JP4987900B2

JP4987900B2 - 廃液の処理装置及びその方法

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Publication number: JP4987900B2
Application number: JP2009083968A
Authority: JP
Inventors: 正見小田嶋; 由樹八尋; 仁志酒井; 和司夏井
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2009-03-31
Filing date: 2009-03-31
Publication date: 2012-07-25
Anticipated expiration: 2029-03-31
Also published as: JP2010234230A

Description

本発明は、有機物又は有害物質を含有する廃液の処理を行う廃液の処理装置及びその方法に関する。

有機物が含有した廃液の処理方法において、廃液中の有機物はオゾンガスの酸化力により分解されることが知られている。また、オゾンガスによる有機物の分解反応は、鉄酸化物が触媒となって促進されることが知られている（例えば、特許文献１、５参照）。

また、有害物質で汚染された土壌、地下水の浄化方法において、六価クロムはα−鉄とマグネタイトからなる鉄複合粒子で三価クロムに還元できることが知られている。また、この複合粒子は三価クロムを吸着することが知られている（例えば、特許文献２、３参照）。

特開２００８−１７５７５９号公報特開２００４−１４１８１２号公報特開２００６−１６７５４６号公報特開２００４−２３３１５６号公報特開２００８−８９４５１号公報

上述した従来の有機物が含有した廃液の処理方法に関連して、例えば、原子力発電所の洗濯設備から排出される洗濯廃液の処理方法においては、鉄酸化物粒子を触媒としてオゾンガスにより洗濯廃液中の有機物を分解している。

しかし、有機物を分解した廃液は鉄酸化物を分離してから排出する必要があるので、鉄酸化物を分離するためのフィルターが放射性廃棄物となるという課題があった。

また、分解装置内の洗濯廃液は過流ポンプで循環又は移送されるために、このポンプ内に鉄酸化物が固着してポンプの故障の原因となるという課題があった。

次に、上述した従来の有害物質を含有する廃液の処理方法に関連して、原子力発電所から発生する六価クロムが含有した廃液を処理をするのに鉄複合粒子を適用した技術が知られている（例えば、特許文献４参照）。

しかし、有機物を分解した廃液は鉄複合粒子を分離してから排出する必要があるので、鉄複合粒子を分離するためのフィルターが放射性廃棄物となるという課題があった。

また、分解装置内の洗濯廃液は過流ポンプで循環又は移送されるために、このポンプ内に鉄複合粒子が固着してポンプの故障の原因となるという課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、鉄酸化物を除去するためのフィルターを不要とすることのできる廃液の処理装置及びその方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の廃液の処理装置は、有機物を含有する廃液中の有機物を鉄酸化物粒子を触媒としてオゾンガスにより分解する廃液の処理装置において、前記廃液を貯溜する貯溜槽と、前記オゾンガスを発生させるオゾン発生器と、前記貯溜槽から導出された前記廃液及び前記オゾンガスを循環して前記貯溜槽に導入する循環ラインと、この循環ラインに介在する循環ポンプと、この循環ラインにバイパスして設けられ、前記鉄酸化物粒子を保持する強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の廃液の処理装置は、有害物質を含有する廃液中の六価クロムを鉄酸化物粒子により三価クロムに還元して無害化する廃液の処理装置において、前記廃液を貯溜する貯溜槽と、前記貯溜槽から導出された前記廃液を循環して前記貯溜槽に導入する循環ラインと、この循環ラインに介在する循環ポンプと、この循環ラインにバイパスして設けられ、前記鉄酸化物粒子を保持する強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置と、を有することを特徴とするものである。

また、本発明の廃液の処理方法は、有機物を含有する廃液中の有機物を鉄酸化物粒子を触媒としてオゾンガスにより分解する廃液の処理方法において、強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置により前記鉄酸化物粒子をこの金網に保持させるステップと、前記廃液及び前記オゾンガスを前記磁気保持装置に供給して前記有機物を分解するステップと、を有することを特徴とするものである。

本発明の廃液の処理装置及びその方法によれば、磁気保持装置に鉄酸化物粒子を保持して廃液中の有機物を分解処理することにより、鉄酸化物を除去するためのフィルターが不要となるために、鉄酸化物の除去に伴う廃棄物の発生量を大幅に低減することができる。

本発明の第１の実施の形態の有機物を含有する廃液の処理装置の概略構成を示す構成図。図１の磁気保持装置を透視して示す斜視図。図１の廃液中の有機物分解試験結果であるＣＯＤの経時変化を示すグラフ。本発明の第２の実施の形態の有害物質を含有する廃液の処理装置の概略構成を示す構成図。

以下、本発明に係る廃液の処理装置及びその方法の実施の形態について、図面を参照して説明する。ここで、同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

図１は、本発明の第１の実施の形態の有機物を含有する廃液の処理装置２１の概略構成を示す構成図であり、図２は、図１の磁気保持装置７を透視して示す斜視図であり、図３は、図１の廃液中の有機物分解試験結果であるＣＯＤの経時変化を示すグラフである。

本実施の形態の廃液の処理装置２１は、有機物を含有する廃液中の有機物を鉄酸化物粒子を触媒としてオゾンガスにより分解する廃液の処理に係る装置である。ここでは、有機物を含有する廃液として、原子力発電所の洗濯設備から排出される洗濯廃液の処理について例示する。

本図に示すように、廃液の処理装置２１は、有機物を含有する廃液である有機物含有廃液１を貯溜する貯溜槽２を備えている。また、オゾンガスを発生させるオゾン発生器５が設けられている。この貯溜槽２から導出された有機物含有廃液１が、循環して貯溜槽２に導入する循環ライン３が設けられている。この貯溜槽２には、排気ライン８が接続されている。

オゾン発生器５で発生したオゾンガスは、オゾンガス供給ライン６を経由して循環ライン３に供給される。この循環ライン３には循環ポンプである過流ポンプ４が介在している。また、この循環ライン３には、強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置７がバイパスして設けられている。

次に、磁気保持装置７について、図２を用いて説明する。

本図に示すように、磁気保持装置７は、反応容器９を備えている。この反応容器９内には、内挿管１０が挿入されている。この内挿管２の外側には、強磁性体のステンレス鋼製であるＳＵＳ４３０製の金網１１が覆うように設けられている。

また、内挿管１０内には、永久磁石１２が挿入されている。そして、この金網１１の表面には、磁性物質である鉄酸化物１３が設けられている。この鉄酸化物１３は、永久磁石１２の磁場により金網１１が磁化されることにより、この金網１１の表面に保持される。

なお、鉄酸化物粒子１３は、マグネタイト、マグヘマタイト、ニッケルフェライト及びα−鉄とマグネタイトの複合粒子の少なくとも一種から作製される。

ここで、原子力発電所の洗濯廃液から排出される洗濯廃液を模擬した有機物含有水溶液１の分解試験を実施した結果について、図１、図３を用いて説明する。

貯溜槽１に有機物含有水溶液を４０Ｌ投入して、過流ポンプ４を起動して循環させた。オゾン発生器５から過流ポンプ４にオゾンガスを４ｇ／ｈ供給して水溶液中の化学的酸素要求量（ＣＯＤ）の経時変化を測定した。

このＣＯＤの経時変化測定結果を図３に示す。本図に示すように、図中の鉄酸化物無し（△印）は、磁気保持装置７に洗濯廃液模擬液を通水しないで分解試験を実施した結果を示す。鉄酸化物有り（○印）は、マグネタイト粒子が保持された磁気保持装置７に洗濯廃液模擬液を通水して分解試験を実施した結果を示す。また、縦軸はＣＯＤ比（任意時間のＣＯＤ／初期ＣＯＤ）を示す。マグネタイト粒子と接触した洗濯廃液模擬液は、オゾンによるＣＯＤの分解が促進された。マグネタイト粒子と接触する場合（○印）のＣＯＤが２０ｐｐｍから２ｐｐｍ以下に低下する時間は、マグネタイト粒子と接触しない場合（△印）の約半分の時間に短縮できることが分かった。

また、分解処理終了後は、磁気保持装置７から永久磁石１２を引き抜くことにより、金網１１から鉄酸化物粒子１３が脱離できるために、鉄酸化物粒子１３を容易に回収することができる。なお、鉄酸化物粒子１３は、マグネタイトの他に、マグヘマタイト、ニッケルフェライトでも同様の効果を得ることができた。

従来の洗濯廃液中に鉄酸化物粒子を添加する方法では、鉄酸化物を除去するのにフィルターが必要であり、このフィルターが放射性廃棄物として発生していた。さらに、過流ポンプ４内に鉄酸化物が固着してポンプが故障する等の原因になっていた。

本実施の形態によれば、磁気保持装置７にマグネタイト粒子を保持させた場合でも、洗濯廃液中のＣＯＤ成分の分解反応が促進され、分解時間を短縮できる。また、磁気保持装置７に鉄酸化物粒子１３を保持させて洗濯廃液中のＣＯＤをオゾンに分解するために、鉄酸化物を除去するためのフィルターを不要とし、鉄酸化物を除去する際に発生する放射性廃棄物を従来に比較して大幅に低減することができる。さらに、磁気保持装置７に鉄酸化物粒子１３を保持することにより、過流ポンプ４に鉄酸化物粒子１３が固着して故障するなど等のトラブルを回避でき、廃液の処理装置２１の安定した運転が可能である。また、廃液処理が終了した後は、磁気保持装置７から永久磁石１２を引き抜くことにより、金網１１から鉄酸化物粒子１３が容易に脱離するため、鉄酸化物粒子１３の回収時間の短縮化を図ることができる。

図４は、本発明の第２の実施の形態の有害物質を含有する廃液の処理装置２２の概略構成を示す構成図である。

図１と同一又は類似の部分には共通の符号を付すことにより、重複説明を省略する。

本実施の形態の廃液の処理装置２２は、有害物質を含有する廃液中の六価クロムを鉄酸化物粒子により三価クロムに還元して無害化する廃液の処理に係る装置である。

本図に示すように、廃液の処理装置２２は、有害物質を含有する廃液である六価クロム含有廃液１４を貯溜する貯溜槽２を備えている。この貯溜槽２から導出された廃液１４を循環して貯溜槽２に導入する循環ライン３を設けている。この循環ライン３には、循環ポンプ１５が介在している。強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置７が、この循環ライン３にバイパスして設けられている。この磁気保持装置７は、図２と同様に構成される。

ここで、有害物質を含有する廃液中の六価クロムを鉄酸化物粒子により三価クロムに還元して無害化する廃液の処理試験の結果について、図４を用いて説明する。

六価クロム含有廃液を模擬して、クロム酸カリウム（Ｋ_２ＣｒＯ_４）水溶液を用いて処理試験を実施した。貯溜槽１にクロム酸カリウム濃度３７３ｐｐｍ（六価クロム濃度：１００ｐｐｍ）に調整した水溶液を８Ｌ投入した。循環ポンプ１５を起動して磁気保持装置７に六価クロム含有廃液１４を通水した。なお、磁気保持装置７に保持した鉄酸化物は、α−鉄とマグネタイトの複合粒子（鉄の表面がマグネタイトで覆われた粒子）である。

所定時間経過した後に水溶液中の六価クロム濃度はジフェニールカルバジッド吸光光度法で定量し、０．０５ｐｐｍ以下に低下していることを確認した。また、全クロム濃度は、誘導結合プラズマ発光分光分析装置で定量し、０．０５ｐｐｍ以下に低下していることを確認した。

また、還元・吸着処理した後は、磁気保持装置７から永久磁石１２を引き抜くことにより、金網１１から鉄酸化物１３である複合粒子が脱離するために、この粒子を容易に回収することができる。

従来の有害物質を含有する廃液中に鉄酸化物を添加する方法では、鉄酸化物を除去するのにフィルターが必要であり、このフィルターが放射性廃棄物として発生していた。さらに、循環ポンプ１５内に鉄酸化物粒子が固着してポンプが故障する等の原因になっていた。

本実施の形態によれば、磁気保持装置７にα−鉄とマグネタイトの複合粒子を保持させた場合でも、磁気保持装置７に保持した複合粒子は、六価クロムの還元及びこの還元された三価クロムを吸着することができる。また、磁気保持装置７にα−鉄とマグネタイトの複合粒子を保持させて六価クロムの還元及びこの還元された三価クロムの吸着をすることができるために、鉄酸化物粒子を除去するためのフィルターを不要とし、鉄酸化物粒子を除去する際に発生する放射性廃棄物を従来に比較して大幅に低減することができる。さらに、磁気保持装置７に鉄酸化物粒子１３を保持することにより、循環ポンプ１５に粒子が固着して故障するなど等のトラブルを回避でき、廃液の処理装置の安定した運転が可能である。また、廃液処理が終了した後は、磁気保持装置７から永久磁石１２を引き抜くことにより、金網１１から鉄酸化物粒子１２が容易に脱離するため、粒子の回収時間の短縮化を図ることができる。

さらに、有機物を含有する廃液の処理方法は、図１に示すように、有機物含有廃液１の中の有機物を鉄酸化物粒子を触媒としてオゾンガスにより分解する廃液の処理方法において、強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置７により鉄酸化物粒子を金網に保持させるステップと、有機物含有廃液１及びオゾンガスを磁気保持装置７に供給して有機物を分解するステップと、を有する。

本実施の形態によれば、磁気保持装置７にマグネタイト粒子を保持させた場合でも、洗濯廃液中のＣＯＤ成分の分解反応が促進され、分解時間を短縮できる。また、磁気保持装置７に鉄酸化物粒子を保持させて洗濯廃液中のＣＯＤをオゾンに分解するために、鉄酸化物を除去するためのフィルターを不要とし、鉄酸化物を除去する際に発生する放射性廃棄物を従来と比較して大幅に低減させることができる。

また、有害物質を含有する廃液の処理方法は、六価クロム含有廃液１４中の六価クロムを鉄酸化物粒子により三価クロムに還元して無害化する廃液の処理方法において、強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置７により鉄酸化物粒子を金網に保持させるステップと、六価クロム含有廃液１４を磁気保持装置７に供給して六価クロム含有廃液１４中の六価クロムを三価クロムに還元するステップと、を有する。

本実施の形態によれば、磁気保持装置７にα−鉄とマグネタイトの複合粒子を保持させた場合でも、磁気保持装置７に保持した複合粒子は、六価クロムの還元及びこの還元された三価クロムを吸着することができる。また、磁気保持装置７にα−鉄とマグネタイトの複合粒子を保持させて六価クロムの還元及びこの還元された三価クロムの吸着をすることができるために、鉄酸化物粒子を除去するためのフィルターを不要とし、鉄酸化物粒子を除去する際に発生する放射性廃棄物を従来と比較して大幅に低減させることができる。

以上本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は、上述したような各実施の形態に何ら限定されるものではなく、各実施の形態の構成を組み合わせて、本発明の主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

１…有機物含有廃液、２…貯留槽、３…循環ライン、４…過流ポンプ、５…オゾン発生器、６…オゾンガス供給ライン、７…磁気保持装置、８…排気ライン、９…反応容器、１０…内挿管、１１…金網、１２…永久磁石、１３…鉄酸化物、１４…六価クロム含有廃液、１５…循環ポンプ、２１，２２…廃液の処理装置。

Claims

有機物を含有する廃液中の有機物を鉄酸化物粒子を触媒としてオゾンガスにより分解する廃液の処理装置において、
前記廃液を貯溜する貯溜槽と、
前記オゾンガスを発生させるオゾン発生器と、
前記貯溜槽から導出された前記廃液及び前記オゾンガスを循環して前記貯溜槽に導入する循環ラインと、
この循環ラインに介在する循環ポンプと、
この循環ラインにバイパスして設けられ、前記鉄酸化物粒子を保持する強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置と、
を有する廃液の処理装置。
有害物質を含有する廃液中の六価クロムを鉄酸化物粒子により三価クロムに還元して無害化する廃液の処理装置において、
前記廃液を貯溜する貯溜槽と、
前記貯溜槽から導出された前記廃液を循環して前記貯溜槽に導入する循環ラインと、
この循環ラインに介在する循環ポンプと、
この循環ラインにバイパスして設けられ、前記鉄酸化物粒子を保持する強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置と、
を有する廃液の処理装置。
前記磁気保持装置は、
反応容器と、
この反応容器内に挿入された内挿管と、
この内挿管の外側に覆うように設けられたＳＵＳ４３０製の金網と、
前記内挿管内に挿入された永久磁石と、
この永久磁石の磁場により前記金網が磁化されてこの金網の表面に保持される磁性物質より作製される鉄酸化物粒子と、
を具備することを特徴とする請求項１又は２に記載の廃液の処理装置。
前記鉄酸化物粒子は、マグネタイト、マグヘマタイト、ニッケルフェライト及びα−鉄とマグネタイトの複合粒子の少なくとも一種であること、を特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の廃液の処理装置。
有機物を含有する廃液中の有機物を鉄酸化物粒子を触媒としてオゾンガスにより分解する廃液の処理方法において、
強磁性体の金網及びこの金網を磁化させるマグネットを含む磁気保持装置により前記鉄酸化物粒子をこの金網に保持させるステップと、
前記廃液及び前記オゾンガスを前記磁気保持装置に供給して前記有機物を分解するステップと、
を有することを特徴とする廃液の処理方法。