合する曝気装置と、前記曝気混合により得られた混合液を固液分離する分離膜とからなると共に、前記中和槽と前記曝気装置との間に塩素中和槽を具備し、且つ、
    前記酸化剤が次亜塩素酸ナトリウム、過酸化水素又はオゾンであり、
    前記アルカリ剤が水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化カルシウム又は炭酸水素ナトリウムであることを特徴とする放射性核種を含む排水の処理装置。
  2. 請求項1において
    放射性核種の濃度を計測する濃度計測装置を設けてあり、貯留槽に供給する前の原水又は処理後の処理水の放射性核種の濃度を計測することを特徴とする放射性核種を含む洗濯排水の処理装置。
  3. 請求項1又は2において
    第1の貯留槽に酸化剤を供給すると共に、第2の貯留槽にアルカリ剤を供給するか、
    第1の貯留槽にアルカリ剤を供給すると共に、第2の貯留槽に酸化剤を供給するかのいずれか一方を行うことを特徴とする放射性核種を含む洗濯排水の処理装置。
  4. 請求項1乃至3のいずれか一つにおいて
    前記排水が放射性核種を含む洗濯排水又は洗浄排水であることを特徴とする放射性核種を含む排水の処理装置。
  5. 放射性核種を含む排水に酸化剤及びアルカリ剤を供給し、放射性核種を不溶化する工程と、
    その後排水中の有機物を生物処理する工程を含み、
    処理後の放射性核種を含む排水中の放射性核種の濃度を検出し、処理水中の放射性核種の濃度が基準値以上の場合に、再度酸化剤及びアルカリ剤を供給して放射性核種を不溶化し、その後排水中の有機物を生物処理すると共に、
    放射性核種を含む排水中の放射性核種の濃度を検出し、排水中の放射性核種の濃度が基準値以上の場合に、酸化剤及びアルカリ剤を供給して放射性核種を不溶化し、その後排水中の有機物を生物処理する一方、排水中の放射性核種の濃度が基準値以下の場合には、そのまま排水中の有機物を生物処理することを特徴とする放射性核種を含む排水の処理方法。
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