JP6242208B2 - 汚染水浄化システム - Google Patents
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Description
近年、汚染水として各種放射性物質により水が汚染されてしまう事例が発生しているが、その様な各種放射性物質等により汚染された汚染水の場合には、浄化作業に当たる作業員が汚染水に接触すると作業員の身体に放射性物質等が付着して、当該作業者が被曝してしまう恐れがある。
そして、放射線量が高い放射性物質(浄化作業により除去された放射性物質)の処理は、作業員による手作業で行なわれる場合が多い。
しかし、放射線量が高い放射性物質を作業員が手作業で処理することは、極めて危険である。
上述した従来技術(特許文献1参照)では、ケイ酸塩に反応する放射性物質(核種)のみしか除去することが出来ないので、複数種類の放射性物質(複数の核種)で汚染されている汚染水を上述した従来技術(特許文献1)で汚染物質を除去した場合には、除去処理がされた汚染水には依然として放射性物質が包含されることになる。
上述した様に、例えば、除去するべき汚染物質(核種)がストロンチウム(Sr)であれば、「除去するべき汚染物質(核種)を析出する(不溶化する)材料」として炭酸水素ナトリウムと硫酸第一鉄を汚染水に添加する。そして、攪拌すれば、炭酸水素ナトリウムと硫酸第一鉄が反応して炭酸を発生する。そして、発生した炭酸とストロンチウムが反応して、炭酸ストロンチウムが生成される。炭酸ストロンチウムは水に溶けず、汚染水中に析出するので、炭酸ストロンチウムを凝集、沈降させて回収することが可能となる。
ストロンチウムの場合と同様に、炭酸水素ナトリウムと硫酸第一鉄が反応して炭酸を発生し、発生した炭酸とカドミウムが反応して、炭酸カドミウムが生成される。炭酸カドミウムも炭酸ストロンチウムと同様に不溶性であり、汚染水中に析出する。そして、炭酸カドミウムを凝集、沈降させて回収することが出来る。
イットリウム(Y)で汚染された汚染水にシュウ酸を添加すると、シュウ酸イットリウムが生成する。シュウ酸イットリウムも水に溶けず、汚染水中に析出するので、凝集、沈降させて回収することが出来る。
そして、汚染物質(核種)が不溶化して汚染水中で析出し、回収される度毎に、汚染水における放射性物質の量は減少し、放射線量も減少する。
このことも、作業員の被曝の恐れを低減させている。
この場合、単一の核種ごとに凝集して回収するので、回収されるのは単一核種のみであるため、回収された放射性物質の濃度が高くなり過ぎることはない。
それに対して、除去するべき汚染物質(核種)を反応(凝集反応)し易い状態にする反応促進剤(吸着材)を供給する供給装置(反応促進剤供給装置4E)を設けたシステム(図2〜図4)であれば、水中に浮遊する除去対象となる放射性物質を反応促進剤(凝集促進剤:M21)(例えば、製造元販売元「株式会社パワーりめいく」・「株式会社バイオメルト」:商品名「イオンリアクション」)で吸着し、除去対象放射性物質を吸着した反応促進剤(M21)を凝集することにより、海水や放射性物質濃度が低い汚染水から固液分離して、除去するが出来る。
先ず、図1に基づいて、本発明の第1実施形態を説明する。
第1実施形態は複数種類の核種(放射性物質)で高濃度に汚染された汚染水(放射性物質濃度が高い汚染水)の処理を対象としている。
さらに第1実施形態の汚染水処理システムは、2次攪拌反応槽110と、第2の吸着凝集剤定量供給機4Bと、第2の凝集分離槽5Aと、第2の固液分離機6Aと、第2の濾液循環処理槽7Aと、第2の上澄液攪拌槽9Aと、イットリウム不溶化反応剤定量供給機4Cとを備えている。
加えて、第1実施形態の汚染水処理システムは、3次攪拌反応槽110Aと、第3の吸着凝集剤定量供給機4Dと、第3の凝集分離槽5Bと、第3の固液分離機6Bと、第3の濾液循環処理槽7Bと、上澄液貯留槽120と、バグフィルター濾過機130と、処理清浄水槽140とを備えている。
送水ポンプ1Pは、ラインL1を介して調整槽2の処理水投入口に汚染水を送水する機能を有している。調整槽2は、槽本体20と、不純物粗取機21と、レベルセンサ22と、槽本体20の底部に配置された送水ポンプ2Pを有している。
汚染水タンク1から調整槽2へ移送された処理水が不純物粗取機21を通過する際に寸法の大きな不純物が除去され、寸法の大きな不純物以外の汚染物質等を包含した処理水が槽本体20に貯留される。槽本体20底部の送水ポンプ2Pは、ラインL2を介して1次攪拌反応槽3に処理水を送水している。
一方、レベルセンサ22が下限値を検知した場合には、調整槽2の送水ポンプ2Pは停止する。
1次攪拌反応槽3の上方には第1の吸着凝集剤定量供給機4が配置され、1次攪拌反応槽3に第1の吸着凝集剤M11を定量供給するように構成されている。槽本体30内では吸着凝集剤M11により、被処理水中の汚染物質が吸着凝集する。
ここで、第1の吸着凝集剤M11は無機系粘土鉱物等を主たる組成分としており、市販の薬剤(例えば、製造元販売元「株式会社パワーりめいく」・「株式会社バイオメルト」:商品名「イオンリアクション」)を使用することが出来る。
レベルセンサ32が上限値を検知した場合には、送水ポンプ3Pが稼動して槽本体30内の汚染水が第1の凝集分離槽5に送水される。
一方、レベルセンサ32が下限値を検知した場合には、第1の吸着凝集剤定量供給機4及び1次攪拌反応槽3の送水ポンプ3Pを停止させ、調整槽2の送水ポンプ2Pを稼動する。
第1の凝集分離槽5では、サイクロン52により、1次攪拌反応槽3から移送された被処理水を、比重の大きな固形物(凝集物)と比重の小さな上澄液とに分離する。ここで、固形物(凝集物)は水分を含んでいるため、比重が大きくなっている。
固形物捕集部53の排出口53oには圧送ポンプ(例えば、チューブポンプ、あるいはピストンポンプ)5Pが配置されている。圧送ポンプ5Pは、ラインL5を介して、水分を含む固形物(濃縮汚泥)を、第1の固液分離機6に取り付けられた開閉弁V2まで圧送する。
上澄液捕集部54の排出口54oにはラインL4が接続され、ラインL4を介して、上澄液が第1の上澄液攪拌機9に自然流下する。
処理水貯留槽60の下端近傍には処理水投入口60iが形成されている。処理水投入口60iから処理水が処理槽60内に取り込まれる。そして処理水投入口60iの端部には、開閉弁V2が介装されている。
固形物掻き取り斜板62は、その上端がドラム表面に接する程度まで接近して配置され、回転ドラム61表面に付着した固形物を掻き取るように構成されている。
回転ドラム61が回転すると、処理水中の固形分が回転ドラム61の表面(外周面)に付着し、付着した固形分は固形物掻き取り斜板62で掻き取られる。固形物掻き取り斜板62で掻き取られた固形分は、バケット63に捕集され、その後、安定化固化処理が為される。
補給水タンク71内部の底部には、搬送用のポンプ7Pが設置されている。第1の濾液循環処理槽7で循環処理された濾液(処理水)は、搬送用のポンプ7PによってラインL9を介して第1の上澄液攪拌槽9に送られる。
ここで、第1の濾液循環処理槽7は、第1の固液分離機6で固形分が分離された処理水の放射線濃度(トリチウム濃度)が高い場合に、当該処理水を保管する容器とすることが出来る。その場合には、搬送用のポンプ7Pは作動しない。
圧送ポンプ9Pは、ラインL10を介して、攪拌槽本体90内の処理水を2次攪拌反応槽110に移送している。
第1の上澄液攪拌槽9の上方には、ストロンチウム不溶化反応剤定量供給機4Aが配置され、第1の上澄液攪拌槽9に、ストロンチウム不溶化反応剤である炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)と硫酸第一鉄(FeSO4)を定量供給するように構成されている。
レベルセンサ92が上限値を検知した場合には、第1の濾液循環槽7の送水ポンプ7Pを停止させた後、圧送ポンプ9Pを稼動して、攪拌槽本体90内の処理水を2次攪拌反応槽110に圧送する。そして、圧送ポンプ9Pの稼動と同時に第2の吸着凝集剤定量供給機4Bも稼動する。
一方、レベルセンサ92が下限値を検知した場合には、圧送ポンプ9Pを停止して、第1の濾液循環槽7の送水ポンプ7Pを稼動すると共に、圧送ポンプ9Pとストロンチウム不溶化反応剤定量供給機4Aの稼動を停止する。
析出した炭酸ストロンチウム(SrCO3)は、後述する第2の凝集分離槽5Aで処理水から凝集分離され、さらに、後述する第2の固液分離機6Aにおいて固体(析出物)として回収される。
炭酸カドミウム(CdCO3)も炭酸ストロンチウム(SrCO3)と同様に不溶性であり、汚染水中に析出する。そして、炭酸カドミウム(CdCO3)を凝集、沈降させて回収することが出来る。
2次攪拌反応槽110の上方には第2の吸着凝集剤定量供給機4Bが配置され、吸着凝集剤である燐酸カルシウム(Ca(H2PO4)2)が2次攪拌反応槽110内に定量供給されるように構成されている。
一方、レベルセンサ113が下限値を検知した場合には、送水ポンプ110P及び第2の吸着凝集剤定量供給機4Bは停止する。
第2の凝集分離槽5Aにおいて、固形物捕集部の排出口には圧送ポンプ5P(例えば、チューブポンプ、あるいはピストンポンプ)が配置されている。圧送ポンプ5Pは、ラインL13を介して、水分を含む固形物(濃縮汚泥)を、第2の固液分離機6Aに取り付けられた開閉弁V3まで圧送する。
上澄液捕集部の排出口にはラインL12が接続され、上澄液を第2の上澄液攪拌機9Aに自然流下せしめている。
第2の固液分離機6Aの固形物掻き取り用の板(第1の固液分離機6の固形物掻き取り斜板62と同一)で掻き取られた固形分は、バケット63に捕集され、安定化固化処理される。
第2の固液分離機6Aで固形物が分離された後の処理水は、ラインL14、第2の濾液循環処理槽7A、ラインL17を経由して第2の上澄液攪拌槽9Aに送り込まれる。
第2の濾液循環処理槽7Aは、第2の固液分離機6Aで固形分が分離された処理水の放射線濃度(トリチウム濃度)が高い場合に、当該処理水を保管する容器とすることが出来る。その場合には、搬送用のポンプは作動しない。
第2の上澄液攪拌槽9Aでは、第2の固液分離機6Aから移送された処理水に、イットリウム不溶化反応剤定量供給機4Cから、シュウ酸((COOH)2)が定量供給され、処理水とシュウ酸((COOH)2)は第2の上澄液攪拌槽9Aの電動攪拌機(図1では符号は省略)で攪拌される。
第2の上澄液攪拌槽9A内では、処理水に溶け込んだイットリウム(Y)はシュウ酸((COOH)2)と反応し、水に溶けないシュウ酸イットリウム(Y2(C2O4)3・4H2O)となって処理水中に析出する。シュウ酸イットリウム(Y2(C2O4)3・4H2O)を析出物として含む処理水は、圧送ポンプ9P、ラインL18を経由して、3次攪拌反応槽110Aに送られる。
第2の上澄液攪拌槽9Aのレベルセンサが上限値の場合は、圧送ポンプ9Pが稼動し、第2の上澄液攪拌槽9Aの処理水はラインL18経由で3次攪拌反応槽110Aに移送され、第3の吸着凝集剤定量供給機4Dも稼動する。
一方、第2の上澄液攪拌槽9Aのレベルセンサが下限値の場合は、圧送ポンプ9P及びイットリウム不溶化反応剤定量供給機4Cは稼動を停止する。
3次攪拌反応槽110Aの上方には第3の吸着凝集剤定量供給機4Dが配置され、3次攪拌反応槽110Aに吸着凝集剤M15が定量供給されるように構成されている。3次攪拌反応槽110A内で電動攪拌機が稼動すると、凝集分離反応が進み、シュウ酸イットリウム(Y2(C2O4)3・4H2O)の析出物が吸着凝集剤M15に吸着凝集される。
そして、シュウ酸イットリウム(Y2(C2O4)3・4H2O)の析出物が吸着凝集剤M15に吸着凝集された処理水は、ポンプ110P(例えば、チューブポンプ、あるいはピストンポンプ)により、ラインL19を経由して、第3の凝集分離槽5Bに送られる。
ここで、吸着凝集剤M15は無機系粘土鉱物等を主たる組成分としており、市販の薬剤(例えば、製造元販売元「株式会社パワーりめいく」・「株式会社バイオメルト」:商品名「イオンリアクション」)を使用することが出来る。
一方、3次攪拌反応槽110Aのレベルセンサが下限値を検知した場合は、3次攪拌反応槽110Aのポンプ110P及び第3の吸着凝集剤定量供給機4Dの稼動を停止する。
第3の凝集分離槽5Bの固形物捕集部の排出口には圧送ポンプ5P(例えば、チューブポンプ、あるいはピストンポンプ)が配置されている。圧送ポンプ5Pは、ラインL21を介して、第3の固液分離機6Bに取り付けられた開閉弁V4まで水分を含む固形物(濃縮汚泥)を圧送する。
第3の凝集分離槽5Bの上澄液捕集部の排出口にはラインL20が接続され、ラインL20を介して上澄液は上澄液貯留槽120に自然流下する。
第3の固液分離機6Bの固形物掻き取り斜板(第1の固液分離機6の固形物掻き取り斜板62に相当)で掻き取られた固形物は、バケット63に捕集され、安定化固化処理される。
一方、第3の固液分離機6Bで固形物が掻き取られた後の処理水は、ラインL22、第3の濾液循環処理槽7B、ラインL25を経由して、上澄液貯留槽120に送られる。
第3の濾液循環処理槽7Bは、第3の固液分離機6Bで固形分が分離された処理水の放射線濃度(トリチウム濃度)が高い場合に、当該処理水を保管する容器とすることが出来る。その場合には、搬送用のポンプは作動しない。
レベルセンサ122が上限値を検知した場合は、搬出ポンプ120Pを稼動して、貯留槽本体121内の処理水をバグフィルター濾過機130に送る。
貯留槽132の底部には清浄水を搬送するためのポンプ130Pが設置され、ポンプ130Pには清浄水搬送ラインL27が接続されている。清浄水搬送ラインL27の先端部は、処理清浄水槽140の上方に開口している。
バグフィルター濾過機130のレベルセンサ133が上限値を検知するとポンプ130Pが稼動して、貯留槽132内の清浄水をラインL27を経由して処理清浄水槽140に送水する。一方、レベルセンサ133が下限値を検知するとポンプ130Pを停止する。
処理清浄水槽140に貯留される清浄水は、発明者の実験によれば、不純物や放射性物質、人体に有害な物質を一切含んでいない。
処理清浄水槽140において、レベルセンサ142が上限値を検知するとポンプ140Pが稼動して、槽本体141内の清浄水を、例えば河川等に排出する。一方、レベルセンサ142が下限値を検知するとポンプ140Pを停止する。
炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)と硫酸第一鉄(FeSO4)を汚染水に添加して、攪拌することにより、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)と硫酸第一鉄(FeSO4)が反応して炭酸(H2CO3)を発生する。そして、発生した炭酸(H2CO3)とストロンチウム(Sr)が反応して、炭酸ストロンチウム(SrCO3)が生成される。炭酸ストロンチウム(SrCO3)は水に溶けず、汚染水中に析出する。そして、析出した炭酸ストロンチウム(SrCO3)は、吸着凝集剤定量供給機4Bから供給される吸着凝集剤(燐酸カルシウム:Ca(H2PO4)2)により、吸着、凝集される。
その結果、ストロンチウム(Sr)は、第1の上澄液攪拌槽9、2次攪拌反応槽110、第2の凝集分離槽5A、第2の固液分離機6Aによって、除去することが出来る。
ストロンチウム(Sr)の場合と同様に、炭酸水素ナトリウム(NaHCO3)と硫酸第一鉄(FeSO4)が反応して炭酸(H2CO3)を発生し、発生した炭酸(H2CO3)とカドミウム(Cd)が反応して、炭酸カドミウム(CdCO3)が生成される。炭酸カドミウム(CdCO3)も炭酸ストロンチウム(SrCO3)と同様に不溶性であり、汚染水中に析出する。そして、析出した炭酸カドミウム(CdCO3)を凝集、沈降させて回収することが出来る。
換言すれば、カドミウム(Cd)の場合も、第1の上澄液攪拌槽9、2次攪拌反応槽110、第2の凝集分離槽5A、第2の固液分離機6Aによって、除去することが出来る。
イットリウム(Y)で汚染された汚染水にシュウ酸(COOH)2)を添加すると、シュウ酸イットリウム(Y2(C2O4)3・4H2O)が生成する。シュウ酸イットリウム(Y2(C2O4)3・4H2O)も水に溶けず、汚染水中に析出するので、凝集、沈降させて回収することが出来る。
すなわち、イットリウム(Y)は、第2の上澄液攪拌槽9A、3次攪拌反応槽110A、第3の凝集分離槽5B、第3の固液分離機6Bによって、除去することが出来る。
そして、一種類の放射性物質が前記セットにより固液分離されて回収される毎に、高濃度汚染水における放射性物質の量は減少し、放射線量も減少する。
すなわち、第1実施形態によれば、放射線量が高くなり過ぎて、分離した固化分が処理出来なくなる恐れがなく、作業員の被曝の恐れが少ない。
第2実施形態の汚染水浄化システムは、例えば海水の様に、放射性物質濃度が低い汚染水の処理を対象としている。
以下、例えば海水の様に放射性物質濃度が低い汚染水についても、「海水」あるいは「処理水」と記載する。
明確には図示されていないが、図2においては、海水を汲み上げる段階で、海水中の浮遊物濃度が5%以下となる様に調整して作業している。
なお、海水中の浮遊物濃度が高いと、ドラムスクリーン式分級機170が上手く機能せず、ドラムスクリーンにおいて固形物の粗取りが良好に行われなくなってしまう。
さらに、第2実施形態のシステムは、沈殿凝集槽5Cと、上澄液槽200と、第3の流体移動ポンプ190Bと、バグフィルター濾過機210と、第4の流体移動ポンプ190Cと、固液分離機6Aと、濾液循環処理槽7Eと、濾過水槽250を備えている。
浚渫用機械152は浚渫用ロッド152Rを海底まで伸長しており、浚渫用ロッド152Rの先端には攪拌式サンドポンプ152Pが取り付けられている。攪拌式サンドポンプ152Pで吸い込まれた海水Mp(汚染泥を含む海水:以下、「泥水」と言う)を集泥水タンク153に汲み上げている。
図3を参照して説明するが、外気をラインL101内に取込むため機構(例えば三方弁)が設けられており、係る機構により、浚渫機構150内の各種ラインにおける泥水(汚染泥を含む海水)を海域ER内に戻すことが出来る。浚渫作業後、浚渫機構150内の各種ライン中に泥水が残存することを防止するためである。
真空吸引タンク161は、浚渫側(海域ER側)から泥水を取り込む吸引パイプ162と、真空吸引タンク161内の空気を排気するための排気排出口163と、真空吸引タンク161に溜まった泥水をタンク161外に排出するための泥水排出口164を有している。
真空ポンプ165の補給水吸込み口165cは、ラインL104を介して、補給水貯留タンク167の底部接続口167cと接続されている。
補給水貯留タンク167の上端には排気口167bが設けられており、接続口167aと排気口167bとは通気部167eによって連通している。
スラリーポンプ169の吐出口169bは、開閉弁V15を介装したラインL107を介して、ドラムスクリーン式分級機170における泥水取り入れ口173iと接続している。
真空ポンプ165が稼動すると、真空吸引タンク161内の空気は真空ポンプ165に吸引され、急進された空気はラインL103を経由して補給水貯留タンク167の排気口167bから、大気に排出される。その結果、真空吸引タンク161内は負圧となり、浚渫側の集泥水タンク153から処理するべき泥水が真空吸引タンク161内に吸引される。
図2、図3では示していないが、真空吸引タンク161内部上方には、液面センサーが設置してあり、液面センサーによるタンク内の液面値が所定量に達した場合に真空ポンプ165は停止する。
ラインL101内の泥水を排出する場合には、ラインL102に介装した三方弁V12の外気に開放されたポートと真空ポンプ165側のポートを連通させ、ラインL103に介装した三方弁V13のラインL105側のポートと真空ポンプ165側のポートを連通させる。そして、真空ポンプ165を稼動する(真空引きする)。
真空ポンプ165を稼動すると、三方弁V12から外気が供給され、供給された外気は、三方弁V13、ラインL105、真空吸引タンク161内を介して、吸引パイプ162及びラインL101内を流れ、以って、吸引パイプ162及びラインL101内に残存している泥水を海中に逆流せしめる。
レベルセンサ174が下限値を示した場合は、送水ポンプ170Pを停止し、吸引送泥装置160のスラリーポンプ169を稼動する。
なお、レベルセンサ174が危険値(上限値より大きな値)に到達したならば、スラリーポンプ169を停止する。
汚染原水攪拌調整槽110Bの上方には反応促進剤定量供給機4Eが配置され、汚染原水攪拌調整槽110Bに反応促進剤M21が定量供給されるように構成されている。反応促進剤M21については、後述する。
送水ポンプ110PにはラインL109が接続され、汚染原水攪拌調整槽110B内の処理水を1次攪拌反応槽110Cに送る。
汚染原水攪拌調整槽110Bでは、ドラムスクリーン式分級機170から送られた処理水に、反応促進剤M21が供給され、処理水と反応促進剤M21を攪拌することにより、1次攪拌反応槽110Cにおける吸着凝集反応を促進させている。
一方、レベルセンサ113が下限値を下回ったことを検出すれば、送水ポンプ110P及び第1の吸着凝集剤定量供給機4Fは停止する。
反応促進剤M21としては、除去するべき対象となる核種(放射性物質)を吸着する薬剤が使用され、例えば、無機多孔体が選択される。
処理対象となる核種が吸着した反応促進剤は、下流側の1次攪拌反応槽110Cで凝集剤によって凝集する。以って、泥水中から核種を分離(固液分離)することが可能となる。
図1の第1実施形態において、反応促進剤M21の様な吸着材を添加すると、凝集して分離された固形分の放射線量が高くなり過ぎる(放射性物質濃度が高くなり過ぎる)恐れがある。
すなわち、吸着材である反応促進剤M21を添加するか否かの点で、海水や放射線量が少ない(放射性物質の濃度が低い)汚染水を対象としている図2の第2実施形態と、図1の第1実施形態とは相違している。
1次攪拌反応槽110Cの上方には第1の吸着凝集剤定量供給機4Fが配置され、1次攪拌反応槽110Cに吸着凝集剤M22が定量供給されるように構成されている。
開閉弁V16は、第1の流体移動ポンプ190を介装したラインL110を介して、2次攪拌反応槽110Dの供給口に接続している。
1次攪拌反応槽110Cでは、汚染原水攪拌調整槽110Bから移送された泥水(反応促進剤M21を包含した泥水)に対して、第1の吸着凝集剤定量供給機4Fから吸着凝集剤M22が定量供給されて攪拌される。攪拌された泥水は、第1の流体ポンプ190によって2次攪拌反応槽110Dに移送される。
また、1次攪拌反応槽110Cのレベルセンサの検出値が上限値を超えると第1の流体ポンプ190及び第2の吸着凝集剤定量供給機4Gは稼動し、レベルセンサの検出値が下限値を下回ると、開閉弁V16は閉鎖し、第1の流体ポンプ190及び第2の吸着凝集剤定量供給機4Gは停止する。
2次攪拌反応槽110Dの上方には第2の吸着凝集剤定量供給機4Gが配置され、2次攪拌反応槽110Dに吸着凝集剤(M23:例えば、ストロンチウム不溶化剤:処理対象の核種がその他の放射性物質の場合には、当該その他の放射性物質の不溶化剤が選択される)が定量供給されるように構成されている。
開閉弁V17は、第2の流体移動ポンプ190Aを介装したラインL111を介して、凝集沈殿槽5Cの供給口52iに接続している。
2次攪拌反応槽110Dで吸着凝集剤が投入されると、処理対象の核種が不溶化される。そして、処理対象の核種が不溶化された状態で、泥水は第2の流体ポンプ190Aによって凝集沈殿槽5Cに移送される。
凝集沈殿槽5Cは、ケーシング51と、遠心分離機であるサイクロン52と、比重の大きな固形物(凝集物)を捕集する固形物捕集部53と、上澄液捕集部54とを有している。
上澄液捕集部54の排出口54oからは、上澄液が上澄液槽201に自然流下する。一方、固形物捕集部53の排出口53oは、第2の流体移動ポンプ190Cを介装したラインL114、開閉弁V19を介して、固液分離機6Aに接続されている。第2の移動ポンプ190Cは、凝集沈殿槽5Cで上澄液と分離された固形物(水分を含む固形物)を、固液分離機6Aの投入口60oに移送する。
上澄槽200では、レベルセンサ202が検知した値が上限値を超えたならば、開閉弁V18を開放し、第3の流体移動ポンプ190Bを稼動する。一方、レベルセンサ202が検知した値が下限値を下回ったならば、開閉弁V18を閉鎖し、第3の流体移動ポンプ190Bを停止する。
2基のフィルター本体211は分岐管211pで繋がれ、分岐管211pの合流部先端が処理水供給口211piとなっている。処理水貯留タンク212の底部には処理水の排出ポンプ210Pが取り付けられている。
排出ポンプ210PにはラインL113が接続され、ラインL113を経由して、処理が完了した清浄水を海域におけるシルトフェンスFsで囲まれた安全領域ERSFに放出する。
レベルセンサ213の検出値が上限値を越えると排出ポンプ210Pは稼動し、下限値を下回ると排出ポンプ210Pは停止する。
第1のスクリューコンベア220で捕集された固形物は、残渣物Nと共に第2のスクリューコンベア230に投入され、第2のスクリューコンベア230から混練パドルミキサー240の第1の開閉式投入口241aに投入される。
そしてスクリューコンベア230に投入された固化物は、安定固化処理剤が混合された状態で、混練パドルミキサー240の排出口241oから保管容器630内に排出されて、安定固化処理された状態で保管される。
濾過水槽250には、槽本体251にレベルセンサ252が備えられ、槽本体の底部に濾液排出用ポンプ250Pが備えられている。濾液排出用ポンプ250PにはラインL117が接続され、ラインL117を経由して、図2のシステムで処理された清浄水が、シルトフェンスFsで囲まれた安全領域(海域)ERSFに放出される。
レベルセンサ252の検出値が上限値を超えると濾液排出用ポンプ250Pは稼動し、下限値を下回ると濾液排出用ポンプ250Pは停止する。
図2で示すシステムは、処理能力が10t/h(毎時10t)以上の大型システムであるのに対して、図4で示すシステム(第2実施形態の変形例に係るシステム)は、処理能力が10t/h(毎時10t)未満の小型システムである。
汚染海水攪拌槽110Eは、槽本体111と、電動攪拌機112と、レベルセンサ113と、槽の底部に設置された送水ポンプ110Pを備えている。
送水ポンプ110PはラインL202と接続され、ラインL202の先端は粗取り攪拌槽2Aの投入口上方に開口している。
汚染海水攪拌槽110Eの上方には反応促進剤供給機4Gが設置されている。
汚染海水攪拌槽110Eでは、汲み上げられた処理水(海水)に対して、反応促進剤供給機4Gから反応促進剤(除去するべき対象となる放射性物質を吸着する薬剤:例えば無機多孔体)が供給され、攪拌機112で攪拌される。
一方、レベルセンサ113が上限値を検知すると、取水ポンプPは停止し、送水ポンプ110Pは稼動する。そしてレベルセンサ113が所定値を検知すると、反応促進剤供給機4Gは稼動する。
送水ポンプ2Pは、ラインL203を介して、1次反応攪拌槽110Fに処理水を送水している。
粗取り攪拌槽2Aでは、汚染海水攪拌槽110Eから移送された処理水が不純物粗取機21Aを通過する際にサイズが大きい不純物が除去され、それ以外の処理水が槽本体20Aに貯留される。
一方、レベルセンサ22が下限値を検知した場合には、粗取り攪拌槽2Aの送水ポンプ2Pは停止する。
1次反応攪拌槽110Fの上方には、第1の吸着凝集剤定量供給機4が配置されている。
1次反応攪拌槽110Fでは、汚染海水攪拌槽110Eから送られた処理水に第1の吸着凝集剤定量供給機4から吸着凝集剤(例えば、無機質の多孔体)が供給され、供給された処理水と吸着凝集剤が攪拌機112で攪拌される。
1次反応攪拌槽110Fのレベルセンサ113が下限値を検知したら、粗取り攪拌槽2Aの送水ポンプ2Pを稼動し、送水ポンプ110Pを停止する。また、1次反応攪拌槽110Fのレベルセンサ113が所定値を示したら、第1の吸着凝集剤定量供給機4を稼動させる。
2次反応攪拌槽110Gの上方には第2の吸着凝集剤定量供給機4Bが設置されている。
開閉弁V21は、流体移動ポンプ190Dを介装したラインL205と接続しており、ラインL205の先端は凝集沈殿槽260の取入口261に接続されている。
2次反応攪拌槽110Gで吸着凝集剤が供給されて処理水と攪拌されると、不溶性の炭酸ストロンチウム(SrCO3)が処理水中に析出する。
一方、2次反応攪拌槽110Gのレベルセンサ113が下限値を検知したら、1次反応攪拌槽110Fの送水ポンプ110Pを稼動し、開閉弁V21を閉鎖する。そしてレベルセンサ113が所定値を示したら、第2の吸着凝集剤定量供給機4Bが稼動する。
凝集沈殿槽260に送水された処理水は、固形物が凝集して沈殿することにより、水分を含み比重の大きな固形物(凝集物)と、比重の小さな上澄液に分離される。比重の小さな上澄液は、上澄排水口262を介して上澄液槽270に自然流下する。
上澄液槽270はレベルセンサ271を備え、上澄液槽270の底部には開閉弁V22が取り付けられている。開閉弁V22はラインL206と接続し、ラインL206は流体移動ポンプ190Eを介装しており、且つ、ラインL206の先端がバグフィルター濾過機130に接続されている。
上澄液槽270のレベルセンサ271が上限値を示すと、開閉弁V22を開放し、流体移動ポンプ190Eを稼動して、上澄液槽270内の処理水(上澄液)をバグフィルター濾過機130に移送する。一方、レベルセンサ271が下限値を示した場合は、開閉弁V22を閉鎖し、流体移動ポンプ190Eを停止する。
上澄液槽270からバグフィルター濾過機130に移送された処理水は、バグフィルター131で不純物が濾過(除去)されて、人体に対して無害なレベルの清浄水に浄化され、一次貯留槽132に貯留される。
一次貯留槽132のレベルセンサ133が上限値を示したなら、一次貯留槽132の底部に設けた送水ポンプ130Pを稼動して、ラインL207を経由して、シルトフェンスFsで囲まれた安全領域ERSFに、清浄水を放出する。安全領域ERSFへの排水が進みレベルセンサ133が下限値を示したならば、送水ポンプ130Pを停止する。
凝集沈殿槽260のレベルセンサ264が上限値を示したなら、2次反応攪拌槽110G側の開閉弁V21を閉鎖し、流体移動ポンプ190Dを停止する。そして、凝集沈殿槽260の底部排出口263に設けた開閉弁265及び固液分離機6A側の開閉弁V23を開放し、流体移動ポンプ190Fを稼動する。
これにより、凝集沈殿槽260底部に貯留している固形物(スラリー)(溜まった水分を含み比重の大きな固形物)が固液分離機6Aに供給される。
固液分離機6Aの固形物掻き取り斜板(図1の固液分離機6の固形物掻き取り斜板62に相当)で掻き取られた固形分は、バケット63に捕集され、混練機290に移送される。
固液分離機6Aで固形物が掻き取られた後の処理水は、ラインL209、濾液循環処理槽7E、ラインL210を経由して、濾過水槽280に送られる。
レベルセンサ282が上限値を示した場合には排出ポンプ280Pを稼動し、ラインL211を経由して、シルトフェンスFsで囲まれた安全領域ERSFに、清浄水を放出する。排水が進みレベルセンサ282が下限値を示したなら、排出ポンプ280Pを停止する。
混練機290には、固液分離機6Aから移送された固形物と、粗取り攪拌槽2Aから移送された固形物が投入される。
固液分離機6Aと粗取り攪拌槽2Aから移送され、混練機290に投入された固形物は、混練機本体292によって十分混練された後、保管容器630に収容され、安全に保管される。
それに対して、図4の凝集沈殿槽260は、凝集した固化物の排出量が一定である。したがって、処理するべき処理水(泥水)の量が増加しても、凝集沈殿槽260から排出される固化材の量は変動しないので、固液分離機6Aを増設する必要はない。
さらに図4の変形例では、図2の混練パドルミキサー240による安定固化処理は存在しない。
図4の変形例のその他の構成及び作用効果は、図2、図3の第2実施形態と同様である。
図1〜図4の実施形態は放射性物質により汚染された水の浄化システムであるが、図5の第3実施形態は、建屋内に存在する浮遊油分であって、放射性物質により汚染された油分を焼却処理するシステムである。
吸引ホースL301と吸引タンクの間には開閉弁V31が介装され、タンク底部には開閉弁V32が取り付けられている。
吸引タンク161内において、汚染水中から油分(原子炉建屋NCX内に浮遊していた油:原子炉建屋NCX内で放射性物質により汚染された油)混じりの汚染水が分離して、タンク161下方に貯留する。タンク161下方には当該汚染水の排出口(図5では符号なし)が設けられており、当該排出口は、開閉弁V32を介装したラインL302を介して、攪拌調整槽110Gに連通している。
レベルセンサ113が上限値を示すと、吸引タンク161の開閉弁V32は閉鎖して、槽底部の開閉弁V33は開放され、定量供給ポンプ3Pが稼動する。
一方、レベルセンサ113が下限値を示すと、吸引タンク161の開閉弁V32は開放して、攪拌調整槽110G底部の開閉弁V33は閉鎖され、定量供給ポンプ3Pも停止する。また、真空ポンプ165も停止し、その際に、吸引タンク161内に貯留した油分混じりの汚染水は攪拌調整槽110G内に自然流下する。
図5で明確には図示されてはいないが、吸引タンク161内には浮き子(浮きボール)が備えられており、吸引タンク161内における水量管理を行っている。吸引タンク161内の汚染水が溢れ出さないための安全策である。
ホッパー241bには、規定量の吸着保水固化材(商品名「イオンリアクション」:無機多孔体)が充填されており、混練機本体241内で、パドル式混練機240Aに投入された油分(原子炉建屋NCX内で放射性物質により汚染された油)混じりの汚染水と吸着保水固化材(イオンリアクション)がスクリューによって混練される。
含水率が50%前後に混練された吸着保水材と混合された油分混じりの汚染水は、ドラムスクリーン式乾燥装置170Aにおける動力ホッパー172の投入口172aに投入される。
ドラムスクリーン式乾燥装置170Aで熱分解して生じた処理物(固形物)は、排出スクリュー170Bによって保管容器630に移送され、保管容器630内に厳重保管される。
なお、ドラムスクリーン式乾燥装置170Aで熱分解して生じた処理物(固形物)における放射線量が低い場合には、パドル式混練機240Aに添加する吸着保水材として再利用する。
排気洗浄装置300は、サイクロン310と、洗浄管320と、洗浄槽330と、排気管340を有している。
ドラムスクリーン式乾燥装置170Aで気化した水蒸気は、排気洗浄装置300のサイクロン310において、連行している燃焼灰と遠心分離される。
図5における符号ASは、排気洗浄装置300のサイクロン310で捕集された燃焼灰である。図5では図示されていないが、この燃焼灰ASについても、放射線量等に対応して、必要な処理(保管処理等)が行われる。
洗浄槽330には放射性物質を含む汚濁水Wpが貯留する。この汚濁水Wpは汚濁水貯留タンク400に貯留され、その後、例えば図4で示すシステム(あるいは、図2で示すシステム)で浄化処理される。図4で示すシステム(あるいは、図2で示すシステム)で浄化処理された水は、排気洗浄装置300の洗浄管320に戻して、排気洗浄水Wcとして再利用する。
800℃以上で加熱することにより、人体に有害なダイオキシンの発生を防止して、排気中にダイオキシンが混合することを未然に防止するためである。
例えば、図1の第1実施形態は、ストロンチウム(Sr)とイットリウム(Y)を2種類の核種を除去する施設として説明されている。しかし、凝集分離槽5Bの下流側に、上澄液攪拌槽9、9Aに相当する槽、攪拌反応槽110、110Aに相当する槽、凝集分離槽5A、5Bに相当する槽、固液分離機からなるセットを別途設ければ、さらに別の核種(別種の放射性物質)を除去することが可能である。
また、図2〜図4の第2実施形態は、海中に設けたシルトフェンス内の海水(汚泥を包含する)を処理する施設として説明されているが、溜池、沼、湖、河川における汚染水(放射性物質を包含する水)を処理する施設として適用することが可能である。
2・・・調整槽
3・・・1次攪拌反応槽
4・・・第1の吸着凝集剤定量供給機
4A・・・ストロンチウム不溶化反応剤定量供給機
5・・・第1の凝集分離槽
6・・・第1の固液分離機
9・・・第1の上澄液攪拌槽
110・・・2次攪拌反応槽
120・・・上澄液貯留槽
130・・・バグフィルター濾過機
140・・・処理清浄水槽
Claims (1)
- 除去するべき汚染物質である放射性物質を汚染水から析出する材料を供給するストロンチウム不溶化反応剤定量供給機(4A)及びイットリウム不溶化反応剤定量供給機(4C)と、第1〜第3の吸着凝集剤定量供給機(4、4B、4D)とを備えた汚染水から放射性物質を除去する汚染水浄化システムにおいて、汚染水が送水され、前記第1の吸着凝集剤定量供給機(4)から吸着凝集剤(M11)が定量供給されて、汚染物質を吸着凝集する1次撹拌反応槽(3)と、汚染物質を凝集した汚染水を凝集物と上澄液とに分離する第1の凝集分離槽(5)と、前記上澄液および、凝集物が分離された処理水が注入され、前記ストロンチウム不溶化反応剤定量供給機(4A)から炭酸水素ナトリウムと硫酸第一鉄とを定量供給されて、前記上澄液中に存在するストロンチウムが析出する第1の上澄液撹拌槽(9)と、前記第1の上澄液撹拌槽(9)の処理水が送水され、前記吸着凝集剤定量供給機(4B)から吸着凝集剤として燐酸カルシウムを定量供給されて、析出したストロンチウムを凝集する2次撹拌反応槽(110)と、前記2次撹拌反応槽(110)からの処理水が送水され、析出したストロンチウム凝集物と上澄液とを分離する第2の凝集分離槽(5A)と、前記第2の凝集分離槽(5A)からの上澄液が注入され、イットリウム不溶化反応剤定量供給機(4C)からシュウ酸が定量供給されて、前記上澄液中のイットリウムが析出する第2の上澄液撹拌槽(9A)と、前記第2の上澄液撹拌槽(9A)からの処理水が送水され、第3の吸着凝集剤定量供給機(4D)から凝集剤(M15)を定量供給されて、析出したイットリウムが凝集する3次撹拌反応槽(110A)と、前記3次撹拌反応槽(110A)の処理水が供給される第3の凝集分離槽(5B)を備えていることを特徴とする汚染水浄化システム。
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