JP6356540B2 - 排水処理装置および排水処理方法 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、原子力発電所で発生した排水を処理するための排水処理技術に関する。

地震などの自然災害に原子力発電所が被災すると、被災の規模によっては炉心が溶融することがありえる。
この場合、溶融した炉心の冷却には、大量の海水を原子炉建屋に撒布する方法がある。
この方法を用いると、機械油などの油脂成分および放射性核種を含む大量の海水が原子炉建屋の地下に溜まることになる。

このようにして原子力発電所の内部に溜まった排水を自然環境へ排出するには、これら油脂成分などの不純物および放射性核種を所定の基準値以下にする必要がある。
放射性核種を含まない排水に対する不純物の除去方法は、様々なものが提案されている。
また、放射性核種の除去については、ゼオライトなどの吸着剤を充填した吸着塔に汚染水を通水させる方法が効果的である。

特開平０５−６８９６５号公報 特開平１０−２４９１７０号公報 特開２００８−１１０２８０号公報 特開２００５−４２２０２号公報 特開２００５−３４７４２号公報

しかしながら、吸着塔に排水を通水させて放射性核種を除去する方法は、排水が油脂成分を多く含む場合、吸着塔および充填された吸着剤に油脂成分が残留するという課題があった。
吸着塔の内部に残留した油脂成分は、吸着塔の放射性核種の吸着能力を低下させる。
つまり、吸着塔に油脂成分が残留することにより、排水から放射性核種が十分に除去されず、通水後の排水の放射能を基準値以下にすることができない恐れがある。
また、残留した油脂成分は、吸着塔の放射性核種の吸着能力の低下速度を速め、吸着剤の交換までの期間をも短くする。

一方で、上述した従来の技術では、吸着剤として使用された粉末活性炭などが放射性廃棄物として発生してしまうという課題もある。
放射性廃棄物となった粉末活性炭は、放射性核種を含まない一般的な活性炭と異なり、再利用や容易な処分ができない。

例えば、吸着剤として使用された粉末活性炭は、放射性核種を含んだままではコークスの代替とすることはできない。
また、例えば、この粉末活性炭を濃縮・減容する場合も、放射線が有機物を劣化させてしまうため、有機物からなる中空糸膜などを用いることができない。
よって、排水から放射性核種を除去する場合、除去に用いた吸着剤などの放射性廃棄物の保存方法および処理方法についても考慮する必要がある。

本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、排水の浄化機能を長期間にわたり高く維持できるとともに、排水の浄化で発生する放射性廃棄物を自燃可能にすることができる排水処理装置および排水処理方法を提供することを目的とする。

本実施形態にかかる排水処理装置は、放射性核種および油脂成分を含む排水を保持する除去部と、油脂層および水層が形成された前記除去部内の前記排水から前記油脂層を除去する前記除去部に設けられたデカントラインと、前記除去部内の前記水層を前記除去部から排出し前記除去部の前記デカントラインよりも下方に設けられた水層管と、放射性核種および油脂成分を吸着する吸着剤と前記水層管から供給された前記水層との混合水を一定時間貯留する吸着槽と、前記吸着剤を保持し前記吸着剤を前記吸着槽に添加する吸着剤添加部と、前記吸着槽に接続されて前記混合水から浄化水を分離して前記吸着剤が濃縮された吸着剤濃縮泥を生成する分離部と、融解した助燃固化剤、前記吸着剤濃縮泥および前記デカントラインによって前記除去部から除去された前記油脂層を混練して混練体を生成する混練部と、前記助燃固化剤を固化させて前記混練体を成型する成型部と、を備えるものである。

また、本実施形態にかかる排水処理方法は、放射性核種および油脂成分を含む排水に吸着剤を供給する供給ステップと、前記吸着剤および前記排水の混合水を一定時間貯留する吸着ステップと、前記混合水から浄化水を分離して前記吸着剤が濃縮された吸着剤濃縮泥を生成する分離ステップと、前記吸着剤濃縮泥を融解した助燃固化剤とともに混練して混練体を生成する混練ステップと、前記助燃固化剤を固化させて前記混練体を成型する成型ステップと、前記供給ステップの前段に、油脂層および水層からなる前記排水から前記油脂層を除去する除去ステップと、を含み、前記混練ステップにおいて、前記除去ステップで除去した前記油脂層を前記吸着剤濃縮泥に混合して混練するものである。

本発明により、排水の浄化機能を長期間にわたり高く維持できるとともに、排水の浄化で発生する放射性廃棄物を自燃可能にすることができる排水処理装置および排水処理方法が提供される。

第１実施形態にかかる排水処理装置の概略構成図。 クロスフローろ過器の概略断面図。 （Ａ）はクロスフローろ過器を構成するクロスフローフィルタの一例を示す断面斜視図、（Ｂ）は（Ａ）で示されるクロスフローフィルタの変形例を示す断面斜視図。 第２実施形態にかかる排水処理装置の概略構成図。 第１実施形態にかかる排水処理方法を示すフローチャート。 実施例１の試験条件および試験結果を示す図。

以下、本発明の実施形態を添付図面に基づいて説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態にかかる排水処理装置１０の概略構成図である。

第１実施形態にかかる排水処理装置１０は、図１に示されるように、放射性核種および油脂成分を含む排水１１に吸着剤１２を添加する吸着剤添加部２０と、吸着剤１２および排水１１の混合水１１ｃ（１１）を一定時間貯留する吸着槽１３と、吸着槽１３に接続されて混合水１１ｃから浄化水１４を分離して吸着剤１２が濃縮された吸着剤濃縮泥１５を生成する分離部１６と、吸着剤濃縮泥１５を融解した助燃固化剤１７とともに混練して混練体１８を生成する混練部１９と、助燃固化剤１７を固化させて混練体１８を成型する成型部２１と、を備える。
また、吸着槽１３の供給口に接続されて油脂層１１ａ（１１）および水層１１ｂ（１１）が形成された排水１１から油脂層１１ａを除去する除去部２２を備える。

原子炉建屋の地下などに溜まった排水１１は、図１に示されるように、排水収集管ｈ_０から排水処理装置１０に収集される。
排水収集管ｈ_０は、排水１１の流量を調整する排水収集弁Ｖ_０を備えて、排水処理装置１０の除去部２２に接続される。

排水１１は、機械油などの油脂成分を多く含む場合、油脂層１１ａおよび水層１１ｂに分離していることが多い。
また、排水１１に界面活性剤が混入しているなどで層を形成していなくても、界面活性剤などを取り除くことで容易に層にすることができる。
排水１１を容易に層状にすることができる場合、除去部２２において、この排水１１から油脂層１１ａが除去される。

除去部２２には、例えばこの除去部２２の側面にデカントライン２２ａ（２２）が接続されている。
そして、デカントライン２２ａは油脂保管部５２に接続される。
デカントライン２２ａで除去部２２から抜き取られた油脂層１１ａの油脂成分は、油脂保管部５２に保管される。

なお、除去部２２は、図１に示されるような槽に限定されず、遠心分離器など層に分離していない排水１１を層に分離させる従来知られた機器を備えてもよい。
また、デカントライン２２ａは、油脂層１１ａを抜き取るものでも水層１１ｂを抜き取るものでもよい。

また、除去部２２において油脂成分が完全に除去されなくてもよい。
つまり、水層１１ｂの油脂成分の濃度が５０００ｐｐｍ程度以下となれば、油脂層１１ａが僅かに残留し、または油脂成分が水層１１ｂに溶け込んでいてもよい。
水層１１ｂを排出する除去部２２の排出口は、水層弁Ｖ_１を備える水層管ｈ_１によって吸着槽１３に接続される。

そして、水層１１ｂは、吸着槽１３に排出される。
なお、油脂成分が微量なため油脂成分の容易な除去ができない場合、除去部２２における油脂成分の除去作業は省略することができる。
除去作業を省略する場合、排水収集管ｈ_０は、直接吸着槽１３の供給口に接続される。

吸着槽１３には、吸着剤１２を収容する吸着剤添加部２０が第１供給弁Ｖ_２を備える供給管ｈ_２を介して接続されている。
水層１１ｂが吸着槽１３に供給されると、第１供給弁Ｖ_２が開放されて吸着剤添加部２０から吸着槽１３に吸着剤１２が添加される。
吸着剤１２は、例えば粉末活性炭またはゼオライトなど、排水１１から放射性核種および油脂成分を吸着させるものである。
特に、排水処理装置１０で生成された固化体２９は焼却によって最終処分されることを予定しているので、吸着剤１２にはより燃焼が容易な粉末活性炭を用いるのがよい。

ところで、吸着剤１２の添加量が多くなると、その分放射性廃棄物の量が増加することになる。
よって、吸着剤１２の添加量は、水層１１ｂにおける吸着剤１２の濃度が５０００ｐｐｍ以下となるようにするのが望ましい。

一方、吸着剤１２が粉末活性炭である場合、粉末活性炭の添加量がより多い方が分離部１６のろ過比抵抗を軽減することができる。
よって、吸着剤１２の添加量は水層１１ｂにおける吸着剤１２の濃度が３００ｐｐｍ以上であることが必要である。
これらの条件を考慮すると、吸着剤１２の添加量は、水層１１ｂにおける吸着剤１２の濃度が１０００ｐｐｍ程度とするのが望ましい。

なお、吸着剤１２は、一種類のみで油脂成分および放射性核種のいずれも吸着する必要はない。
油脂成分のみを吸着するものと放射性核種のみを吸着させるものを組み合わせて吸着剤として使用してもよい。

吸着剤１２が添加された水層１１ｂは、吸着槽１３において、数分〜数十分程度の一定時間、貯留される。
貯留時間は、水層１１ｂにおける油脂成分および放射性核種の濃度が５０００ｐｐｍ程度以下となるように設定される。
貯留時間は、吸着槽１３に水層１１ｂが供給された時点における油脂成分および放射性核種の濃度に合わせて自由に変更できる。

なお、吸着槽１３に撹拌部３４を設けて、貯留の間撹拌してもよい。
後述する実施例１では、撹拌時間を１５分とすることで、油脂成分を十分吸着されたことが確認された。
このように、吸着剤１２および排水１１の混合水１１ｃを吸着槽１３に一定時間貯留することで、油脂成分および放射性核種が吸着剤１２に吸着される。
吸着槽１３は、回収弁Ｖ_３が設けられた回収管ｈ_３を介して混練部１９に接続される。

また、吸着槽１３には、分離部１６が接続されている。
分離部１６には、フィルタ、クラッドセパレータ、フィルタプレス、遠心分離器またはデカンタなどが用いられる。
特に、図１で例示しているクロスフローろ過器１６ａ（１６）は、ろ過効率を長期間維持することができて好適に用いることができる。

図１で例示されるように、回収管ｈ_３は、途中で分岐して往路弁Ｖ_４が設けられた往路管ｈ_４となってクロスフローろ過器１６ａの流入口に接続される。
一方、クロスフローろ過器１６ａの流出口と吸着槽１３とは、復路弁Ｖ_５が設けられた復路管ｈ_５によって接続される。

このようにクロスフローろ過器１６ａの流入口および流出口の両方が吸着槽１３に接続されて、排水１１が吸着槽１３およびクロスフローろ過器１６ａを循環する経路が形成される。
そして、クロスフローろ過器１６ａは、水層１１ｂから浄化水１４を分離して吸着剤１２が濃縮された吸着剤濃縮泥１５を生成する。

分離部１６で浄化された浄化水１４は、浄水弁Ｖ_６を設けた浄水管ｈ_６から一時的に浄水槽２４に収容される。
そして、浄水槽２４において水質分析で安全性が確認されてから、放出弁Ｖ_７が開放されて放出管ｈ_７から自然環境に放出される。

分離部１６および吸着槽１３にそれぞれ残留した吸着剤濃縮泥１５は、吸着槽１３に回収管ｈ_３で接続された混練部１９に回収される。
混練部１９には、第３供給弁Ｖ_９を備える第３供給管ｈ_９によって、融解した助燃固化剤１７を供給する助燃剤供給部２５が接続される。

そして、助燃剤供給部２５から、吸着剤濃縮泥１５に対する助燃固化剤１７の体積比が０．７〜２．０となるように助燃固化剤１７が混練部１９に添加される。
混練部１９は、吸着剤濃縮泥１５をこの融解した助燃固化剤１７とともに混練して、混練体１８を生成する。

助燃固化剤１７は、例えば、石油ワックス、木蝋および白蝋から選ばれる燃焼促進剤である。
これらの助燃固化剤１７は、いずれも炭素数が１２〜３０の直鎖脂肪族系の炭素化合物で、６５〜７０℃の融点を有するものである。
よって、これらの助燃固化剤１７は、加熱によって融解するとともに常温で固化する性質を有する。

上記の性質を有する助燃固化剤１７を添加することで、混練体１８は後に固化して運搬や保管が容易な形態となる。
特に、入手の容易性の観点から、助燃固化剤１７として、パラフィンワックスが好適に用いられる。
なお、助燃固化剤１７として、助燃作用のある助燃剤と固化作用のある固化剤とで別個のものをそれぞれ添加してもよい。

また、油脂成分がリン酸エステルの場合は、ステアリン酸カルシウムなどの炭素数が１２〜３０でＣａ元素を含む長鎖脂肪酸を用いるのがよい。
リン酸エステルが吸着された吸着剤１２を焼却すると、リンがリン酸となって揮発して、焼却炉３３の内部に拡散してしまうからである。
拡散したリン酸は、焼却炉３３の内部の金属や耐火物を腐食させる。
そこで、上述のＣａ元素を含む長鎖脂肪酸を助燃固化剤１７として用い、リンとカルシウムを反応させてリンによる腐食を防止する。

同様の効果は、助燃固化剤１７とは別個に、消石灰などのＣａ含有物５４を吸着剤濃縮泥１５に投与しても得られる。
この場合、混練部１９は、第４供給弁Ｖ_１２が設けられた第４供給管ｈ_１２でＣａ投与部５３に接続されて、このＣａ投与部５３からＣａ含有物５４の供給を受ける。

また、混練部１９には加熱部２３および撹拌モータ３５に接続された混練機２８が備えられている。
吸着剤濃縮泥１５および助燃固化剤１７は、加熱部２３で加熱されながら混練機２８で混練される。
混練された吸着剤濃縮泥１５および助燃固化剤１７は、エマルジョン状の混練体１８となる。

なお、このときの混練体１８の含水量が高いと、その分最終処分の際の焼却が困難となる。
そこで、必要に応じて、混練部１９に吸水剤投与部２６を設置して、吸着剤濃縮泥１５に吸水剤２７を投与する。
吸水剤２７としては、例えばアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物などの高分子ポリマーが好適に使用できる。

なお、吸水剤２７は、シリカゲル系または石灰系の乾燥剤および塩化カルシウムなど、原子力発電所での使用が認められていれば、種類は限定されない。
吸水剤２７は、水分量、粒子径または混合時間など混練体１８の状態に合わせて適宜選択すればよい。

なお、除去部２２で排水１１から除去された油脂層１１ａも吸着剤濃縮泥１５とともに混練してもよい。
吸着剤濃縮泥１５と同様に、油脂層１１ａも最終処分が必要な放射性廃棄物であるからである。

この場合、混練部１９は、油脂回収弁Ｖ_１１を備える油脂回収管ｈ_１１によって油脂保管部５２に接続される。
ただし、油脂層１１ａは、吸着剤濃縮泥１５とは別系統で独立して助燃固化剤１７が添加されて、固化体２９とは異なる成分の固化体にされてもよい。

混練部１９の下部には、例えば鋳型などの成型部２１が配置される。
成型部２１は、助燃固化剤１７を固化させて混練体１８を成型する。
エマルジョン状の混練体１８は、この鋳型の成型部２１に流し込まれて一定の期間常温で静置される。

静置された混練体１８は、助燃固化剤１７が固化するとともに水分が蒸発して、固化体２９となる。
この固化体２９は、吸水剤２７によって乾燥されているとともに助燃固化剤１７が混合されているので、単体での焼却が可能である。
また、この固化体２９は、積み上げが可能であるので、すぐに焼却しない場合でも、例えば、ドラム缶３１などに積み上げて収容して貯蔵することもできる。

なお、混練体１８を混練部１９である程度固化させて粘土状にして、押出し成型や圧縮成型をすることも可能である。
押出し成型の場合、成型部２１は、例えば、混練部１９に設けられる口金、口金から連続的に排出される角材状の混練体１８を載せるベルトコンベアおよび混練体１８を切断する切断刃などである。

このように、第１実施形態にかかる排水処理装置１０によれば、放射性核種を吸着した吸着剤１２を取り扱いやすい形態にするとともにこの吸着剤１２の単体での焼却を可能とすることができる。

次に、図２、図３（Ａ）および図３（Ｂ）を用いて、排水処理装置１０で好適に用いられる分離部１６について詳述する。
図２は、クロスフローろ過器１６ａの概略断面図である。
また、図３（Ａ）はクロスフローろ過器１６ａを構成するクロスフローフィルタ１６ａ_１の一例を示す断面斜視図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）で示されるクロスフローフィルタ１６ａ_１の変形例を示す断面斜視図である。

一般に濾過器には、圧力をフィルタ表面に対して垂直に印加するデッドエンドろ過方式と、ろ過対象となる液体をフィルタ表面に沿って流動させるクロスフローろ過方式と、に大別される。
デッドエンドろ過方式では、ろ過が進むにつれてフィルタ表面に不透過成分が堆積して、ろ過率が低下するとともに、フィルタの目詰まりが発生しやすい。
一方、クロスフローろ過方式では、図２に示されるように、中空柱で複数の流水路４６を形成するクロスフローフィルタ１６ａ_１を備えるクロスフローろ過器１６ａが用いられる。

クロスフローろ過方式では、不透過成分は流水路４６の表面に沿って循環するので、目詰まりの発生頻度が低く、長期間高いろ過率を維持することができる。
ここで、排水処理装置１０が処理する排水１１は放射性核種を含むので、頻繁に排水処理装置１０の近傍に立ち入ることは好ましくない。
そこで、排水処理装置１０で使用する分離部１６には、目詰まり、ろ過率の低下またはこれらに関する点検などの頻度を抑制することができるクロスフローろ過器１６ａを用いるのが好ましい。

クロスフローフィルタ１６ａ_１として、図３（Ａ）に示されるチューブラ型、図３（Ｂ）に示されるモノリス型などがろ過対象などに合わせて適宜選択される。
クロスフローろ過器１６ａは、内部に、これらのクロスフローフィルタ１６ａ_１が数本〜数百本並置されて構成される。
クロスフローフィルタ１６ａ_１は、セラミック、カーボンまたはプラスチックなどの素材からなり、数μｍ程度の無数の微細孔を有する。

また、クロスフローフィルタ１６ａ_１には、その長手方向に沿って流水路４６が設けられている。
この流水路４６に、吸着剤１２を含む排水１１を通流させて、微細粒子のみを壁面の微細孔に浸透させることで、浄化水１４を外部へ湧出させる。
排水１１は、ろ過ポンプ３２の動力でクロスフローろ過器１６ａおよび吸着槽１３を連続的に循環して徐々に吸着剤濃縮泥１５が濃縮されていく。

そして、濃縮された吸着剤濃縮泥１５は、クロスフローろ過器１６ａおよび吸着槽１３に残留する。

次に、第１実施形態にかかる排水処理方法を図５のフローチャートを用いて説明する（適宜図１を参照）。

まず、排水収集弁Ｖ_０を開放して、排水１１を除去部２２に収集する（Ｓ１１）。
収集した排水１１は、除去部２２に一定期間静置することで、油脂層１１ａと水層１１ｂとに分離する。
そこで、油脂層１１ａと水層１１ｂとに分離した排水１１から、油脂層１１ａを除去する（除去ステップＳ１２）。

界面活性剤の混入などにより排水１１が層を形成しない場合は、不溶性シクロデキストリンなどを添加して界面活性剤を除去するなどの工夫をする。
水層１１ｂに残留した微量の油脂層１１ａおよび溶け込んだ油脂成分の全体の油脂成分の濃度は、５０００ｐｐｍ程度以下とするのが望ましい。

油脂層１１ａを除去した後、水層１１ｂを吸着槽１３に貯留する。
そして、第１供給弁Ｖ_２を開放して吸着剤添加部２０から吸着剤１２を水層１１ｂに供給する（供給ステップＳ１３）。
そして、油脂成分の濃度が５０００ｐｐｍ程度となるように算出された一定時間の間吸着槽１３において貯留される（吸着ステップＳ１４）。

なお、吸着ステップＳ１４において水層１１ｂを攪拌することで、この一定時間を短くすることができる。
また、撹拌によって、油脂成分の濃度のムラの発生を防止することができる。

このように、吸着ステップＳ１４をバッチ処理にして一定時間の貯留を確保することで、油脂成分および放射性核種を確実に吸着させることができる。
さらに、吸着剤１２の吸着機能が低下してきた場合、この低下に合わせて貯留時間を長くすることで排水１１の浄化機能を長期間にわたり高く維持させることができる。

次に、混合水１１ｃから浄化水１４を分離して吸着剤１２が濃縮された吸着剤濃縮泥１５を生成させる（分離ステップＳ１５〜Ｓ２０）。
分離ステップ（Ｓ１５〜Ｓ２０）では、まず、水層弁Ｖ_１および第１供給弁Ｖ_２を閉止し、往路弁Ｖ_４および復路弁Ｖ_５を開放して、ろ過ポンプ３２を起動させる。
ろ過ポンプ３２は、排水１１を吸着槽１３と分離部１６とで繰り返し循環させて吸着剤濃縮泥１５へと濃縮させる（Ｓ１５）。

ろ過によって生成された浄化水１４は（Ｓ１６：ＹＥＳ）、一度浄水槽２４に回収される（Ｓ１７）。
回収された浄化水１４は、水質分析によって安全が確認されてから（Ｓ１８）、例えば、自然環境へ放出される（Ｓ１９）。

一方、水層１１ｂは（Ｓ１６：ＮＯ）、水分が浄化水１４となって徐々に分離されて吸着剤１２からなる吸着剤濃縮泥１５が生成される（Ｓ２０）。
十分な吸着剤濃縮泥１５が生成されたら、ろ過ポンプ３２を停止させて、往路弁Ｖ_４および復路弁Ｖ_５を閉止する。

このとき、吸着剤濃縮泥１５は、吸着槽１３または分離部１６に残留する（Ｓ２１）。
残留した吸着剤濃縮泥１５は、回収管ｈ_３に設けられた回収弁Ｖ_３を開放して混練部１９へ流下させる。
また、油脂回収弁Ｖ_１１を開放して、混練部１９に排水１１から除去された油脂層１１ａの油脂成分を流下させる。

さらに、第２供給管ｈ_８および第３供給管ｈ_９の第２供給弁Ｖ_８および第３供給弁Ｖ_９をそれぞれ開放して、混練部１９に吸水剤２７および助燃固化剤１７を供給する。
このとき、添加される吸水剤２７は、吸着剤濃縮泥１５の質量に対して０．０１〜０．０５程度が望ましい。
また、油脂成分がリン酸エステルである場合は、Ｃａ投与部５３からＣａ含有物５４を供給する。

そして、助燃固化剤１７などが添加された吸着剤濃縮泥１５および油脂層１１ａは、エマルジョン状の混練体１８になるまで混練される（混練ステップＳ２２）。

次に、混練部１９の底部に接続された排出管ｈ_１０に設けられた排出弁Ｖ_１０を開放して、混練体１８を成型部２１の鋳型に流し込む（Ｓ２３）。
混練体１８は、一定時間静置されて冷却され、固化して、固化体２９となる（成型ステップＳ２４）。
そして、固化体２９は、焼却炉３３で焼却されて最終処分がなされる（Ｓ２５）。
なお、油脂層１１ａは、混練ステップＳ２２で吸着剤濃縮泥１５に供給されずに、吸着剤濃縮泥１５とは別個に固化されてもよい。

以上のように、第１実施形態にかかる排水処理装置１０によれば、排水１１の浄化機能を長期間にわたり高く維持させるとともに、排水１１の浄化で発生する放射性廃棄物を自燃可能にすることができる。
また、発生した放射性廃棄物を固化体２９にすることで、吸着した吸着剤１２を焼却による最終処分までの間に取り扱いやすい形態にすることができる。

（第２実施形態）
図４は、第２実施形態にかかる排水処理装置１０の概略構成図である。
なお、図４において図１で示したＣａ投与部５３は省略している。

第２実施形態にかかる排水処理装置１０は、図４に示されるように、吸着槽１３の排出口および混練部１９の供給口に接続されて吸着剤１２および水層１１ｂの混合水１１ｃから吸着剤１２の一部を分離する予備分離部５７を備える。
例えば、水層１１ｂの油脂成分または放射性核種の濃度が高い場合、吸着剤１２の供給量を多くする必要がある。

しかし、水層１１ｂに含まれる吸着剤１２の分量が多くなると、その分だけ分離部１６かかる負荷が大きくなる。
分離部１６は、排水処理装置１０の構成部材のうちで高価であるとともに比較的高い頻度でメンテナンスが必要となる部材である。
よって、分離部１６で吸着剤１２と浄化水１４とを分離する前に、水層１１ｂに含まれる吸着剤１２の分量をできるだけ少なくする必要がある。

そこで、分離部１６の前段に予備分離部５７を設けて、吸着剤１２および水層１１ｂの混合水１１ｃから吸着剤１２を分離する。
予備分離部５７は、例えば、図４に示されるように、深底形状の沈降分離槽５７ａ（５７）である。
吸着槽１３の排出口は、移送ポンプ６１を備える予備分離管ｈ_１３で予備分離部５７に接続される。

吸着槽１３における吸着が終了すると、移送ポンプ６１によって水層１１ｂが沈降分離槽５７ａへ移送される。
沈降分離槽５７ａにおいて、水層１１ｂが所定時間静置されることで、吸着剤１２が沈降分離する。
吸着剤１２の沈降分離を促進するために、沈降分離槽５７ａに凝集剤３７を付加して水層１１ｂに浮遊する吸着剤１２を凝集させる。

凝集剤３７は、付加管ｈ_１４によって沈降分離槽５７ａに接続される凝集剤付加部３８から付加管ｈ_１４に備えられた付加弁Ｖ_１４が開放されて付加される。
吸着剤１２の沈殿物５８は、例えばデカンティングなどによって上澄水６２と分離される。
吸着剤１２の濃度が低い上澄水６２は、第１実施形態における混合水１１ｃと同様の手順で分離部１６によって吸着剤濃縮泥１５が分離される。

なお、予備分離部５７は、吸着槽１３が兼ねることもできる。
すなわち、吸着槽１３を沈降分離に十分な深底形状とするとともに、この吸着槽１３に凝集剤３７を付加することで吸着槽１３において吸着剤１２の一部を沈降分離させることができる。

このように第２実施形態によれば、第１実施形態の効果に加え、分離部１６の負荷を軽減することで、排水処理装置１０のメンテナンスの頻度を抑制することができる。

なお、分離部１６による浄化水１４の分離の前段で吸着剤１２の一部を分離すること以外は、第２実施形態は第１実施形態と同じ構造および動作手順となるので、重複する説明を省略する。
図面においても、共通の構成または機能を有する部分は同一符号で示し、重複する説明を省略する。

以下、上記実施形態の排水処理方法を用いて行った試験結果を説明する。
（実施例１）
図６は、実施例１の試験条件および試験結果を示す図である。
実施例１では、まず、第１の水槽に油脂成分を５５００ｐｐｍの濃度で含む排水を収容してよく撹拌した。

撹拌の後、第１の水槽を１５分間静置した。
油脂成分が浮上分離して、排水は油脂層および水層の層を形成した。
そこで、水層を第２の水槽に引き抜くことで排水から油脂層を除去した。
このとき、第２の水槽に引き抜かれた水槽成分における油脂成分の濃度は、２８４ｐｐｍとなった。

次に、水層が収容された第２の水槽に粉末活性炭を３００ｐｐｍ添加し、よく撹拌した。
水層から粉末活性炭を除去後、水層の油脂成分濃度を測定した。
測定の結果、油脂成分濃度は０ｐｐｍとなり、油脂成分が完全に除去されたことが確認された。
なお、油脂成分の濃度測定には、ＨＯＲＩＢＡ（登録商標）製のＯＣＭＡ３０５を使用した。

（実施例２）
粉末活性炭１０ｇに対してパラフィンを１５ｇ添加し、混練して混練体を作製した。
作製した混練体について、ＪＩＳ Ｚ ７３０２−２の規定に準じて発熱量を測定した。
測定の結果、混練体の発熱量は９０００ｋｃａｌ／ｋｇ以上となり、自燃可能な熱量となることが確認された。

以上述べた少なくとも一つの実施形態の排水処理装置１０によれば、排水１１の浄化機能を長期間にわたり高く維持するとともに、排水１１の浄化で発生する放射性廃棄物を自燃可能にすることが可能となる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。
これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更、組み合わせを行うことができる。
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１０…排水処理装置、１１（１１ａ，１１ｂ）…排水（油脂層，水層）、１１ｃ（１１）…混合水、１２…吸着剤、１３…吸着槽、１４…浄化水、１５…吸着剤濃縮泥、１６（１６ａ）…分離部（クロスフローろ過器）、１６ａ_１（１６ａ）…クロスフローフィルタ、１７…助燃固化剤、１８…混練体、１９…混練部、２０…吸着剤添加部、２１…成型部、２２…除去部、２２ａ…デカントライン、２３…加熱部、２４…浄水槽、２５…助燃剤供給部、２６…吸水剤投与部、２７…吸水剤、２８…混練機、２９…固化体、３１…ドラム缶、３２…ろ過ポンプ、３３…焼却炉、３４…撹拌部、３５…撹拌モータ、３７…凝集剤、３８…凝集剤付加部、４６…流水路、５２…油脂保管部、５３…Ｃａ投与部、５４…Ｃａ含有物、５７…予備分離部、５７ａ…沈降分離槽、５８…沈殿物、６１…移送ポンプ、６２…上澄水、Ｖ_０…排水収集弁、Ｖ_１…水層弁、Ｖ_２…第１供給弁、Ｖ_３…回収弁、Ｖ_４…往路弁、Ｖ_５…復路弁、Ｖ_６…浄水弁、Ｖ_７…放出弁、Ｖ_８…第２供給弁、Ｖ_９…第３供給弁、Ｖ_１０…排出弁、Ｖ_１１…油脂回収弁、Ｖ_１２…第４供給弁、Ｖ_１４…付加弁、ｈ_０…排水収集管、ｈ_１…水層管、ｈ_２…供給管、ｈ_３…回収管、ｈ_４…往路管、ｈ_５…復路管、ｈ_６…浄水管、ｈ_７…放出管、ｈ_８…第２供給管、ｈ_９…第３供給管、ｈ_１０…排出管、ｈ_１１…油脂回収管、ｈ_１２…第４供給管、ｈ_１３…予備分離管、ｈ_１４…付加管。

Claims (12)

1. 放射性核種および油脂成分を含む排水を保持する除去部と、
   油脂層および水層が形成された前記除去部内の前記排水から前記油脂層を除去する前記除去部に設けられたデカントラインと、
   前記除去部内の前記水層を前記除去部から排出し前記除去部の前記デカントラインよりも下方に設けられた水層管と、
   放射性核種および油脂成分を吸着する吸着剤と前記水層管から供給された前記水層との混合水を一定時間貯留する吸着槽と、前記吸着剤を保持し前記吸着剤を前記吸着槽に添加する吸着剤添加部と、
   前記吸着槽に接続されて前記混合水から浄化水を分離して前記吸着剤が濃縮された吸着剤濃縮泥を生成する分離部と、
   融解した助燃固化剤、前記吸着剤濃縮泥および前記デカントラインによって前記除去部から除去された前記油脂層を混練して混練体を生成する混練部と、
   前記助燃固化剤を固化させて前記混練体を成型する成型部と、を備えることを特徴とする排水処理装置。
2. 前記吸着槽は、深底形状であることを特徴とする請求項１に記載の排水処理装置。
3. 前記吸着槽の排出口および前記混練部の供給口に接続されて前記混合水から前記吸着剤の一部を分離する予備分離部を備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の排水処理装置。
4. 前記吸着剤は、活性炭であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の排水処理装置。
5. 前記助燃固化剤は、炭素数が１２〜３０の直鎖脂肪族系の炭素化合物であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の排水処理装置。
6. 前記吸着剤濃縮泥にＣａ元素を含む物質を投与するＣａ投与部を備えることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の排水処理装置。
7. 前記排水に吸水剤を投与する吸水剤投与部を備えることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の排水処理装置。
8. 前記助燃固化剤は、炭素数が１２〜３０でＣａ元素を含む長鎖脂肪酸であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の排水処理装置。
9. 前記吸着槽の排出口および前記混練部の供給口に接続されて前記混合水から前記吸着剤の一部を分離する予備分離部および前記分離部の少なくとも一方は、ろ過器、沈降分離槽、クラッドセパレータ、フィルタプレスおよび遠心分離器から少なくとも１つ選択されるものであることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の排水処理装置。
10. 前記吸着槽の排出口および前記混練部の供給口に接続されて前記混合水から前記吸着剤の一部を分離する予備分離部および前記吸着槽の少なくとも一方は、前記排水に浮遊する前記吸着剤を凝集させる凝集剤を付加する凝集剤付加部を備えることを特徴とする請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の排水処理装置。
11. 放射性核種および油脂成分を含む排水に吸着剤を供給する供給ステップと、
    前記吸着剤および前記排水の混合水を一定時間貯留する吸着ステップと、
    前記混合水から浄化水を分離して前記吸着剤が濃縮された吸着剤濃縮泥を生成する分離ステップと、
    前記吸着剤濃縮泥を融解した助燃固化剤とともに混練して混練体を生成する混練ステップと、
    前記助燃固化剤を固化させて前記混練体を成型する成型ステップと、前記供給ステップの前段に、油脂層および水層からなる前記排水から前記油脂層を除去する除去ステップと、を含み、
    前記混練ステップにおいて、前記除去ステップで除去した前記油脂層を前記吸着剤濃縮泥に混合して混練することを特徴とする排水処理方法。
12. 前記吸着ステップの後段に、前記放射性核種および前記油脂成分を吸着した前記吸着剤を沈降分離させる沈降分離ステップを含むことを特徴とする請求項１１に記載の排水処理方法。

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