JPWO2013031689A1 - Method and apparatus for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water - Google Patents
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Abstract
放射性物質および/または重金属含有水にフミン質を混合した後、固液分離処理する放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法。放射性物質および/または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水などから放射性物質および/または重金属を効率的に除去し、放流もしくは再利用可能な、安全な水を製造する。また、放射性物質および/または重金属を濃縮等した放射性物質および/または重金属を高濃度で含有する排泥成分の処理を容易に行う。A method for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water, wherein solid matter-liquid separation treatment is performed after mixing humic substances with radioactive material and / or heavy metal-containing water. Efficient removal of radioactive materials and / or heavy metals from seawater, river water, ground water, wastewater treated water, etc. containing radioactive materials and / or heavy metals, and production of safe water that can be discharged or reused. In addition, the treatment of waste mud components containing high concentrations of radioactive substances and / or heavy metals enriched with radioactive substances and / or heavy metals is easily performed.
Description
本発明は、放射性物質および/または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水を浄化する方法および浄化装置に関するものである。 The present invention relates to a method and a purification device for purifying seawater, river water, groundwater, wastewater treated water containing radioactive substances and / or heavy metals.
近年、電力エネルギー製造システムの中核を担っている原子力発電において、使用済み核燃料の処理は非常に重要な課題となっている。使用済みの核燃料からウランやプルトニウムを回収再利用する場合、大量の水を利用し、放射性物質、特に放射性ヨウ素を含有するプロセス廃水が生成する。このプロセス廃水から放射性物質を分離除去し、安全に水を回収することが求められている。また、発電所タービンの定期修理や突然の停止などの場合にも、設備内に滞留するプロセス水には放射性ヨウ素が含有している場合が多く、更に、万一の放射能漏れ事故の場合には、自然環境中の水が放射能を帯びることになるため、その濃度が許容範囲を超える場合、分離除去することが非常に重要となる。 In recent years, processing of spent nuclear fuel has become a very important issue in nuclear power generation that plays a central role in power energy production systems. When recovering and reusing uranium and plutonium from spent nuclear fuel, a large amount of water is used to produce process wastewater containing radioactive materials, especially radioactive iodine. It is required to separate and remove radioactive substances from the process wastewater and to recover water safely. Also, in the case of periodic repairs or sudden shutdowns of power plant turbines, the process water staying in the facility often contains radioactive iodine, and in the event of a radioactivity leak accident. Since the water in the natural environment becomes radioactive, it is very important to separate and remove it when the concentration exceeds the allowable range.
また、高度経済成長期には水銀による水俣病、カドミウムによるイタイイタイ病といった重金属汚染による深刻な重病が問題となった。現在でも重金属を扱う各種産業の工場からは、重金属を含有するプロセス廃水が大量に生成することから、放射性物質除去と同様に、プロセス廃水から重金属を分離除去し、安全な水を回収することが重要である。 In the period of high economic growth, serious serious illnesses caused by heavy metal contamination such as Minamata disease caused by mercury and Itai Itai disease caused by cadmium became a problem. Even today, factories in various industries that handle heavy metals produce a large amount of process wastewater containing heavy metals. As with the removal of radioactive substances, it is possible to separate and remove heavy metals from process wastewater and recover safe water. is important.
水中の放射性物質や重金属を分離除去する方法として、アルミ系や鉄系の凝集剤を添加し、放射性物質や重金属からなる凝集フロックを固液分離して除去する方法があり、例えば、非特許文献1において例示されている。また、活性炭、イオン交換樹脂、ゼオライトといった吸着剤に吸着させて除去する方法があり、例えば、非特許文献1、2や特許文献1、2において例示されている。更に、特許文献3、非特許文献3に示されるように、様々な膜分離の適用も試みられている。
As a method for separating and removing radioactive substances and heavy metals in water, there is a method in which an aggregating agent of aluminum or iron is added, and agglomerated flocs made of radioactive substances or heavy metals are removed by solid-liquid separation. For example, non-patent
しかしながら、非特許文献1、2や特許文献1、2において例示されている凝集剤や活性炭、イオン交換樹脂、ゼオライトなどの吸着剤を用いた方法では、放射性物質や重金属を含む廃棄物量が増加したり、凝集剤や吸着剤のコストが増大となるという問題があった。また、活性炭、イオン交換樹脂、ゼオライトといった吸着剤は、吸着装置内に充填して使用ことが一般的であることから、放射性物質や重金属が濃縮した吸着剤をオンラインで系外へと取り出すことが困難であり、安全に放射性物質や重金属が濃縮した吸着剤を除去する点で問題があった。
However, the methods using adsorbents such as flocculants, activated carbon, ion exchange resins, and zeolites exemplified in Non-Patent
また、特許文献3、非特許文献3に示される膜分離を適用した場合でも、精密ろ過膜(MF膜)や限外ろ過膜(UF膜)(以下、これらを併せてMF/UF膜という。)を用いた膜分離では、放射性物質や重金属が膜を透過してしまうことがあり、逆浸透膜(RO膜)やナノろ過膜(NF膜)(以下、これらを併せて半透膜という。)を用いた膜分離では、特に原廃水の塩分濃度が高い場合は、回収率を高めることができず、効率が悪いなどの問題があった。
Even when the membrane separation shown in
本発明の目的は、放射性物質および/または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水などから効率的に、放射性物質および/または重金属を除去することにある。 An object of the present invention is to efficiently remove radioactive substances and / or heavy metals from seawater, river water, groundwater, wastewater-treated water and the like containing radioactive substances and / or heavy metals.
上記課題を解決するため、本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法は、次の構成を有する。すなわち、
放射性物質および/または重金属含有水にフミン質を混合した後、固液分離処理する放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法、である。In order to solve the above problems, the method for purifying radioactive substances and / or heavy metal-containing water of the present invention has the following configuration. That is,
This is a method for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water, in which humic substances are mixed into radioactive material and / or heavy metal-containing water and then subjected to solid-liquid separation treatment.
また、本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置は、次の構成を有する。すなわち、
放射性物質および/または重金属含有水にフミン質を供給するフミン質供給ユニットと、放射性物質および/または重金属とフミン質を含有する混合水を固液分離処理する固液分離ユニットを備えた放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置、である。Moreover, the radioactive substance of this invention and / or the purification apparatus of heavy metal containing water have the following structures. That is,
A radioactive substance comprising a humic substance supply unit for supplying humic substance to radioactive substance and / or heavy metal-containing water, and a solid-liquid separation unit for subjecting the radioactive substance and / or mixed water containing heavy metal and humic substance to solid-liquid separation, and A device for purifying heavy metal-containing water.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法は、放射性物質および/または重金属含有水にフミン質を混合した後、固液分離処理する前に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加することが好ましい。 The method for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water of the present invention is selected from the group consisting of a flocculant and an adsorbent after mixing humic substances with the radioactive material and / or heavy metal-containing water and before solid-liquid separation treatment. It is preferable to add at least one additive.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法は、固液分離処理した後に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加し、次いで、第2の固液分離処理を行うことが好ましい。 In the method for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water of the present invention, after the solid-liquid separation treatment, at least one additive selected from the group consisting of a flocculant and an adsorbent is added, and then the second solid-liquid It is preferable to perform a separation process.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法は、固液分離処理を行う工程から生じる洗浄排水および/または第2の固液分離処理を行う工程から生じる洗浄排水に対して、第3の固液分離処理を行うことが好ましい。 In the method for purifying radioactive substances and / or heavy metal-containing water of the present invention, a third method is provided for cleaning wastewater resulting from the step of performing solid-liquid separation and / or cleaning wastewater resulting from the step of performing second solid-liquid separation. It is preferable to perform the solid-liquid separation process.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法は、固液分離処理で得られた処理水および/または第2の固液分離処理で得られた処理水の少なくとも一部を放射性物質および/または重金属含有水に還流することが好ましい。 In the method for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water of the present invention, at least part of the treated water obtained by the solid-liquid separation treatment and / or the treated water obtained by the second solid-liquid separation treatment is used as the radioactive substance. It is preferable to reflux to heavy metal-containing water.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法は、固液分離処理で得られた処理水および/または第2の固液分離処理で得られた処理水を半透膜ユニットで処理することが好ましい。 In the method for purifying radioactive substance and / or heavy metal-containing water of the present invention, the treated water obtained by the solid-liquid separation treatment and / or the treated water obtained by the second solid-liquid separation treatment is treated by the semipermeable membrane unit. It is preferable.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化方法は、半透膜ユニット処理後の透過水を吸着ユニット処理することが好ましい。 In the method for purifying radioactive substance and / or heavy metal-containing water of the present invention, it is preferable to treat the permeated water after the semipermeable membrane unit treatment with an adsorption unit.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置は、放射性物質および/または重金属とフミン質を含有する混合水に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加する添加剤供給ユニットを備えたことが好ましい。 The apparatus for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water of the present invention adds at least one additive selected from the group consisting of a flocculant and an adsorbent to the mixed water containing the radioactive material and / or heavy metal and humic substance. It is preferable that an additive supply unit is provided.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置は、固液分離ユニットで固液分離処理した後に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加する第2の添加剤供給ユニットと、固液分離処理で得られた処理水に第2の添加剤供給ユニットにより添加された添加剤を含有する混合水を固液分離処理する第2の固液分離ユニットを備えたことが好ましい。 The radioactive substance and / or heavy metal-containing water purification device of the present invention is a second device in which at least one additive selected from the group consisting of a flocculant and an adsorbent is added after the solid-liquid separation process in the solid-liquid separation unit. An additive supply unit, and a second solid-liquid separation unit that performs a solid-liquid separation process on mixed water containing the additive added by the second additive supply unit to the treated water obtained by the solid-liquid separation process It is preferable.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置は、固液分離ユニットから生じる洗浄排水および/または第2の固液分離ユニットから生じる洗浄排水を固液分離処理する第3の固液分離ユニットを備えたことが好ましい。 The radioactive substance and / or heavy metal-containing water purification apparatus of the present invention is a third solid-liquid separation that performs solid-liquid separation treatment on the washing wastewater generated from the solid-liquid separation unit and / or the washing wastewater produced from the second solid-liquid separation unit. It is preferable to have a unit.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置は、固液分離ユニットで得られた処理水および/または第2の固液分離ユニットで得られた処理水の少なくとも一部を固液分離ユニットの上流に還流する固液分離処理水還流ラインを備えたことが好ましい。 The apparatus for purifying radioactive material and / or heavy metal-containing water according to the present invention comprises solid-liquid separation of at least part of the treated water obtained by the solid-liquid separation unit and / or the treated water obtained by the second solid-liquid separation unit. It is preferable to provide a solid-liquid separation treated water reflux line for refluxing upstream of the unit.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置は、固液分離ユニットで得られた処理水および/または第2の固液分離ユニットで得られた処理水を半透膜処理する半透膜ユニットを備えたことが好ましい。 The apparatus for purifying radioactive substance and / or heavy metal-containing water of the present invention is a semi-permeable membrane treatment for semi-permeable membrane treatment of treated water obtained by a solid-liquid separation unit and / or treated water obtained by a second solid-liquid separation unit. It is preferable to have a membrane unit.
本発明の放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置は、固液分離処理で得られた水および/または固液分離で得られた処理水を半透膜ユニット処理後の透過水を処理する吸着ユニットを備えたことが好ましい。 The apparatus for purifying radioactive substance and / or heavy metal-containing water of the present invention treats water obtained by solid-liquid separation treatment and / or treated water obtained by solid-liquid separation to permeate after semi-permeable membrane unit treatment. It is preferable to have an adsorption unit.
本発明によって、放射性物質および/または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水などから放射性物質および/または重金属を効率的に除去でき、放流もしくは再利用可能な、安全な水を製造することが可能となる。また、放射性物質および/または重金属を濃縮等した放射性物質および/または重金属を高濃度で含有する排泥成分の処理を容易に行うことが可能となる。 According to the present invention, radioactive water and / or heavy metals can be efficiently removed from seawater, river water, groundwater, wastewater treated water, etc. containing radioactive materials and / or heavy metals, and safe water that can be discharged or reused is produced. It becomes possible to do. Further, it is possible to easily treat the waste mud component containing a radioactive substance and / or heavy metal concentrated at a high concentration.
以下、本発明の望ましい実施の形態を、図面を用いて説明する。ただし、本発明の範囲がこれらに限られるものではない。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. However, the scope of the present invention is not limited to these.
本発明に係る放射性物質および/または重金属含有水の浄化装置は、放射性物質および/または重金属含有廃水を貯留する原廃水貯留槽1と、原廃水をろ過する第1の固液分離ユニット2と、原廃水を第1の固液分離ユニット2に供給する第1の固液分離ユニット供給ポンプ3と、原廃水を第1の固液分離ユニット2に供給する原廃水供給ライン4と、フミン質含有液を貯留するフミン質含有液貯留槽5と、原廃水にフミン質含有液を供給するフミン質含有液供給ポンプ6と、凝集剤、吸着剤等の添加剤を貯留する第1の添加剤貯留槽7と、原廃水とフミン質が含有される混合水に凝集剤、吸着剤等の添加剤を供給する第1の添加剤供給ポンプ8と、第1の固液分離ユニット2のろ過水を原廃水貯留槽1に戻す固液分離ユニットろ過水還流ライン9aと、固液分離処理で得られた処理水をろ過して透過水と濃縮水とを得る第1の半透膜ユニット10と、第1の半透膜ユニット10に固液分離処理で得られた処理水を供給する第1の昇圧ポンプ11と、第1の半透膜ユニット10の透過水を吸着処理する吸着ユニット12と、第1の半透膜ユニット10の濃縮水を貯留する第1の半透膜ユニット濃縮水貯留槽13と、第1の半透膜ユニット10の濃縮水の圧力エネルギーを回収するエネルギー回収ユニット14が設けられている。
The purification apparatus for radioactive substance and / or heavy metal-containing water according to the present invention includes a raw waste
図1に示す放射性物質および/または重金属含有廃水の浄化装置において、原廃水は原廃水貯留槽1に一旦貯留された後、第1の固液分離ユニット供給ポンプ3によって原廃水供給ライン4に供給される。フミン質含有液貯留槽5に貯留されたフミン質含有液をフミン質含有液供給ポンプ6より原廃水供給ライン4に供給された後、原廃水とフミン質含有液とが原廃水供給ライン4中で混合され、混合水が第1の固液分離ユニット2に供給され、固液分離される(請求項1の発明)。ここで、第1の固液分離ユニット2は、放射性物質および/または重金属とフミン質からなる混合物の除去を目的とし、沈降分離、浮上分離、砂ろ過、遠心分離、吸着、精密膜ろ過および限外膜ろ過が挙げられ、放射性物質および/または重金属とフミン質からなる混合物を確実に分離除去する観点から、膜ろ過を適用することが好ましい。図1では原廃水供給ライン4中で放射性物質および/または重金属含有水とフミン質含有液を混合しているが、攪拌機を備えた混合槽にて混合したり、放射性物質および/または重金属含有水とフミン質含有液を混合した直後にインラインミキサーを設ることも好ましい。
In the radioactive substance and / or heavy metal-containing wastewater purification apparatus shown in FIG. 1, raw wastewater is temporarily stored in the raw
放射性物質とは、放射能を持つ物質の総称で、ヨウ素、セシウム、コバルト、ルテニウム、ウラン、プルトニウム、ラジウム、ストロンチウム、バリウム、セレン、ジルコニウム、ニオブ、モリブデン、テクネチウム、テルル、ランタン、セリウム、イッテルビウム、イリジウム、アメリシウム等の核燃料物質や放射性元素が挙げられる。また、重金属とは、一般には比重が4〜5以上の金属の総称であるが、本発明では金、銀、白金等の貴金属や、ウラン、プルトニウム等の放射性物質以外の鉛、亜鉛、銅、カドミウム、水銀、ヒ素等のことをいう。 A radioactive substance is a generic name for substances having radioactivity, such as iodine, cesium, cobalt, ruthenium, uranium, plutonium, radium, strontium, barium, selenium, zirconium, niobium, molybdenum, technetium, tellurium, lanthanum, cerium, ytterbium, Examples include nuclear fuel materials such as iridium and americium, and radioactive elements. The heavy metal is a general term for metals having a specific gravity of 4 to 5 or more, but in the present invention, noble metals such as gold, silver and platinum, lead other than radioactive substances such as uranium and plutonium, zinc, copper, It means cadmium, mercury, arsenic, etc.
フミン質とは、植物体の分解と腐食に伴う各種の生物的、非生物的なプロセスによって合成された高分子有機物であって、複雑な化学構造を持ち、難分解性で暗色を呈する等の特徴を有する物質であり、フミン酸とフルボ酸に大別される。フルボ酸は、土壌や堆積物からアルカリによって抽出される有機物または水中に溶存する有機物のうち、強酸性下においても沈殿しないものであり、具体的には、カルボキシル基に富んだ腐食物質や、多糖類、配糖体、フェノール性物質等の多様な分子量数百以下の比較的小さな有機物である。一方、フミン酸は、土壌、湖底および海底堆積物、堆積岩等からアルカリによって抽出され、酸によって沈殿する赤褐色または暗褐色の有機物であり、分子量1,000以上の比較的大きな有機物である。 Humic substances are macromolecular organic substances synthesized by various biological and abiotic processes associated with the decomposition and corrosion of plants. They have a complex chemical structure, are indegradable and have a dark color, etc. It is a substance with characteristics, and is roughly divided into humic acid and fulvic acid. Fulvic acid is an organic substance extracted from soil or sediment by alkali or dissolved in water that does not precipitate even under strong acidity. Specifically, it is a corrosive substance rich in carboxyl groups, It is a relatively small organic substance having various molecular weights of several hundreds or less, such as sugars, glycosides, and phenolic substances. On the other hand, humic acid is a reddish brown or dark brown organic substance extracted from soil, lake and seabed sediments, sedimentary rocks and the like by alkali and precipitated by acid, and is a relatively large organic substance having a molecular weight of 1,000 or more.
本発明においては、フミン質含有液として、化学構造が比較的判っている市販のフミン酸やフルボ酸を調製した溶液を用いても構わないが、腐葉土または枯れ葉を水あるいはアルカリ溶液中に浸漬させて得られたフミン質抽出液、フミン質が多く含有される表流水や海水、下水や農業廃水等やそれらを濃縮した濃縮水を用いても構わない。フミン酸とフルボ酸が共存したフミン質の場合は、フミン酸は酸で沈殿し、フルボ酸は酸で沈殿しない性質を利用し、フミン酸とフルボ酸を分画しても構わない。 In the present invention, as the humic substance-containing liquid, a solution prepared by commercially available humic acid or fulvic acid having a relatively known chemical structure may be used. However, humic soil or dead leaves are immersed in water or an alkaline solution. The humic substance extract obtained in this manner, surface water, seawater, sewage, agricultural wastewater, or the like containing a large amount of humic substances or concentrated water obtained by concentrating them may be used. In the case of a humic substance in which humic acid and fulvic acid coexist, humic acid and fulvic acid may be fractionated using the property that humic acid is precipitated with acid and fulvic acid is not precipitated with acid.
本発明の浄化方法では、フミン質含有液のフミン質濃度は5mg-C/L以上が好ましく、10mg-C/L以上がより好ましい。フミン質含有液のフミン質濃度がこの好ましい範囲であると、放射性物質や重金属を十分に補足することができ、除去率を十分に上げることができる。 In the purification method of the present invention, the humic substance concentration of the humic substance-containing liquid is preferably 5 mg-C / L or more, more preferably 10 mg-C / L or more. When the humic substance concentration of the humic substance-containing liquid is within this preferred range, radioactive substances and heavy metals can be sufficiently captured, and the removal rate can be sufficiently increased.
本発明の浄化方法では、放射性物質および重金属と親和性のあるフミン質を放射性物質および/または重金属含有水に添加し、放射性物質および/または重金属とフミン質からなる混合体を固液分離して水を浄化することを特徴としているが、フミン酸が酸によって不溶化する性質を用いて、固液分離ユニット2の前で強酸性に調整し、放射性物質および/または重金属とフミン酸からなる混合物を不溶化してから固液分離することも好ましい。
In the purification method of the present invention, a humic substance having affinity for a radioactive substance and heavy metal is added to the radioactive substance and / or heavy metal-containing water, and the mixture of the radioactive substance and / or heavy metal and humic substance is subjected to solid-liquid separation. It is characterized by purifying water, but using the property that humic acid is insolubilized by acid, it is adjusted to strong acidity in front of solid-
本発明の浄化方法では、第1の固液分離ユニット2の前処理として、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加した後、固液分離処理することが好ましい(請求項2の発明)。このようにすると、放射性物質および/または重金属とフミン質からなる混合物のサイズが小さい場合においても、第1の固液分離ユニット2での除去率を上げることができる。
In the purification method of the present invention, as the pretreatment of the first solid-
凝集剤とは、水中のフミン酸、放射性物質および重金属をフロック化させるための添加剤であり、大きくは無機系凝集剤と有機系高分子凝集剤に分類される。無機系凝集剤には硫酸アルミニウム(硫酸バンド)、ポリ塩化アルミニウム(PAC)等のアルミ系凝集剤や、塩化第二鉄、ポリ硫酸第二鉄等の鉄系凝集剤がある。また、高分子有機系凝集剤にはアミノアルキル(メタ)アクリレート4級塩(共)重合体等のカチオン系高分子凝集剤、アクリルアミド/アクリル酸ソーダ共重合体等のアニオン系高分子凝集剤、ポリアクリルアミド等の非イオン系高分子凝集剤があり、単独で用いられる場合と、無機系凝集剤と併用して用いられる場合とがあるが、無機系凝集剤よりも有機系高分子凝集剤を用いた方がスラッジの発生を抑制できることから、単独で無機系凝集剤を用いるよりも、有機系高分子凝集剤を併用することが好ましい。また、凝集はpHによって作用効果が大きくことなることから、苛性ソーダ、石灰、重炭酸ソーダ等のアルカリや塩酸、硫酸等の酸を用いて、pHを適正な範囲に調整することが好ましい。 The flocculant is an additive for flocking humic acid, radioactive substances and heavy metals in water, and is roughly classified into an inorganic flocculant and an organic polymer flocculant. Inorganic flocculants include aluminum flocculants such as aluminum sulfate (sulfuric acid band) and polyaluminum chloride (PAC), and iron flocculants such as ferric chloride and polyferric sulfate. In addition, the polymer organic flocculants include cationic polymer flocculants such as aminoalkyl (meth) acrylate quaternary salt (co) polymers, anionic polymer flocculants such as acrylamide / sodium acrylate copolymers, There are nonionic polymer flocculants such as polyacrylamide, which can be used alone or in combination with inorganic flocculants, but organic polymer flocculants can be used rather than inorganic flocculants. Since it can suppress generation | occurrence | production of sludge, it is preferable to use an organic type polymer flocculant together rather than using an inorganic type flocculant alone. In addition, since the effect of aggregation is greatly affected by the pH, it is preferable to adjust the pH to an appropriate range using an alkali such as caustic soda, lime or sodium bicarbonate, or an acid such as hydrochloric acid or sulfuric acid.
吸着剤とは、水中の分子量数百以下のフルボ酸等の比較的小さな有機物、放射性物質および重金属を固体表面に吸着させる添加剤であり、活性炭、イオン交換樹脂、ゼオライト、ベントナイト等が挙げられ、比較的取り扱いが容易であるという観点から、粉末活性炭を用いることが好ましい。 An adsorbent is an additive that adsorbs relatively small organic substances such as fulvic acid having a molecular weight of several hundred or less in water, radioactive substances, and heavy metals on a solid surface, and includes activated carbon, ion exchange resin, zeolite, bentonite, and the like. From the viewpoint of relatively easy handling, it is preferable to use powdered activated carbon.
第1の添加剤貯留槽7内の添加剤は、フミン質含有液貯留槽5内のフミン質含有液の特性によって適宜選択することが好ましい。例えば、フミン質含有液がフミン酸単体あるいはフミン酸が高い割合で存在する場合、添加剤として凝集剤を用いることが好ましく、フミン質含有液がフルボ酸単体あるいはフルボ酸が高い割合で存在する場合、添加剤として吸着剤を用いることが好ましい。また、フミン質含有液中にフミン酸とフルボ酸が共存する場合は、凝集剤と吸着剤を併用しても構わない。
The additive in the first
本発明の浄化方法では、第1の固液分離ユニット2で固液分離処理した後に、凝集剤、吸着剤からなる群から選ばれる少なくとも一つの添加剤を添加し、次いで、第2の固液分離ユニット16で固液分離することが好ましい(請求項3の発明)。このようにすると、放射性物質および/または重金属を含有する原廃水には、懸濁物質、糖やタンパク質などの有機物や鉄やアルミなどの無機物が混在していても、原廃水中のこれら不純物により、放射性物質および/または重金属とフミン質からなる混合体と凝集剤、吸着剤などの添加剤との結合が阻害されにくくなる。図2に示す第2の添加剤貯留槽17内の添加剤は、第1の添加剤貯留槽7内の添加剤と同じ添加剤でも構わないが、フミン質含有液中にフミン酸とフルボ酸が共存する場合は、第1の添加剤貯留槽7内の添加剤と異なる添加剤でも構わない。
In the purification method of the present invention, after the solid-liquid separation process in the first solid-
本発明の浄化方法では、第1の固液分離ユニット2のろ過水の一部を固液分離ユニットろ過水還流ライン9aにて原廃水貯留槽1に戻して放射性物質および/または重金属の除去率を上げることが好ましい(請求項5の発明)。このようにすると、第1の固液分離ユニット2での放射性物質および/または重金属の除去率を上げることができる。
In the purification method of the present invention, a part of the filtrate water of the first solid-
また、本発明の浄化方法では、第2の固液分離ユニット16のろ過水の一部を固液分離ユニットろ過水還流ライン9bにて原廃水貯留槽1に還流して戻すことも好ましい(請求項5の発明)。このようにすると、放射性物質および/または重金属の除去率を上げることができる。さらに、図2に示すように、第1の固液分離ユニット2のろ過水の一部を固液分離ユニットろ過水還流ライン9aにて原廃水貯留槽1に還流することと、第2の固液分離ユニット16のろ過水の一部を固液分離ユニットろ過水還流ライン9bにて原廃水貯留槽1に還流することを同時に行うことも好ましい。
Further, in the purification method of the present invention, it is also preferable that a part of the filtrate water of the second solid-
本発明の浄化方法では、固液分離処理で得られた処理水および/または第2の固液分離処理で得られた処理水を半透膜ユニットで分離処理することが好ましい(請求項6の発明)。このようにすると、第1の固液分離ユニット2で除去できなかった放射性物質および/または重金属を有効に除去することができる。図1に示すように、第1の固液分離ユニット2のろ過水を第1の半透膜ユニット10で分離処理して透過水と濃縮水とに分離し、水質が満足する場合は、そのまま、透過水を浄化水として放流もしくは再利用に供することができる。
In the purification method of the present invention, it is preferable that the treated water obtained by the solid-liquid separation treatment and / or the treated water obtained by the second solid-liquid separation treatment is separated by a semipermeable membrane unit (claim 6). invention). In this way, radioactive substances and / or heavy metals that could not be removed by the first solid-
本発明の浄化方法では、引き続いて、半透膜ユニット10の透過水を吸着ユニット12で処理することが好ましい。(請求項7の発明)。このようにすると、半透膜ユニットで分離処理してもなお水質が満足しない場合であっても、放射性物質および/または重金属濃度を低減することができる。図面には記載していないが、第1の固液分離ユニット2のろ過水を吸着ユニットで吸着処理し、水質が満足する場合は、そのまま、浄化水として放流もしくは再利用に供することができるが、引き続いて、半透膜ユニットで処理し、放射性物質および/または重金属濃度を低減しても構わない。また、第1の固液分離ユニット2のろ過水を第1の半透膜ユニット10と吸着ユニット12それぞれで処理した後、混合して放流もしくは再利用しても構わない。ここで、適用可能な吸着ユニット12としては、活性炭やイオン交換樹脂など、放射性物質および/または重金属を吸着できるものであれば特に制限されるものではないが、吸着効率が高く脱着・再生が可能である観点からアニオン交換樹脂が最適である。ところで、第1の半透膜ユニット10の濃縮水は、必要に応じてエネルギー回収ユニット14で圧力エネルギーを回収した後、第1の半透膜ユニット濃縮水貯留槽13に貯留される。
In the purification method of the present invention, it is preferable that the permeated water of the
図1では、半透膜ユニットが第1の半透膜ユニット10のみの1段の場合を例示しているが、図3に示すように、半透膜ユニットを第1の半透膜ユニット10と第2の半透膜ユニット20の2段とするなど複数段にすることも可能である。この場合、中間水槽19や第2の半透膜ユニット20の第2の昇圧ポンプ21を備えることも可能であるし、第1の半透膜ユニット10の透過側と第2の半透膜ユニットの供給側を直結して、中間水槽19を省略したり、第2の昇圧ポンプ21を省略したりすることも可能である。
Although FIG. 1 illustrates the case where the semipermeable membrane unit is a single stage having only the first
第1の半透膜ユニット10と第2の半透膜ユニット20の回収率を調整し、第2の半透膜ユニット濃縮水を第2の半透膜ユニット濃縮水還流ライン22にて第1の半透膜ユニット10の上流に還流し、ある程度のレベルで浄化水水質が満足できるように制御することも可能である。
The recovery rates of the first
ところで、図4に示すように、第1の固液分離ユニット2からは、沈降汚泥や洗浄排水が生じる。とくに、第1の固液分離ユニット2が砂ろ過や膜分離の場合は、定期的な逆洗が必要となるため、第1の固液分離ユニット2から得られる処理水の2〜10%程度の量の洗浄排水を生じる。そこで、この洗浄排水を第3の固液分離ユニット26でさらに分離処理して、洗浄排水を減容することが好ましい(請求項4の発明)。これによって、第1の固液分離ユニット2から生じる放射性物質を含んだ洗浄排水を減容することができる。ここで、第3の固液分離ユニット26としては、膜分離装置が適しているが、とくに、図4に示すような逆洗排水貯留槽25に第3の固液分離ユニット26を浸漬するタイプのものが好適である。
By the way, as shown in FIG. 4, sedimentation sludge and washing waste water are generated from the first solid-
また、図4には図示していないが、第2の固液分離ユニット16の沈降汚泥や洗浄排水も、第3の固液分離ユニット26でさらに分離処理して、洗浄排水を減容することがより好ましい。すなわち、第1の固液分離ユニット2から生じる洗浄排水および/または第2の固液分離ユニット16から生じる洗浄排水を第3の固液分離ユニット26で固液分離処理することがより好ましい。
Further, although not shown in FIG. 4, the sedimentation sludge and washing waste water of the second solid-
第1の固液分離ユニット2や第2の固液分離ユニット16に供給される逆洗水としては、固液分離ユニット処理水槽23から逆洗水貯留槽24に移液された固液分離ユニット処理水を使用しても構わないし、第1の半透膜ユニット10や第2の半透膜ユニット20の濃縮水を逆洗水貯留槽24に貯留して使用しても構わない。第3の固液分離ユニット26内に蓄積した汚泥27は、そのまま処分することもできれば、図4に示すように汚泥脱水ユニット28を通して、脱水汚泥29と汚泥回収水30に分離することも好ましい実施態様である。
As the backwash water supplied to the first solid-
更に、第1の半透膜ユニット10の濃縮水を減容化することが好ましい。減容化の方法については特に制約はないが、再度半透膜を用いる方法、蒸発法、晶析が特に好ましく採用できる。
Furthermore, it is preferable to reduce the volume of the concentrated water of the first
本発明に適用可能な半透膜ユニットとしては、特に制約はないが、取扱いを容易にするため中空糸膜状や平膜状の半透膜を筐体に納めて流体分離素子(エレメント)としたものを耐圧容器に装填したものを用いることが好ましい。流体分離素子は、平膜で形成する場合、例えば、多数の孔を穿設した筒状の中心パイプの周りに、半透膜を流路材(ネット)とともに円筒状に巻回したものが一般的であり、市販製品としては、東レ(株)製逆浸透膜エレメントTM700シリーズやTM800シリーズを挙げることができる。これら、流体分離素子は1本でも、また、複数本を直列あるいは並列に接続して半透膜ユニットを構成することも好ましい。 The semipermeable membrane unit applicable to the present invention is not particularly limited, but for easy handling, a hollow fiber membrane-like or flat membrane-like semipermeable membrane is housed in a casing to form a fluid separation element (element). It is preferable to use what was loaded in a pressure vessel. When the fluid separation element is formed of a flat membrane, for example, generally a semipermeable membrane is wound in a cylindrical shape together with a flow path material (net) around a cylindrical central pipe having a large number of holes. As commercial products, reverse osmosis membrane element TM700 series and TM800 series manufactured by Toray Industries, Inc. can be mentioned. It is also preferable to configure the semipermeable membrane unit by connecting one or more fluid separation elements in series or in parallel.
半透膜素材には酢酸セルロース系ポリマー、ポリアミド、ポリエステル、ポリイミド、ビニルポリマーなどの高分子素材を使用することができる。またその膜構造は、膜の少なくとも片面に緻密層を持ち、緻密層から膜内部あるいはもう片方の面に向けて徐々に大きな孔径の微細孔を有する非対称膜や、非対称膜の緻密層の上に別の素材で形成された非常に薄い機能層を有する複合膜のどちらでもよい。 As the semipermeable membrane material, a polymer material such as cellulose acetate polymer, polyamide, polyester, polyimide, vinyl polymer can be used. In addition, the membrane structure has a dense layer on at least one side of the membrane, and on the asymmetric membrane having fine pores gradually increasing from the dense layer to the inside of the membrane or the other side, or on the dense layer of the asymmetric membrane. Either a composite film having a very thin functional layer formed of another material may be used.
半透膜ユニットにおいては、供給水が濃縮されるため、濃縮によるスケール析出を防止したりpH調整のためにそれぞれの半透膜ユニットの供給水に対してスケール防止剤や酸・アルカリを添加したりすることが可能である。なお、スケール防止剤添加は、その添加効果を発揮できるように、pH調整よりも上流側で実施することが好ましい。また、薬品添加の直後にはインラインミキサーを設けたり、添加口を供給水の流れに直接接触するようにするなどして添加口近傍での急激な濃度やpH変化を防止したりすることも好ましい。 In the semipermeable membrane unit, the feed water is concentrated. Therefore, scale inhibitors, acids and alkalis are added to the feed water of each semipermeable membrane unit to prevent scale precipitation due to concentration and to adjust pH. It is possible to In addition, it is preferable to implement scale inhibitor addition upstream from pH adjustment so that the addition effect can be exhibited. It is also preferable to prevent an abrupt concentration or pH change in the vicinity of the addition port by providing an in-line mixer immediately after the addition of the chemical, or by directly contacting the addition port with the flow of the supply water. .
スケール防止剤とは、溶液中の金属、金属イオンなどと錯体を形成し、金属あるいは金属塩を可溶化させるもので、有機や無機のイオン性ポリマーあるいはモノマーが使用できる。有機系のポリマーとしてはポリアクリル酸、スルホン化ポリスチレン、ポリアクリルアミド、ポリアリルアミンなどの合成ポリマーやカルボキシメチルセルロース、キトサン、アルギン酸などの天然高分子が、モノマーとしてはエチレンジアミン四酢酸などが使用できる。また、無機系のスケール防止剤としてはポリリン酸塩などが使用できる。これらのスケール防止剤の中では入手のしやすさ、溶解性など操作のしやすさ、価格の点から特にポリリン酸塩、エチレンジアミン四酢酸(EDTA)が好適に用いられる。ポリリン酸塩とはヘキサメタリン酸ナトリウムを代表とする分子内に2個以上のリン原子を有し、アルカリ金属、アルカリ土類金属とリン酸原子などにより結合した重合無機リン酸系物質をいう。代表的なポリリン酸塩としては、ピロリン酸四ナトリウム、ピロリン酸二ナトリウム、トリポリリン酸ナトリウム、テトラポリリン酸ナトリウム、ヘプタポリリン酸ナトリウム、デカポリリン酸ナトリウム、メタリン酸ナトリウム、ヘキサメタリン酸ナトリウム、およびこれらのカリウム塩などがあげられる。 The scale inhibitor is a compound that forms a complex with a metal, metal ion, or the like in a solution and solubilizes the metal or metal salt, and an organic or inorganic ionic polymer or monomer can be used. As organic polymers, synthetic polymers such as polyacrylic acid, sulfonated polystyrene, polyacrylamide, and polyallylamine, and natural polymers such as carboxymethylcellulose, chitosan, and alginic acid can be used, and ethylenediaminetetraacetic acid can be used as a monomer. Moreover, polyphosphate etc. can be used as an inorganic type scale inhibitor. Among these scale inhibitors, polyphosphate and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) are particularly preferably used from the viewpoints of availability, ease of operation such as solubility, and cost. The polyphosphate refers to a polymerized inorganic phosphate material having two or more phosphorus atoms in a molecule typified by sodium hexametaphosphate and bonded with an alkali metal, an alkaline earth metal and a phosphate atom. Typical polyphosphates include tetrasodium pyrophosphate, disodium pyrophosphate, sodium tripolyphosphate, sodium tetrapolyphosphate, sodium heptapolyphosphate, sodium decapolyphosphate, sodium metaphosphate, sodium hexametaphosphate, and potassium salts thereof. Etc.
一方、酸やアルカリとしては、硫酸や水酸化ナトリウム、水酸化カルシウムが一般的に用いられるが、塩酸、シュウ酸、水酸化カリウム、重炭酸ナトリウム、水酸化アンモニウムなどを使用することもできる。但し、海水へのスケール成分の増加を防止するためには、カルシウムやマグネシウムは使用しない方がよい。 On the other hand, sulfuric acid, sodium hydroxide, and calcium hydroxide are generally used as the acid and alkali, but hydrochloric acid, oxalic acid, potassium hydroxide, sodium bicarbonate, ammonium hydroxide, and the like can also be used. However, it is better not to use calcium or magnesium in order to prevent an increase in scale components in seawater.
ここで、第1の固液分離ユニット2に砂ろ過を用いる場合は、自然に流下する方式の重力式ろ過を適用することもできれば、加圧タンクの中に砂を充填した加圧式ろ過を適用することも可能である。充填する砂も、単一成分の砂を適用することが可能であるが、例えば、アンスラサイト、珪砂、ガーネット、軽石など、を組み合わせて、ろ過効率を高めることが可能である。精密ろ過膜や限外ろ過膜についても、特に制約はなく、平膜、中空糸膜、管状型膜、プリーツ型、その他いかなる形状のものも適宜用いることができる。膜の素材についても、特に限定されるもの、ポリアクリロニトリル、ポリフェニレンスルフォン、ポリフェニレンスルフィドスルフォン、ポリフッ化ビニリデン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスルホン、ポリビニルアルコール、酢酸セルロースや、セラミック等の無機素材を用いることができるが、原水性状によっては、劣化しやすいものがあるので注意が必要である。また、ろ過方式にしても供給水を加圧してろ過する加圧ろ過方式や透過側を吸引してろ過する吸引ろ過方式のいずれも適用可能である。
Here, when sand filtration is used for the first solid-
本発明によって、放射性物質および/または重金属を含有する海水、河川水、地下水、排水処理水などから放射性物質および/または重金属を効率的に除去でき、放流もしくは再利用可能な、安全な水を製造することが可能となる。また、放射性物質および/または重金属を濃縮等した放射性物質および/または重金属を高濃度で含有する排泥成分の処理を容易に行うことが可能となる。 According to the present invention, radioactive water and / or heavy metals can be efficiently removed from seawater, river water, groundwater, wastewater treated water, etc. containing radioactive materials and / or heavy metals, and safe water that can be discharged or reused is produced. It becomes possible to do. Further, it is possible to easily treat the waste mud component containing a radioactive substance and / or heavy metal concentrated at a high concentration.
1:原廃水貯留槽
2:第1の固液分離ユニット
3:第1の固液分離ユニット供給ポンプ
4:原廃水供給ライン
5:フミン質含有液貯留槽
6:フミン質含有液供給ポンプ
7:第1の添加剤貯留槽
8:第1の添加剤供給ポンプ
9a、9b:固液分離ユニット処理水還流ライン
10:第1の半透膜ユニット
11:第1の昇圧ポンプ
12:吸着ユニット
13:第1の半透膜ユニット濃縮水貯留槽
14:エネルギー回収ユニット
15:第2の固液分離ユニット供給ポンプ
16:第2の固液分離ユニット
17:第2の添加剤貯留槽
18:第2の添加剤供給ポンプ
19:中間水槽
20:第2の半透膜ユニット
21:第2の昇圧ポンプ
22:第2の半透膜ユニット濃縮水還流ライン
23:固液分離ユニット処理水貯留槽
24:逆洗水貯留槽
25:逆洗排水貯留槽
26;第3の固液分離ユニット
27:汚泥
28:汚泥脱水ユニット
29:脱水汚泥
30:汚泥回収水1: Raw waste water storage tank 2: First solid-liquid separation unit 3: First solid-liquid separation unit supply pump 4: Raw waste water supply line 5: Humic substance-containing liquid storage tank 6: Humic substance-containing liquid supply pump 7: 1st additive storage tank 8: 1st
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