JP7068041B2 - 廃液処理方法、および、廃液処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、廃液処理方法、および、廃液処理装置に関する。

廃液から除去対象を除去する処理を行うために廃液処理装置が用いられている。たとえば、原子力発電所においては、廃液（機器ドレン廃液など）から除去対象である放射性核種を除去するために、放射性廃棄物処理設備が用いられている。

放射性廃棄物処理設備では、放射性核種を除去するために、濾過脱塩処理が行われる。しかし、放射性核種を十分に除去することが困難な場合がある。その場合、集中環境施設において濃縮装置を用いて廃液の処理を行う。その後、濃縮された廃液を、たとえば、セメントを用いて固化している。

特に、放射性核種を含有する有機物を含む廃液には、たとえば、中性の有機錯体の形態で存在する放射性核種のように、濾過脱塩処理では除去が困難な放射性核種が存在する。このため、放射性核種を含有する有機物を含む廃液の処理方法として、オゾンや過酸化水素を用いて廃液中の有機物を分解させた後に、その廃液をイオン交換樹脂に通過させる方法が提案されている。この方法によれば、廃液中の有機物を分解することによって、放射性物質の除去率を向上させることができる。

特開２００７－３０９８７３号公報 特開２００２－２２８７９５号公報

しかしながら、上記方法では、分解のために用いたオゾンや過酸化水素が廃液に残存した状態で、廃液がイオン交換樹脂を通過する場合がある。このため、オゾンや過酸化水素によってイオン交換樹脂が劣化する場合がある。その結果、放射性物質の除去を効率的に実行することが困難な場合がある。更に、上記方法では、イオン交換樹脂を交換する頻度が高くなるので、放射性物質を含んだイオン交換樹脂が放射性廃棄物として多量に生ずる可能性がある。

したがって、本発明が解決しようとする課題は、放射性核種を含有する有機物を含む廃液について、効率的に処理を実行可能であって、廃棄物の増加を抑制可能な、廃液処理装置および廃液処理方法を提供することである。

実施形態の廃液処理装置は、廃液タンクと脱離溶液タンクと沈殿溶液タンクと処理タンクと固液分離部とイオン交換部と受けタンクとイオン交換処理済み液放射線測定部とを有し、放射性核種を含有する有機物を含む廃液を処理する。廃液タンクは、廃液を貯蔵する。脱離溶液タンクは、有機物から放射性核種を脱離させる脱離溶液を貯蔵する。沈殿溶液タンクは、有機物から脱離した放射性核種を沈殿させる沈殿溶液を貯蔵する。処理タンクは、廃液タンクから供給された廃液に、脱離溶液タンクから供給された脱離溶液を混合することによって第１混合液を形成した後に、沈殿溶液タンクから供給された沈殿溶液を第１混合液に混合することによって第２混合液を形成する。固液分離部は、処理タンクにおいて形成された第２混合液について固液分離処理を実行することによって、液体成分と固体成分とに分離する。イオン交換部は、固液分離部において分離された液体成分についてイオン交換処理を行うことによって、イオン交換処理済み液を得る。受けタンクは、イオン交換部で得られたイオン交換処理済み液を受ける。イオン交換処理済み液放射線測定部は、受けタンクに貯蔵されたイオン交換処理済み液について放射線を測定する。イオン交換処理済み液放射線測定部で測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合に、受けタンクからイオン交換処理済み液を廃液として処理タンクへ戻す。

本発明によれば、放射性核種を含有する有機物を含む廃液について、効率的に処理を実行可能であって、廃棄物の増加を抑制可能な、廃液処理装置および廃液処理方法を提供することである。

図１は、第１実施形態に係る廃液処理装置１を模式的に示す図である。 図２は、第１実施形態に係る廃液処理方法を示すフロー図である。 図３は、第１実施形態の変形例に係る廃液処理装置１を模式的に示す図である。 図４は、第２実施形態に係る廃液処理装置１を模式的に示す図である。 図５は、第２実施形態に係る廃液処理方法を示すフロー図である。

＜第１実施形態＞
［１］廃液処理装置
図１は、第１実施形態に係る廃液処理装置１を模式的に示す図である。

図１に示すように、本実施形態の廃液処理装置１は、廃液タンク１０と脱離溶液タンク２０と沈殿溶液タンク３０と処理タンク４０と固液分離部５０とイオン交換部６０と受けタンク７０と制御装置８０とを有し、放射性核種を含有する有機物を含む廃液について廃棄処理を実行するように構成されている。

廃液タンク１０は、放射性核種を含有する有機物を含む廃液を貯蔵するために設置されている。そして、廃液タンク１０に貯蔵された廃液について放射線を測定するために、廃液タンク１０には第１の放射線測定部１１が設けられている。第１の放射線測定部１１は、たとえば、ゲルマニウム半導体検出器、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器、オートガンマスペクトリなどの放射線検出器を含む。そして、廃液タンク１０で貯蔵された廃液を処理タンク４０に送るように、ポンプＰ１０が設けられている。

脱離溶液タンク２０は、廃液に含まれる有機物から放射性核種を脱離させる脱離溶液を貯蔵するために設置されている。そして、脱離溶液タンク２０で貯蔵された脱離溶液を処理タンク４０に送るように、ポンプＰ２０が設けられている。

沈殿溶液タンク３０は、脱離溶液によって有機物から脱離した放射性核種を沈殿させる沈殿溶液を貯蔵するために設置されている。そして、沈殿溶液タンク３０で貯蔵された沈殿溶液を処理タンク４０に送るように、ポンプＰ３０が設けられている。

処理タンク４０は、撹拌機４１を備えており、廃液タンク１０から供給された廃液と、脱離溶液タンク２０から供給された脱離溶液と、沈殿溶液タンク３０から供給された沈殿溶液とを混合するように構成されている。詳細については後述するが、処理タンク４０では、まず、撹拌機４１を用いて、廃液タンク１０から供給された廃液と、脱離溶液タンク２０から供給された脱離溶液とを混合することによって、第１混合液を形成する。その後、処理タンク４０は、撹拌機４１を用いて、沈殿溶液タンク３０から供給された沈殿溶液と、その第１混合液とを混合することによって、第２混合液を形成する。そして、処理タンク４０で得た第２混合液を固液分離部５０に送るように、ポンプＰ４０が設けられている。

固液分離部５０は、たとえば、フィルターを備えており、処理タンク４０から供給された第２混合液がフィルターを通過することで固液分離処理を実行し、第２混合液を液体成分と固体成分とに分離するために設置されている。

イオン交換部６０は、イオン交換樹脂（カチオン交換樹脂）を含むイオン交換樹脂塔であって、固液分離部５０において分離された液体成分についてイオン交換処理（脱塩処理）を行うことによって、イオン交換処理済み液を得るために設置されている。

受けタンク７０は、イオン交換部６０で得られたイオン交換処理済み液を受けて貯蔵するために設置されている。そして、受けタンク７０に貯蔵されたイオン交換処理済み液について放射線を測定するために、受けタンク７０には第２の放射線測定部７１が設けられている。第２の放射線測定部７１は、第１の放射線測定部１１と同様に、たとえば、ゲルマニウム半導体検出器、ＮａＩ（Ｔｌ）シンチレーション検出器などの放射線検出器を含む。さらに、受けタンク７０からイオン交換処理済み液を廃液として処理タンク４０へ戻すように、ポンプＰ７０が設置されている。

制御装置８０は、たとえば、メモリ装置が記憶しているプログラムを用いて演算器が演算処理を行うことによって、廃液処理装置１を構成する各部の動作を制御するように構成されている。ここでは、制御装置８０は、たとえば、オペレータによって入力された操作指令に応じて、各ポンプＰ１０～Ｐ４０，Ｐ７０の動作を制御する。また、制御装置８０は、第１の放射線測定部１１で測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合には、廃液タンク１０から廃液を処理タンク４０へ供給するように、ポンプＰ１０の動作を制御する。この他に、制御装置８０は、第２の放射線測定部７１で測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合には、受けタンク７０からイオン交換処理済み液を廃液として処理タンク４０へ戻すように、ポンプＰ７０の動作を制御する。

［２］処理方法
上記した廃液処理装置を用いて実行する廃液処理方法に関して具体的に説明する。

図２は、第１実施形態に係る廃液処理方法を示すフロー図である。

［２－１］放射線の測定値が所定値以下か否か（ＳＴ１０）
図２に示すように、まず、放射線の測定値が所定値以下か否かの判断を実行する（ＳＴ１０）。

ここでは、図１に示すように、廃液タンク１０に貯蔵された廃液について、第１の放射線測定部１１が放射線の測定を行い、その放射線の測定値を制御装置８０へ出力信号として出力する。そして、その放射線の測定値が、予め定めた所定値以下か否かの判断を制御装置８０が実行する。

そして、放射線の測定値が所定値以下である場合（Ｙｅｓ）には、図２に示すように、処理を完了する。

［２－２］放射性物質の脱離処理（ＳＴ２０）
これに対して、放射線の測定値が所定値以下でない場合（Ｎｏ）には、図２に示すように、放射性物質の脱離処理を実行する（ＳＴ２０）。

ここでは、図１に示すように、廃液タンク１０に貯蔵された廃液を処理タンク４０へ移送するようにポンプＰ１０の駆動を開始し、処理タンク４０に移送された廃液が予め定めた量に到達したときに、ポンプＰ１０の駆動を停止する。その後、脱離溶液タンク２０に貯蔵された脱離溶液を処理タンク４０へ移送するようにポンプＰ２０の駆動を開始し、処理タンク４０に移送された脱離溶液が予め定めた量に到達したときに、ポンプＰ２０の駆動を停止する。

脱離溶液は、プロトン（水素イオン）を含む水溶液である。脱離溶液は、たとえば、塩酸とギ酸とシュウ酸とのうち少なくとも１つを含む水溶液であることが好ましい。その他、脱離溶液は、クエン酸の水溶液であってもよい。

そして、処理タンク４０において廃液と脱離溶液とを混合することによって、有機物から放射性核種が脱離した第１混合液を得る。詳細については後述するが、脱離溶液の混合は、第１混合液のｐＨが、たとえば、４以下になるように実行される。

第１混合液では、たとえば、放射性核種（Ｃｏ）が有機物の構成元素として存在していた状態から、イオン（Ｃｏ^２＋）として存在するように変わる。

［２－３］放射性物質の沈殿化処理（ＳＴ３０）
つぎに、図２に示すように、放射性物質の沈殿化処理を実行する（ＳＴ３０）。

ここでは、図１に示すように、沈殿溶液タンク３０に貯蔵された沈殿溶液を処理タンク４０へ移送するようにポンプＰ３０の駆動を開始し、処理タンク４０に移送された沈殿溶液が予め定めた量に到達したときに、ポンプＰ３０の駆動を停止する。

沈殿溶液は、水酸基イオンを含むアルカリ性水溶液である。沈殿溶液は、たとえば、水酸化ナトリウム水溶液、水酸化カリウム水溶液であり、水酸化ナトリウム水溶液が特に好ましい。

そして、処理タンク４０において第１混合液と沈殿溶液とを混合することによって、脱離した放射性核種が沈殿した第２混合液を得る。詳細については後述するが、沈殿溶液の混合は、第２混合液のｐＨが８を超えるように実行される。

下記の化学式（１）に例示するように、第２混合液では、イオンとして存在する放射性核種（式中のＣｏ^２＋）が反応して、水に不溶な物質（式中のＣｏ（ＯＨ）_２）に変わって沈殿する。

［２－４］固液分離処理（ＳＴ４０）
つぎに、図２に示すように、固液分離処理を実行する（ＳＴ４０）。

ここでは、図１に示すように、処理タンク４０で形成された第２混合液を固液分離部５０へ移送するように、ポンプＰ４０の駆動を実行する。固液分離部５０において第２混合液について固液分離処理を実行されることによって、第２混合液が液体成分（ろ液）と固体成分（ろ物）とに分離される。

［２－５］イオン交換処理（ＳＴ５０）
つぎに、図２に示すように、イオン交換処理を実行する（ＳＴ５０）。

ここでは、図１に示すように、固液分離部５０において分離された液体成分（ろ液）についてイオン交換部６０がイオン交換処理を行うことによって、液体成分（ろ液）にイオンの状態で残存した放射性核種が除去されたイオン交換処理済み液を得る。イオン交換部６０で得られたイオン交換処理済み液は、受けタンク７０に流れ、受けタンク７０で貯蔵される。

［２－６］放射線の測定値が所定値以下か否か（ＳＴ６０）
つぎに、図２に示すように、放射線の測定値が所定値以下か否かの判断を実行する（ＳＴ６０）。

ここでは、図１に示すように、受けタンク７０に貯蔵されたイオン交換処理済み液について、第２の放射線測定部７１が放射線の測定を行い、その放射線の測定値を制御装置８０へ出力信号として出力する。そして、その放射線の測定値が、予め定めた所定値以下か否かの判断を制御装置８０が実行する。

そして、放射線の測定値が所定値以下である場合（Ｙｅｓ）には、図２に示すように、処理を完了する。

これに対して、放射線の測定値が所定値以下でない場合（Ｎｏ）には、図１に示すように、受けタンク７０に貯蔵されたイオン交換処理済み液を処理タンク４０へ移送するようにポンプＰ７０の駆動を実行した後に、図２に示すように、放射性物質の脱離処理（ＳＴ２０）以降の動作を順次実行する。

［３］まとめ
以上のように、本実施形態では、放射性核種を含有する有機物を含む廃液に脱離溶液を混合することによって、有機物から放射性核種が脱離した第１混合液を得る。つぎに、第１混合液に沈殿溶液を混合することによって、放射性核種が沈殿した第２混合液を得る。つぎに、第２混合液について固液分離処理を実行することによって、液体成分と固体成分とに分離する。つぎに、その分離された液体成分についてイオン交換処理を行うことによって、イオン交換処理済み液を得る。

本実施形態では、オゾンや過酸化水素を用いて有機物の分解を行わないので、イオン交換樹脂の劣化を抑制可能である。このため、本実施形態では、放射性物質の除去を効率的に実行することができる。また、イオン交換樹脂を交換する頻度を小さくすることが可能であるので、放射性物質を含んだイオン交換樹脂が放射性廃棄物として多量に生ずることを防止可能である。

［４］変形例
図３は、第１実施形態の変形例に係る廃液処理装置１を模式的に示す図である。

図３に示すように、本変形例では、上記の第１実施形態の場合と異なり、固液分離部５０を迂回するように、処理タンク４０とイオン交換部６０との間を連通するバイパス流路Ｆ４０ｂが設けられている。そして、バイパス流路Ｆ４０ｂには、ポンプＰ４０ｂが設置されている。

本変形例では、処理タンク４０に収容された第２混合液の固形分を沈降させることによって、第２混合液を上澄み液部分と沈殿物部分とに分離する。そして、その第２混合液の上澄み液について、バイパス流路Ｆ４０ｂを介してポンプＰ４０ｂがイオン交換部６０に供給する。このため、第２混合液の上澄み液に残留する放射性核種のイオンは、固液分離部５０を経由せずに、直接的にイオン交換部６０において除去される。その結果、本変形例では、処理の効率を更に向上させることができる。

［５］実施例
以下より、第１実施形態に関する実施例に関して表１を用いて説明する。

表１に示す各例においては、まず、放射性核種を含有する有機物を含む廃液として模擬廃液を準備した。模擬廃液の準備では、コバルトイオンを含むコバルト溶液をカチオン交換樹脂に通過させることで、コバルトイオンをカチオン交換樹脂に吸着させた。その後、コバルトが付着したカチオン交換樹脂を純水で洗浄した。そして、そのコバルトが付着したカチオン交換樹脂と、アニオン交換樹脂とを混合した。ここでは、コバルトが付着したカチオン交換樹脂の体積に対して、アニオン交換樹脂の体積が２倍になるように、混合を行った。そして、その樹脂の混合物を水に浸漬させて、劣化処理を施した。劣化処理としては、過酸化水素の添加による酸化劣化処理を行った。そして、その樹脂の混合物が浸漬された水の上澄み液を、模擬廃液として用いた。

その後、上記のように準備した模擬廃液について、表１に示すように、脱塩処理などの処理を実行した。各例において実行した処理の条件等に関して、順次、説明する。なお、ここでは、模擬廃液がコバルトを含む場合について説明しているが、コバルト以外の鉄族元素を含む場合であっても同様である。

［５－１］例Ａ１から例Ａ３について
［５－１－１］例Ａ１
例Ａ１では、まず、脱離処理を実行した（ＳＴ２０）。脱離処理では、塩酸を含む脱離溶液（塩酸水溶液）を模擬廃液に混合することによって、有機物からコバルトが脱離した第１混合液を得た。ここでは、第１混合液のｐＨが２になるように、脱離溶液の混合を実行した。

つぎに、沈殿化処理を実行した（ＳＴ３０）。沈殿化処理では、水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液と第１混合液とを混合することによって、脱離したコバルトが沈殿した第２混合液を得た。ここでは、第２混合液のｐＨが１０になるように、沈殿溶液の混合を実行した。

つぎに、固液分離処理を実行した（ＳＴ４０）。ここでは、濾過度が０．４５μｍであるフィルタを用いて固液分離処理を実行することによって、第２混合液を液体成分（ろ液）と固体成分（ろ物）とに分離した。

つぎに、イオン交換処理を実行した（ＳＴ５０）。ここでは、固液分離処理で分離された液体成分（ろ液）をカチオン交換樹脂に通過させることによって、液体成分（ろ液）においてイオンの状態で残存したコバルトが除去されたイオン交換処理済み液を得た。

［５－１－２］例Ａ２
例Ａ２では、脱離処理（ＳＴ２０）において、ギ酸を含む脱離溶液（ギ酸水溶液）をを用いた。この点を除き、例Ａ２では、例Ａ１の場合と同様に、各処理を実行した。

［５－１－３］例Ａ３
例Ａ３では、脱離処理（ＳＴ２０）において、シュウ酸を含む脱離溶液（シュウ酸水溶液）を用いた。この点を除き、例Ａ３では、例Ａ１の場合と同様に、各処理を実行した。

［５－１－４］例Ａ１から例Ａ３のまとめ
表１に示すように、例Ａ１から例Ａ３に関して、脱離処理を開始する前の模擬廃液のコバルト濃度（ｐｐｂ）と、イオン交換処理を実行した後のイオン交換処理済み液のコバルト濃度（ｐｐｂ）とを測定した。コバルト濃度（ｐｐｂ）の測定は、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ－ＭＳ）を用いて行った。

表１に示すように、例Ａ１から例Ａ３では、各処理を実行することで、コバルト濃度が大きく低減した。

［５－２］例Ｂ１から例Ｂ３について
［５－２－１］例Ｂ１
例Ｂ１では、例Ａ１と同様に、塩酸を含む脱離溶液を用いて脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。その後、例Ａ１と同様に、水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液を用いて沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行することで、脱離したコバルトが沈殿した第２混合液を得た。

［５－２－２］例Ｂ２
例Ｂ２では、脱離処理（ＳＴ２０）において、ギ酸を含む脱離溶液を用いた。この点を除き、例Ｂ２では、例Ｂ１の場合と同様に、各処理を実行した。

［５－２－３］例Ｂ３
例Ｂ３では、脱離処理（ＳＴ２０）において、シュウ酸を含む脱離溶液を用いた。この点を除き、例Ｂ３では、例Ｂ１の場合と同様に、各処理を実行した。

［５－２－４］例Ｂ１から例Ｂ３のまとめ
表１に示すように、例Ｂ１から例Ｂ３に関して、脱離処理を開始する前の模擬廃液のコバルト濃度（ｐｐｂ）と、沈殿化処理を実行した後の第２混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）とを測定した。第２混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）は、変形例で示したように、第２混合液の固形分を沈降させることによって、第２混合液を上澄み液部分と沈殿物部分とに分離した後に、その第２混合液の上澄み液についてコバルト濃度（ｐｐｂ）の測定を行った。コバルト濃度（ｐｐｂ）の測定は、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ－ＭＳ）を用いて行った。

表１に示すように、例Ｂ１から例Ｂ３では、沈殿化処理を実行することで、コバルト濃度が大きく低減した。

［５－３］例Ｃ１から例Ｃ３について
［５－３－１］例Ｃ１
例Ｃ１では、例Ｂ１と同様に、塩酸を含む脱離溶液を用いて脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。ここでは、第１混合液のｐＨが２になるように、脱離溶液の混合を実行した。その後、例Ｂ１と同様に、水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液を用いて沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行することで、脱離したコバルトが沈殿した第２混合液を得た。

［５－３－２］例Ｃ２
例Ｃ２では、塩酸を含む脱離溶液を用いて脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。ここでは、例Ｃ１と異なり、第１混合液のｐＨが３になるように、脱離溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｃ２では、例Ｃ１の場合と同様に、沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行した。

［５－３－３］例Ｃ３
例Ｃ３では、塩酸を含む脱離溶液を用いて脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。ここでは、例Ｃ１と異なり、第１混合液のｐＨが４になるように、脱離溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｃ３では、例Ｃ１の場合と同様に、沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行した。

［５－３－４］例Ｃ１から例Ｃ３のまとめ
表１に示すように、例Ｃ１から例Ｃ３に関して、脱離処理を開始する前の模擬廃液のコバルト濃度（ｐｐｂ）と、沈殿化処理を実行した後の第２混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）とを測定した。第２混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）は、変形例で示したように、第２混合液の固形分を沈降させることによって、第２混合液を上澄み液部分と沈殿物部分とに分離した後に、その第２混合液の上澄み液についてコバルト濃度（ｐｐｂ）の測定を行った。

表１に示すように、例Ｃ１から例Ｃ３では、第１混合液のｐＨが４以下になるように脱離溶液を混合して脱離処理（ＳＴ２０）を実行した後に、沈殿化処理を実行することで、コバルト濃度が大きく低減した。

［５－４］例Ｄ１から例Ｄ３について
［５－４－１］例Ｄ１
例Ｄ１では、例Ｂ１と同様に、塩酸を含む脱離溶液を用いて脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。ここでは、第１混合液のｐＨが２になるように、脱離溶液の混合を実行した。その後、水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液を用いて沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行することで、脱離したコバルトが沈殿した第２混合液を得た。ここでは、例Ｂ１の場合と異なり、第２混合液のｐＨが６になるように、沈殿溶液の混合を実行した。

［５－４－２］例Ｄ２
例Ｄ２では、例Ｄ１と同様に、脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。その後、水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液を用いて沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行することで、脱離したコバルトが沈殿した第２混合液を得た。ここでは、例Ｄ１の場合と異なり、第２混合液のｐＨが７になるように、沈殿溶液の混合を実行した。

［５－４－３］例Ｄ３
例Ｄ３では、例Ｄ１と同様に、脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。その後、水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液を用いて沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行することで、脱離したコバルトが沈殿した第２混合液を得た。ここでは、例Ｄ１の場合と異なり、第２混合液のｐＨが８になるように、沈殿溶液の混合を実行した。

［５－４－４］例Ｄ４
例Ｄ４では、例Ｄ１と同様に、脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。その後、水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液を用いて沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行することで、脱離したコバルトが沈殿した第２混合液を得た。ここでは、例Ｄ１の場合と異なり、第２混合液のｐＨが９になるように、沈殿溶液の混合を実行した。

［５－４－５］例Ｄ５
例Ｄ５では、例Ｄ１と同様に、脱離処理（ＳＴ２０）を実行した。その後、水酸化ナトリウムを含む沈殿溶液を用いて沈殿化処理（ＳＴ３０）を実行することで、脱離したコバルトが沈殿した第２混合液を得た。ここでは、例Ｄ１の場合と異なり、第２混合液のｐＨが１０になるように、沈殿溶液の混合を実行した。

［５－３－６］例Ｄ１から例Ｄ５のまとめ
表１に示すように、例Ｄ１から例Ｄ５に関して、脱離処理を開始する前の模擬廃液のコバルト濃度（ｐｐｂ）と、沈殿化処理を実行した後の第２混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）とを測定した。第２混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）は、変形例で示したように、第２混合液の固形分を沈降させることによって、第２混合液を上澄み液部分と沈殿物部分とに分離した後に、その第２混合液の上澄み液についてコバルト濃度（ｐｐｂ）の測定を行った。

表１に示すように、例Ｄ１から例Ｄ５では、第２混合液のｐＨが８を超えるように沈殿化処理を実行することで、コバルト濃度が低減した。特に、第２混合液のｐＨが９以上である場合には、コバルト濃度が大きく低減した。

＜第２実施形態＞
［１］廃液処理装置
図４は、第２実施形態に係る廃液処理装置１を模式的に示す図である。

図４に示すように、本実施形態の廃液処理装置１は、第１実施形態の変形例（図３）と同様に、廃液タンク１０と処理タンク４０と固液分離部５０とイオン交換部６０と受けタンク７０と制御装置８０とを有する。しかし、本実施形態の廃液処理装置１は、第１実施形態の変形例（図３）の場合と異なり、脱離溶液タンク２０および沈殿溶液タンク３０を備えておらず、脱離沈殿溶液タンク３０ｂを備えている。この点および関連する点を除き、本実施形態は、第１実施形態の変形例（図３）と同様である。このため、重複する事項に関しては、適宜、説明を省略する。

本実施形態の廃液処理装置１において、脱離沈殿溶液タンク３０ｂは、廃液に含まれる有機物から放射性核種を脱離させると共に、その有機物から脱離した放射性核種を沈殿させる脱離沈殿溶液を貯蔵するために設置されている。そして、脱離沈殿溶液タンク３０ｂで貯蔵された脱離沈殿溶液を処理タンク４０に送るように、ポンプＰ３０ｂが設けられている。

［２］処理方法
上記した廃液処理装置１を用いて実行する廃液処理方法に関して具体的に説明する。

図５は、第２実施形態に係る廃液処理方法を示すフロー図である。

［２－１］放射線の測定値が所定値以下か否か（ＳＴ１０）
図５に示すように、まず、放射線の測定値が所定値以下か否かの判断を実行する（ＳＴ１０）。

ここでは、第１実施形態の場合と同様に、図４に示すように、廃液タンク１０に貯蔵された廃液について、第１の放射線測定部１１が放射線の測定を行い、その放射線の測定値が、予め定めた所定値以下か否かの判断を実行する。

そして、放射線の測定値が所定値以下である場合（Ｙｅｓ）には、図５に示すように、処理を完了する。

［２－２］放射性物質の脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）
これに対して、放射線の測定値が所定値以下でない場合（Ｎｏ）には、図５に示すように、放射性物質の脱離沈殿化処理を実行する（ＳＴ２０ｂ）。

ここでは、図４に示すように、廃液タンク１０に貯蔵された廃液を処理タンク４０へ移送するようにポンプＰ１０の駆動を開始し、処理タンク４０に移送された廃液が予め定めた量に到達したときに、ポンプＰ１０の駆動を停止する。その後、脱離沈殿溶液タンク３０ｂに貯蔵された脱離沈殿溶液を処理タンク４０へ移送するようにポンプＰ３０ｂの駆動を開始し、処理タンク４０に移送された脱離沈殿溶液が予め定めた量に到達したときに、ポンプＰ３０ｂの駆動を停止する。

脱離沈殿溶液は、たとえば、炭酸塩を含む水溶液である。脱離沈殿溶液は、炭酸塩として、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのうち少なくとも１つを含む水溶液であることが好ましい。

そして、処理タンク４０において廃液と脱離沈殿溶液とを混合することによって、有機物から放射性核種が脱離した混合液を得る。詳細については後述するが、脱離沈殿溶液の混合は、混合液において炭酸塩の濃度が０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上にすることが好ましい。

混合液では、たとえば、放射性核種（Ｃｏ）が有機物の構成元素として存在していた状態から脱離し、水に不溶な物質（Ｃｏ（ＯＨ）_２）に変わって沈殿する。

［２－３］固液分離処理（ＳＴ４０）以降
つぎに、図５に示すように、固液分離処理（ＳＴ４０）、イオン交換処理（ＳＴ５０）などの処理を順次実行する。

ここでは、図４に示すように、処理タンク４０に収容された混合液の固形分を沈降させることによって、混合液を上澄み液部分と沈殿物部分とに分離する。そして、混合液のうち上澄み液については、バイパス流路Ｆ４０ｂを介在して処理タンク４０からイオン交換部６０に移送してイオン交換処理を実行する。混合液のうち沈殿物部分については、処理タンク４０から固液分離部５０へ移送して固液分離処理を実行した後に、イオン交換部６０に供給してイオン交換処理を実行する。

その後、第１実施形態の場合と同様に、放射線の測定値が所定値以下か否かの判断を実行する（ＳＴ６０）。

［３］まとめ
以上のように、本実施形態では、放射性核種を含有する有機物を含む廃液に脱離沈殿溶液を混合することによって、有機物から放射性核種が脱離し、その脱離した放射性核種が沈殿した混合液を得る。つぎに、その混合液にについて固液分離処理を実行することによって、液体成分と固体成分とに分離する。つぎに、その分離された液体成分についてイオン交換処理を行うことによって、イオン交換処理済み液を得る。

本実施形態では、オゾンや過酸化水素を用いて有機物の分解を行わないので、イオン交換樹脂の劣化を抑制可能である。このため、本実施形態では、放射性物質の除去を効率的に実行することができる。また、イオン交換樹脂を交換する頻度を小さくすることが可能であるので、放射性物質を含んだイオン交換樹脂が放射性廃棄物として多量に生ずることを防止可能である。

［４］実施例
以下より、第２実施形態に関する実施例に関して表２を用いて説明する。

表２に示す各例においては、まず、表１に示した各例の場合と同様に、放射性核種を含有する有機物を含む廃液として模擬廃液を準備した。その後、その準備した模擬廃液について、表２に示すように、脱塩処理などの処理を実行した。各例において実行した処理の条件等に関して、順次、説明する。なお、ここでは、模擬廃液がコバルトを含む場合について説明しているが、コバルト以外の鉄族元素を含む場合であっても同様である。

［４－１］例Ｅ１から例Ｅ７について
［４－１－１］例Ｅ１
例Ｅ１では、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）を実行せずに、模擬廃液に関して、固液分離処理を実行した（ＳＴ４０）。ここでは、濾過度が０．４５μｍであるフィルタを用いて固液分離処理を実行することによって、模擬廃液を液体成分（ろ液）と固体成分（ろ物）とに分離した。

つぎに、イオン交換処理を実行した（ＳＴ５０）。ここでは、固液分離処理で分離された液体成分（ろ液）をカチオン交換樹脂に通過させることによって、液体成分（ろ液）においてイオンの状態で残存したコバルトが除去されたイオン交換処理済み液を得た。

［４－１－２］例Ｅ２
例Ｅ２では、例Ｅ１と異なり、まず、脱離沈殿化処理を実行した（ＳＴ２０ｂ）。脱離沈殿化処理では、炭酸カリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸カリウム水溶液）を模擬廃液に混合することによって、有機物から放射性核種が脱離し、その脱離した放射性核種が沈殿した混合液を得た。ここでは、混合液において炭酸カリウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。

つぎに、固液分離処理を実行した（ＳＴ４０）。ここでは、例Ｅ１と同様に、濾過度が０．４５μｍであるフィルタを用いて固液分離処理を実行することによって、混合液を液体成分（ろ液）と固体成分（ろ物）とに分離した。

つぎに、イオン交換処理を実行した（ＳＴ５０）。ここでは、例Ｅ１と同様に、固液分離処理で分離された液体成分（ろ液）をカチオン交換樹脂に通過させることによって、液体成分（ろ液）においてイオンの状態で残存したコバルトが除去されたイオン交換処理済み液を得た。

［４－１－３］例Ｅ３
例Ｅ３では、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸水素ナトリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸水素ナトリウム水溶液）を用いた。ここでは、混合液において炭酸水素ナトリウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｅ３では、例Ｅ２の場合と同様に、各処理を実行した。

［４－１－４］例Ｅ４
例Ｅ４では、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸ナトリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸ナトリウム水溶液）を用いた。ここでは、混合液において炭酸ナトリウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｅ４では、例Ｅ２の場合と同様に、各処理を実行した。

［４－１－５］例Ｅ５
例Ｅ５では、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸カルシウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸カルシウム水溶液）を用いた。ここでは、混合液において炭酸カルシウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｅ５では、例Ｅ２の場合と同様に、各処理を実行した。

［４－１－６］例Ｅ６
例Ｅ６では、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、塩化カルシウムを含む脱離沈殿溶液（塩化カルシウム水溶液）を用いた。ここでは、混合液において塩化カルシウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｅ６では、例Ｅ２の場合と同様に、各処理を実行した。

［４－１－７］例Ｅ７
例Ｅ７では、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、塩化マグネシウムを含む脱離沈殿溶液（塩化マグネシウム水溶液）を用いた。ここでは、混合液において塩化マグネシウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｅ７では、例Ｅ２の場合と同様に、各処理を実行した。

［４－１－８］例Ｅ１から例Ｅ７のまとめ
表２に示すように、例Ｅ１から例Ｅ７に関して、模擬廃液のコバルト濃度（ｐｐｂ）と、イオン交換処理を実行した後のイオン交換処理済み液のコバルト濃度（ｐｐｂ）とを測定した。コバルト濃度（ｐｐｂ）の測定は、誘導結合プラズマ質量分析計（ＩＣＰ－ＭＳ）を用いて行った。

表２に示すように、例Ｅ２から例Ｅ４では、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）が未実施である例Ｅ１に比べて、コバルト濃度が大きく低減した。

［４－２］例Ｆ１から例Ｆ３について
［４－２－１］例Ｆ１
例Ｆ１では、例Ｅ４と同様に、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸ナトリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸ナトリウム水溶液）を用いた。ここでは、例Ｅ４の場合と異なり、混合液において炭酸ナトリウムの濃度が０．１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｆ１では、例Ｅ４の場合と同様に、各処理を実行した。

［４－２－２］例Ｆ２
例Ｆ２では、例Ｆ１と同様に、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸ナトリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸ナトリウム水溶液）を用いた。ここでは、例Ｆ１の場合と異なり、混合液において炭酸ナトリウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｆ２では、例Ｆ１の場合と同様に、各処理を実行した。

［４－２－３］例Ｆ３
例Ｆ３では、例Ｆ１と同様に、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸ナトリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸ナトリウム水溶液）を用いた。ここでは、例Ｆ１の場合と異なり、混合液において炭酸ナトリウムの濃度が０．００１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。この点を除き、例Ｆ３では、例Ｆ１の場合と同様に、各処理を実行した。

［４－２－４］例Ｆ１から例Ｆ３のまとめ
表２に示すように、例Ｆ１から例Ｆ３に関して、脱離処理を開始する前の模擬廃液のコバルト濃度（ｐｐｂ）と、脱離沈殿化処理を実行した後の混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）とを測定した。

表２に示すように、例Ｆ１から例Ｆ３では、脱離沈殿化処理を実行することで、コバルト濃度が大きく低減した。

［４－３］例Ｇ１から例Ｇ３について
［４－３－１］例Ｇ１
例Ｇ１では、例Ｅ２と同様に、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸カリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸カリウム水溶液）を用いた。ここでは、混合液において炭酸カリウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。

［４－３－２］例Ｇ２
例Ｇ２では、例Ｅ３と同様に、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸水素ナトリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸水素ナトリウム水溶液）を用いた。ここでは、混合液において炭酸水素ナトリウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。

［４－３－３］例Ｇ３
例Ｇ３では、例Ｅ４と同様に、脱離沈殿化処理（ＳＴ２０ｂ）において、炭酸ナトリウムを含む脱離沈殿溶液（炭酸ナトリウム水溶液）を用いた。ここでは、混合液において炭酸ナトリウムの濃度が０．０１ｍｏｌ／Ｌになるように、脱離沈殿溶液の混合を実行した。

［４－３－４］例Ｇ１から例Ｇ３のまとめ
表２に示すように、例Ｇ１から例Ｇ３に関して、脱離処理を開始する前の模擬廃液のコバルト濃度（ｐｐｂ）と、脱離沈殿化処理を実行した後の混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）とを測定した。混合液のコバルト濃度（ｐｐｂ）は、混合液の固形分を沈降させることによって、混合液を上澄み液部分と沈殿物部分とに分離した後に、その混合液の上澄み液についてコバルト濃度（ｐｐｂ）の測定を行った。

表２に示すように、例Ｇ１から例Ｇ３では、混合液の上澄み液部分において、コバルト濃度が大きく低減した。

＜その他＞
なお、本発明は上述した実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階では、上述した実施例以外にも様々な形態で実施することができる。本発明は、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、追加、置き換え、変更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ともに、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。

１…廃液処理装置、１０…廃液タンク、１１…放射線測定部、２０…脱離溶液タンク、３０…沈殿溶液タンク、３０ｂ…脱離沈殿溶液タンク、４０…処理タンク、４１…撹拌機、５０…固液分離部、６０…イオン交換部、７０…受けタンク、７１…放射線測定部、８０…制御装置、Ｆ４０ｂ…バイパス流路、Ｐ１０…ポンプ、Ｐ２０…ポンプ、Ｐ３０…ポンプ、Ｐ３０ｂ…ポンプ、Ｐ４０…ポンプ、Ｐ４０ｂ…ポンプ、Ｐ７０…ポンプ

Claims (16)

1. 放射性核種を含有する有機物を含む廃液を処理する廃液処理装置であって、
   前記廃液を貯蔵する、廃液タンクと、
   前記有機物から前記放射性核種を脱離させる脱離溶液を貯蔵する脱離溶液タンクと、
   前記有機物から脱離した前記放射性核種を沈殿させる沈殿溶液を貯蔵する沈殿溶液タンクと、
   前記廃液タンクから供給された前記廃液に、前記脱離溶液タンクから供給された前記脱離溶液を混合することによって第１混合液を形成した後に、前記沈殿溶液タンクから供給された前記沈殿溶液を前記第１混合液に混合することによって第２混合液を形成する処理タンクと、
   前記処理タンクにおいて形成された前記第２混合液について固液分離処理を実行することによって、液体成分と固体成分とに分離する固液分離部と、
   前記固液分離部において分離された液体成分についてイオン交換処理を行うことによって、イオン交換処理済み液を得るイオン交換部と
   前記イオン交換部で得られたイオン交換処理済み液を受ける受けタンクと、
   前記受けタンクに貯蔵された前記イオン交換処理済み液について放射線を測定するイオン交換処理済み液放射線測定部と
   を有し、
   前記イオン交換処理済み液放射線測定部で測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合に、前記受けタンクから前記イオン交換処理済み液を前記廃液として前記処理タンクへ戻す、
   廃液処理装置。
2. 前記廃液タンクに貯蔵された前記廃液について放射線を測定する廃液放射線測定部
   を有し、
   前記廃液放射線測定部で測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合に、前記廃液タンクから前記廃液を前記処理タンクへ供給する、
   請求項１に記載の廃液処理装置。
3. 前記固液分離部を迂回するように、前記処理タンクと前記イオン交換部との間を連通するバイパス流路が設けられており、
   前記処理タンクに収容された前記第２混合液の固形分を沈降させることによって、前記第２混合液を上澄み液部分と沈殿物部分とに分離させた後に、前記バイパス流路を介在して前記上澄み液を前記イオン交換部に供給する、
   請求項１または２に記載の廃液処理装置。
4. 前記第１混合液は、ｐＨが４以下である、
   請求項１から３のいずれかに記載の廃液処理装置。
5. 前記脱離溶液は、塩酸とギ酸とシュウ酸とのうち少なくとも１つを含む水溶液である、
   請求項１から４のいずれかに記載の廃液処理装置。
6. 前記第２混合液は、ｐＨが８を超える、
   請求項１から５のいずれかに記載の廃液処理装置。
7. 前記沈殿溶液は、アルカリ性溶液である、
   請求項１から６のいずれかに記載の廃液処理装置。
8. 前記沈殿溶液は、水酸化ナトリウム水溶液である、
   請求項１から７のいずれかに記載の廃液処理装置。
9. 放射性核種を含有する有機物を含む廃液を処理する廃液処理方法であって、
   前記廃液に脱離溶液を混合することによって、前記有機物から前記放射性核種が脱離した第１混合液を得る、脱離処理ステップと、
   前記第１混合液に沈殿溶液を混合することによって、前記脱離処理ステップにおいて脱離した前記放射性核種が沈殿した第２混合液を得る、沈殿化処理ステップと、
   前記第２混合液について固液分離処理を実行することによって、液体成分と固体成分とに分離する、固液分離ステップと、
   前記固液分離ステップにおいて分離された液体成分についてイオン交換処理を行うことによって、イオン交換処理済み液を得るイオン交換ステップと
   前記イオン交換処理済み液について放射線を測定するイオン交換処理済み液放射線測定ステップと
   を有し、
   前記イオン交換処理済み液放射線測定ステップで測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合には、前記イオン交換処理済み液について、前記脱離処理ステップと前記沈殿化処理ステップと固液分離ステップとイオン交換ステップとイオン交換処理済み液放射線測定ステップとを実行する、
   廃液処理方法。
10. 放射性核種を含有する有機物を含む廃液を処理する廃液処理装置であって、
    前記廃液を貯蔵する廃液タンクと、
    前記有機物から前記放射性核種を脱離させると共に、当該脱離した前記放射性核種を沈殿させる脱離沈殿溶液を貯蔵する脱離沈殿溶液タンクと
    前記廃液タンクから供給された前記廃液に、前記脱離沈殿溶液タンクから供給された前記脱離沈殿溶液を混合することによって混合液を形成する処理タンクと、
    前記処理タンクにおいて形成された前記混合液について固液分離処理を実行することによって、液体成分と固体成分とに分離する固液分離部と、
    前記固液分離部において分離された液体成分についてイオン交換処理を行うことによって、イオン交換処理済み液を得るイオン交換部と
    前記イオン交換部で得られたイオン交換処理済み液を受ける受けタンクと、
    前記受けタンクに貯蔵された前記イオン交換処理済み液について放射線を測定するイオン交換処理済み液放射線測定部と
    を有し、
    前記イオン交換処理済み液放射線測定部で測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合に、前記受けタンクから前記イオン交換処理済み液を前記廃液として前記処理タンクへ戻す、
    廃液処理装置。
11. 前記廃液タンクに貯蔵された前記廃液について放射線を測定する廃液放射線測定部
    を有し、
    前記廃液放射線測定部で測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合に、前記廃液タンクから前記廃液を前記処理タンクへ供給する、
    請求項１０に記載の廃液処理装置。
12. 前記固液分離部を迂回するように、前記処理タンクと前記イオン交換部との間を連通するバイパス流路が設けられており、
    前記処理タンクに収容された前記混合液の固形分を沈降させることによって、第２混合液を上澄み液部分と沈殿物部分とに分離させた後に、前記バイパス流路を介在して前記上澄み液を前記イオン交換部に供給する、
    請求項１０または１１に記載の廃液処理装置。
13. 前記脱離沈殿溶液は、炭酸塩を含む水溶液である、
    請求項１０から１２のいずれかに記載の廃液処理装置。
14. 前記脱離沈殿溶液は、炭酸塩として、炭酸カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのうち少なくとも１つを含む、
    請求項１３に記載の廃液処理装置。
15. 前記混合液において、炭酸塩の濃度は、０．００１ｍｏｌ／Ｌ以上である、
    請求項１３または１４に記載の廃液処理装置。
16. 放射性核種を含有する有機物を含む廃液を処理する廃液処理方法であって、
    前記廃液に脱離沈殿溶液を混合することによって、前記有機物から前記放射性核種が脱離し、当該脱離した前記放射性核種が沈殿した混合液を得る、脱離沈殿化処理ステップと、
    前記混合液について固液分離処理を実行することによって、液体成分と固体成分とに分離する、固液分離ステップと、
    前記固液分離ステップにおいて分離された液体成分についてイオン交換処理を行うことによって、イオン交換処理済み液を得るイオン交換ステップと
    前記イオン交換処理済み液について放射線を測定するイオン交換処理済み液放射線測定ステップと
    を有し、
    前記イオン交換処理済み液放射線測定ステップで測定された放射線の値が、予め定めた値以上である場合には、前記イオン交換処理済み液について、前記脱離沈殿化処理ステップと前記固液分離ステップと前記イオン交換ステップと前記イオン交換処理済み液放射線測定ステップとを実行する、
    廃液処理方法。

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