JP2015120145A

JP2015120145A - 廃水処理装置

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Publication number: JP2015120145A
Application number: JP2014215883A
Authority: JP
Inventors: 加藤　行平; Kohei Kato; 行平加藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2013-11-22
Filing date: 2014-10-23
Publication date: 2015-07-02
Anticipated expiration: 2034-10-23
Also published as: JP5663799B1; JP2015120139A; JP5725593B1

Abstract

【課題】廃水の体積を減少させるとともに、大気中への有害物の放散の問題を生じない、かつ、処理後廃水の長期間の安全な保管と発生エネルギーの有効利用をしうる廃水処理装置を提供すること。【解決手段】廃水を処理する処理槽と、処理槽と気密状態で結合する上蓋と、上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる廃水注入孔と、上蓋に設けられ、気密状態を保つことができるゲル化剤投入孔と、上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる送風孔と、上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる排気孔とを有し、更に、取り外した処理槽を密閉しうる密閉板を有することを特徴とする廃水処理装置。【選択図】図７

Description

本発明は、一般に、放射性廃水などの廃水を処理する装置に関し、特に、廃水の容積を減じ、更に、安全に、長期間保管する装置に関する。

水分中に廃棄すべき不要な物質、特に放射性物質が混入している廃水を処理する際には、その水分を減少させ、その後に、密閉して保管することが有効である。

そのような方法の一部としては、特許文献１に記載されているように、廃水と、アクリル系重合体と多孔質土類からなるゲル化剤とを混合して、廃水をゲル化し、更に、送風手段によって水分を気化させ、体積を減少する廃水処理の技術が開示されている。

特許第５１７５３７８号

しかし、この方法によると、気化した水分（水蒸気）については、特に処理方法を規定していないため、大気中に放散することも考えられ、その際に、水蒸気とともに気化した、あるいは微粉末状態となった、有害物質（放射性物質を含む）が、大気中に浮遊する可能性があるため、大気中に有害物質が放散しない追加の方策が必要となる。更に、体積が減少した廃水を処理する方法、例えば、長期間密閉して保管する方法については示されていない。

そこで、本発明では、廃水の体積を減少させるとともに、放射性廃水の場合に処理済みの廃水を密閉して保存することができ、更に、発生する熱エネルギーを取り出すことのできる、廃水処理装置を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するための廃水処理装置であって、
廃水を処理する処理槽と、
処理槽と気密状態で結合する上蓋と、
上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる廃水注入孔と、
上蓋に設けられ、気密状態を保つことができるゲル化剤投入孔と、
上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる送風孔と、
上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる排気孔と
を有し、処理槽において、気密状態で、廃水注入孔から注入された廃水を、ゲル化剤投入孔から投入したゲル化剤によって攪拌することなくゲル化し、更に、気密状態で、ゲル化した廃水の水分を前記送風孔から前記排気孔への送風により減少させ、更に、上蓋と処理槽とが取り外し可能に構成され、取り外した処理槽に密閉板をかぶせて密閉することを特徴とする。

これにより、気密状態に保たれた本装置において、処理槽内で、廃水注入孔から注入された廃水と、ゲル化剤投入孔から投入されたゲル化剤とにより、ゲル化廃水が形成され、送風孔からの送風により、水分が気化し、気化した水蒸気が排気孔へ排気される。その際に、水分とともに微粉末状態となった有害物質も排気孔だけに導かれるため、その後の処理を適切に行うことにより大気中への放散が防止できる。更に、処理槽を上蓋から取り外し、処理槽に密閉板をかぶせて密閉することにより、特に放射性廃水の場合に、放射性物質の飛散防止、放射能の遮蔽の効果が得られる。

また、本発明は、更に、廃水処理装置であって、処理槽と上蓋との間に、処理槽及び上蓋と気密状態で脱着可能に結合する中間槽を有し、中間槽と処理槽、または、上蓋と中間槽が取り外し可能に構成され、取り外した処理槽、または、処理槽と中間槽の結合体に密閉板をかぶせて密閉することを特徴とする。これにより、装置設計の自由度が増し、容量の増減、各槽の材質の選択などに適切に対応することができる。

本発明は、更に、廃水処理装置であって、密閉板に、流体通過手段を有することを特徴とする。これによって、特に、処理槽に保存される放射性物質による熱エネルギーを、通過する流体へと熱交換することにより、有効な利用ができる。

本発明は、更に、廃水処理装置であって、上蓋に、グリコール類を投入する、グリコール投入孔を有することを特徴とする。これにより、ゲル化廃水の、水分再吸収の少ない固形化が実現できる。

本発明は、更に、廃水処理装置であって、上蓋に、有機ソーダ塩、消毒剤、香料、油吸着剤のいずれか１つ以上を投入する、添加物投入孔を有することを特徴とする。これにより、廃水の状態による適切なゲル化が実現できる。

本発明の廃水処理装置によれば、ゲル化廃水の水分を減少させる過程において気化した水蒸気及び有害物質を、気密状態で排気孔からのみ排気できるから、有害物質の大気中への放散を防止することができ、更に放射性廃水の場合に処理済みの廃水を密閉して保存することができ、発生する熱エネルギーを取り出すことができる。

本発明の一実施形態の廃水処理装置１の斜視図である。本発明の一実施形態の廃水処理装置の処理槽２の斜視図である。本発明の一実施形態の廃水処理装置の中間槽３の斜視図である。本発明の一実施形態の廃水処理装置の上蓋４の斜視図である。本発明の一実施形態の廃水処理装置の上蓋４の各孔部の断面図である。本発明の一実施形態の廃水処理装置の模式的な断面図である。本発明の一実施形態の廃水処理装置の密閉板５を含む斜視図である。本発明の一実施形態の廃水処理装置の密閉板５の平面断面図である。

添付の図面を参照しながら、本発明の実施の形態について以下に説明する。

図１は本発明の一実施形態の廃水処理装置１の斜視図である。廃水を処理する処理槽２、処理槽２の上方に、結合部分が気密状態で結合される中間槽３、中間槽３の上方に、結合部分が気密状態で結合される上蓋４を有する。

全体の寸法は、底面外周が、縦５ｍ、横５ｍ、高さは、処理槽２が０．５〜０．８ｍ、中間槽３が５ｍ、上蓋４が０．５ｍ以下程度が、輸送・保管などの観点から望ましいが、この寸法に限定されるものではなく、使用条件に対応して、より大型でも、あるいはより小型であってもよい。

図２は、本発明の一実施形態の廃水処理装置の処理槽２の斜視図である。処理槽２は、略直方体の薄肉中空容器で、上部が開放されており、上部の周囲には、中間槽３と結合するためのフランジ２１が設けられており、更に、フランジ２１には、ねじ締結のための穴部２２が、複数設けられている。

処理槽２の材質は、廃水のゲル化処理による腐蝕を防止する点から、ステンレス製が望ましいが、他の材質であっても防蝕処理がなされていれば、それでもよい。また、処理槽２内部は、後述する上蓋４の廃水注入孔４３に対応して、仕切り壁２３により４つの区画に仕切られている。なお、仕切り壁２３の最下部には、図に示すように、隣の区画と連通するように切り欠きが設けられているが、切り欠きを設けず完全に独立した区画とするようにしてもよく、運用上の観点から選択すればよい。

図３は、本発明の一実施形態の廃水処理装置の中間槽３の斜視図である。中間槽３は、略直方体の薄肉中空で、上下が開放されており、下部の周囲には、処理槽２との結合のためのフランジ３１が設けられ、フランジ３１にはねじ締結のための穴部３２が、複数設けられている。同様に、上部の周囲には、上蓋４との結合のためのフランジ３３が設けられ、フランジ３３にもねじ締結のための穴部３４が、複数設けられている。

中間槽３の材質は、ステンレス製でもよいが、処理槽２ほど腐蝕についての恐れはないため、塗装した鉄板でもよい。低価格の利点がある。

図４は、本発明の一実施形態の廃水処理装置の上蓋４の斜視図である。上蓋４は、高さの低い略直方体の薄肉中空で、下部が開放されており、下部の周囲には、中間槽３との結合のためのフランジ４１が設けられ、フランジ４１にはねじ締結のための穴部４２が、複数設けられている。

上蓋４の材質は、腐蝕防止の観点から、ステンレス製が望ましいが、他の材質であってもよい。

上蓋４の上面には、廃水注入孔４３、ゲル化剤投入孔４４が各４ヶ所、送風孔４５、排気孔４６が各２ヶ所、、更に、グリコール類投入孔４７、添加剤投入孔４８が各４ヶ所、それぞれが上蓋４の上面の対角線交点に対し、ほぼ対称位置に開けられている。

図１に示すように、処理槽２と中間槽３は、双方のフランジ２１、３１に設けられた穴部２２、３２をボルトを通し、ナットで固定することで結合する。更に、気密状態を保つために、その間にゴムパッキングを挟み込む。中間槽３と上蓋４との結合も、処理槽２と中間槽３との結合と同様の方法で行われる。なお、気密状態の結合方法はこれに限定されず、公知の方法であればそれでもよい。

図５は、本発明の一実施形態の廃水処理装置の上蓋４の各孔部の断面図である。上蓋４の上面の、廃水注入孔４３、ゲル化剤投入孔４４、送風孔４５、排気孔４６、グリコール類投入孔４７、添加剤投入孔４８の各孔部の周囲には、４個の小穴が設けられ、一方、各孔部には、フランジ付きの管４０１が挿入される。そのフランジにも同様に４個の小穴が開けられ、上蓋４の内側からそれらの小穴を通してボルト４０２を突出させ、上部のナット４０３によって締め上げて、管４０１を固定するようにする。なお、気密性を保持するため、ゴムパッキング４０４を上蓋４と管４０１のフランジ部の間に挟み込む。、ここで、管４０１からは、図示しない廃水供給源、ゲル化剤供給源、送風源、排気処理手段、グリコール類供給源、添加剤供給源へと、直接、連結されるか、あるいは、別のホースなどを介して連結される。

更に、これらの連結の経路あるいは供給源には、バルブ、弁、コック、栓、蓋などを設置して、使用中及び不使用時に、廃水処理装置１からの気体が漏れないよう、気密状態を保つようになっている。

なお、孔部と管やホースなどとの結合方法は、この方法に限定されず、孔部にフランジ様のものを溶接で固定する、あるいは、孔部に雌ねじを切り、雄ねじの継ぎ手をねじ込むなど、種々の方法があり、どの方法によってもよい。

ここで、廃水供給源としては、タンク、貯水槽などがあり、ゲル化剤供給源としては、公知の粒粒体供給機などがあり、送風源としては、送風機、ブロア、扇風機、除湿機などがあり、排気処理手段としては、水蒸気を水に戻す凝結器や、水中を通したのちに大気中に排気するす濾過器などがあり、グリコール類供給源や添加剤供給源としては、公知の液体供給装置や粉粒体供給装置が用いられる。

なお、中間槽３は、複雑な構造の上蓋４をなるべく浅く軽くし、かつ、全体の高さを確保するために設けることが好ましく、その中間槽の数は、使用される状況に応じて、１に限定されず、２以上でもよく、あるいは、省略することも可能である。その場合は、処理槽２と上蓋４とが、密閉状態で結合される。これにょると、部品点数が少なくなり、組立工数も減少できる。

次に、本発明の一実施形態の廃水処理装置の作用について説明する。図６は、本発明の一実施形態の廃水処理装置の模式的な断面図である。ここで、廃水注入孔４３、ゲル化剤投入孔４４については、飛散を少なくするため、管４０１を上蓋４から深く挿入することが望ましく、特に、廃水注入孔４３について管４０１を最も深く挿入することが更に望ましい。送風孔４５、排気孔４６については、深く挿入する必要はない。また、排気孔４６の方が開口部が広めの方が、滑らかな排気のために望ましく、特に排気孔４６については管４０１を設けなくてもよい。なお、これらの例には限定されず、使用条件により、適切な状態を選択すればよい。

ここで、まず、図２に示す処理槽２の４区画のうちのいずれかの上方のゲル化剤投入孔４４から、ゲル化剤を投入する。ゲル化剤については特許文献１に開示されている、例えばポリアクリル酸ナトリウム（架橋型が望ましい）のようなアクリル系重合体と多孔質土類から構成されるものとし、廃水中の微少物質を多孔質土類に吸着するとともに、水分をゲル化する機能を有する。

なお、廃水の状態によっては、特許文献１に詳述するように、添加剤投入孔４８から、腐敗防止のための有機ソーダ塩、殺菌のための消毒剤、防臭のための香料、油脂類が含入している場合の油吸着剤などを投入する。同時に複数の添加剤が必要であれば、添加剤投入孔４８の数をふやせばよく、添加剤が不要であれば、添加剤投入孔４８はなくてもよい。また、添加剤投入孔４８についても、管４０１を挿入し、添加剤の種類などに応じて、その挿入深さを変更できるようにしてもよい。

次に、処理槽２の、ゲル化剤を投入したのと同じ区画に、廃水注入孔４３から、廃水を注入する。すると、廃水中の微少物質が多孔質土類に吸着されるとともに、廃水がゲル化剤によりゲル状になる。

なお、廃水の処理は、図６に示すように、処理槽２の上端を超えない処理液面２４で行われるため、中間槽３の廃水による腐蝕の恐れは少ない。

次に、いずれか一方あるいは両方の送風孔４５から、特許文献１に詳述するような、温度が摂氏２０度から６０度までの間、湿度３０％以下の乾燥空気を送り込む。するとゲル化された廃水から水分が気化し、空気と混合し、いずれか一方あるいは両方の排気孔４６へと向かうことになる。同時に、水分と同じような条件で気化され、あるいは微粉末状態となった、有害物質についても、排気孔４６へ向かうこととなる。

なお、排気孔４６以外の孔部、処理槽２・中間槽３・上蓋４の間は、気密性が保持されており、それらの個所から気化した有害物質が漏れることはない。

ゲル化廃水から水分が減少すると、当初のゲル化剤の状態に近くなり、廃水をゲル化することができるようになるため、再度、廃水を廃水注入孔４３から注入すれば、ふたたび、廃水中の微少物質が多孔質土類に吸着されるとともに、廃水がゲル化剤によりゲル状となる。

その際に、必要があれば、ゲル化剤をゲル化剤投入孔４４から追加してもよい。

このようなサイクルを繰り返し、多量の廃水の中の微少物質を多孔質土類に吸着させた状態で、水分が大幅に減少させられる。

最終的に、ゲル化能力が減衰した場合には、特許文献１に開示されるように、グリコール類投入孔４７より、エチレングリコールなどのグリコール類（必要に応じて触媒として苛性ソーダや苛性カリのような無機アルカリを含むこともある）を投入して、水分の減少したゲル化廃水あるいは当初のゲル化剤の状態に近いものを、水分の再吸収をしにくい状態の固形化状態にする。すなわち、化学反応により、一部または全体に、ポリアクリル酸グリコールエステル、あるいはポリアクリル酸グリコールエーテルなどの物質が生じ、固形化状態となるものである。

次に、処理槽２の４区画のうちの別の区画において、ゲル化剤投入、廃水注入、送風のサイクルを繰り返し、グリコール類を投入して固形化状態にする操作を行う。

更に、処理槽２の第３、第４の区画に対しても、同じような操作を繰り返し、全ての区画において、作業が終了したら、処理槽２と中間槽３との結合を解き、処理槽２のみを新規な処理槽、あるいは固形物を除去した処理槽と交換し、中間槽３と、再度、結合する。

その後、処理槽２については、その内部の固形物のみ、あるいは処理槽２ごとまとめて、焼却、埋立などの次の処理を行う。なお、廃水が放射性廃水である場合は、処理槽２の内部の固形物は、高い放射線量を持っている場合もあるため、専門的な処理を行う必要があるが、廃水の状態に比べ、極めて体積が小さくなっているので、その処理も比較的容易となる。

図７は、本発明の一実施形態の廃水処理装置の密閉板５を含む斜視図であり、処理槽２にかぶせて密閉した状態を示している。ここで、密閉板５は、略直方体の密閉板本体５１とその外周のフランジ５２とからなり、フランジ５２には、処理槽２のフランジ２１に設けられた孔部に対応する孔部が設けられており、処理槽２に密閉板５をかぶせて、対応する孔部にボルト５３を貫通させ、ナット５４で締結することによって、処理槽２と密閉板５は結合される。その際に、両方のフランジの間にパッキングを配して、気密状態で密閉する。このようにすれば、密閉した状態のままで、長期間、例えば、１００年以上も保管しすることができる。

なお、密閉板５の材質は、放射線を遮蔽する観点から、厚みがあることが望ましく、また、放射線吸収力のある素材であれば、更に、望ましい。なお、密閉板５と処理槽２との結合方法はここで述べた方法に限定されず、公知の密閉結合方法であればどのようなものであってもよい。

また、密閉板本体５１は、中実の厚板状のものであってもよいが、中空の容器としてもよい。更に、その中に、流体、例えば水を通過あるいは循環させる構造としてもよい。

図８は、本発明の一実施形態の廃水処理装置の密閉板５の平面断面図であり、流体通過手段として、流体入口５５から水などの流体を流し込み、密閉板本体５１内を蛇腹のように往復する配管５７の中を通過させ、流体出口５６から流出させるようにする。なお、流体入口５５には、図示しない流体供給装置から流体を供給させ、必要に応じて、バルブ、栓などを設けてもよい。また、流体出口５６の近傍にも必要に応じて、バルブ、栓などを設けてもよく、更に、その先には、取り出した熱エネルギーを利用するための熱交換装置を設ける。熱交換装置は、周知の装置を用いればよい。更に、熱交換後の流体は、流体供給装置に戻し、循環するようにしてもよい。

このようにすれば、処理槽２において、放射性物質からの発熱がある場合に、その熱エネルギーを流体が吸収することで取り出すことができ、きわめて有用である。また、処理槽２の温度上昇を防止することもでき、更に、流体が放射線遮蔽効果を高めることも期待される。なお、流体通過手段の流体の経路については、配管５７の形状に限定されるものではなく、熱エネルギーを効率的に取り出せるものであればどのような形状であってもよい。

なお、密閉板本体５１が下部、すなわち処理槽２側に底部を有し、閉じた直方体を形成する場合は、配管以外の部分を、空気以外の流体で充填するようにしてもよい。それによって、更に、放射線遮蔽効果や温度上昇防止効果が期待できる。

また、廃水処理装置１が上蓋４と処理槽２との間に中間槽３を有する構成の場合は、処理槽２を中間槽３から取り外し可能な構造とし、取り外した処理槽２を密閉板５によって密閉すればよい。あるいは、処理槽２と中間槽３とは結合されたまま、上蓋４を取り外し可能として、処理槽２及び中間槽３の結合体を広義の処理槽として、それを密閉板５で密閉するようにしてもよい。

ここで、グリコール類投入孔４７から、グリコール類を投入して、ゲル化廃水を固形化するものとしたが、ゲル化廃水のままの方が取扱に便利であれば、グリコール類を投入しなくてもよく、その場合はグリコール類投入孔４７も不要である。

これまでの説明で、処理槽２へ、まず、ゲル化剤投入孔４４からゲル化剤を投入した後に、廃水注入孔４３から廃水を注入することとしたが、この順序は逆でもよく、あるいは、同時であってもよい。廃水やゲル化剤の状態に応じて、適宜、選択すればよい。

また、これまでの説明で、処理槽２を仕切り壁２３によって４区画に仕切り、それぞれに対応するように、上蓋４に、廃水注入孔４３、ゲル化剤投入孔４４、グリコール類投入孔４７，添加剤投入孔４８を設けるとしたが、処理槽２の仕切り壁２３による区画数は、これより多くても少なくてもよく、仕切り壁２３がなくてもよい。

また、各孔部についても、区画の数と対応しても、対応しなくてもよく、その数も、これより多くても少なくてもよい。更に、送風孔４５、排気孔４６についても、各２個ずつとしたが、それより多くても少なくてもよい。すなわち、処理槽２が単一の区画であって、そこに単一のまたは複数の廃水注入孔４３から廃水を注入するような形態でもよい。効率的に廃水処理ができれば、各部の個数はどのような数であってもよい。

なお、これまでの説明で、処理槽２内部には、廃水、ゲル化剤、グリコール類などを注入あるいは投入した後で、それらを攪拌する機構については記載されていない。通常は、ポリアクリル酸ナトリウムは、水分を、急速に、かつ、表面と内部の別なく均等に吸収するので、攪拌部は必ずしも必要としないが、廃水などの量、粘度、温度、湿度などの条件によって必要となる場合には、一つまたは複数の攪拌部を設けてもよい。攪拌部としては、公知の、攪拌翼を用いたミキサーなどを用いればよい。

１廃水処理装置
２処理槽
３中間槽
４上蓋
４３廃水注入孔
４４ゲル化剤投入孔
４５送風孔
４６排気孔
５密閉板
５１密閉板本体

Claims

廃水を処理する処理槽と、
前記処理槽と気密状態で結合する上蓋と、
前記上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる廃水注入孔と、
前記上蓋に設けられ、気密状態を保つことができるゲル化剤投入孔と、
前記上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる送風孔と、
前記上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる排気孔と
を有し、前記処理槽において、気密状態で、前記廃水注入孔から注入された廃水を、前記ゲル化剤投入孔から投入したゲル化剤によって攪拌することなくゲル化し、更に、気密状態で、前記ゲル化した廃水の水分を前記送風孔から前記排気孔への送風により減少させ、更に、前記上蓋と前記処理槽とが取り外し可能に構成され、取り外した前記処理槽に密閉板をかぶせて密閉することを特徴とする廃水処理装置。
廃水を処理する処理槽と、
前記処理槽と気密状態で結合する中間槽と、
前記中間槽と気密状態で結合する上蓋と、
前記上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる廃水注入孔と、
前記上蓋に設けられ、気密状態を保つことができるゲル化剤投入孔と、
前記上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる送風孔と、
前記上蓋に設けられ、気密状態を保つことができる排気孔と
を有し、前記処理槽において、気密状態で、前記廃水注入孔から注入された廃水を、前記ゲル化剤投入孔から投入したゲル化剤によって攪拌することなくゲル化し、更に、気密状態で、前記ゲル化した廃水の水分を前記送風孔から前記排気孔への送風により減少させ、更に、前記中間槽と前記処理槽、または、前記上蓋と前記中間槽が取り外し可能に構成され、取り外した前記処理槽、または、前記処理槽と前記中間槽の結合体に密閉板をかぶせて密閉することを特徴とする廃水処理装置。
請求項１または請求項２に記載の廃水処理装置であって、前記密閉板に、流体通過手段を有することを特徴とする廃水処理装置。
請求項１または請求項２に記載の廃水処理装置であって、前記上蓋に、グリコール類を投入する、グリコール投入孔を有することを特徴とする廃水処理装置。
請求項１または請求項２に記載の廃水処理装置であって、前記上蓋に、有機ソーダ塩、消毒剤、香料、油吸着剤のいずれか１つ以上を投入する、添加物投入孔を有することを特徴とする廃水処理装置。