JP4208768B2 - Method and apparatus for treating boric acid-containing waste liquid - Google Patents
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Description
本発明は、加圧水型原子炉（ＰＷＲ）等において発生するホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置に関する。 The present invention relates to a method and apparatus for treating boric acid-containing waste liquid generated in a pressurized water reactor (PWR) or the like.
加圧水型原子炉（ＰＷＲ）等において発生するホウ酸含有廃液は、放射性核種を含むホウ酸が含まれているため、最終的にはセメントなどで固化する必要がある。しかしながら、ホウ酸はセメントの固化を妨害するため、セメント中へ添加できるホウ酸量には限界がある。このため、ホウ酸含有廃液中に予め水酸化カルシウム等のカルシウム化合物を添加してホウ酸を不溶化しホウ酸カルシウムを析出させる前処理を行い、この析出物を乾燥させて粉体化し、セメント固化することにより、ホウ酸によるセメント固化の妨害作用を回避する方法が知られている。 Since the boric acid-containing waste liquid generated in a pressurized water reactor (PWR) or the like contains boric acid containing a radionuclide, it must finally be solidified with cement or the like. However, since boric acid prevents the cement from solidifying, there is a limit to the amount of boric acid that can be added to the cement. For this reason, a calcium compound such as calcium hydroxide is added in advance to the boric acid-containing waste liquid to make boric acid insoluble and to precipitate calcium borate. The precipitate is dried and pulverized to solidify the cement. Thus, a method for avoiding the hindering effect of cement solidification by boric acid is known.
しかしながら、上記の方法では、ホウ酸含有廃液の粘度が上昇し、配管内の滞留部などにホウ酸カルシウムが沈降、堆積して配管が閉塞してまうという課題があった。このため、８０℃に加熱したホウ酸含有廃液に、アルカリ金属元素化合物とアルカリ土類金属元素化合物とを添加し、この廃液を析出温度以上に保ちつつ配管内を通流させて乾燥機に供給し、乾燥処理することによって、配管内の滞留部への沈降等を抑制する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上述した改良された背景技術においても、ホウ酸含有廃液にアルカリ金属元素化合物とアルカリ土類金属元素化合物とを添加することによって廃液の粘度が上昇し、配管内の滞留部への沈降、堆積する可能性があるため、配管が閉塞してしまうという課題は以前としてあった。 Also in the improved background art described above, the viscosity of the waste liquid is increased by adding the alkali metal element compound and the alkaline earth metal element compound to the boric acid-containing waste liquid, and sedimentation and accumulation in the staying portion in the pipe are performed. Because of the possibility, there has been a problem that the pipe is blocked.
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、ホウ酸含有廃液の粘度の上昇を抑制することができ、配管の閉塞などが生じることなく、安定してホウ酸含有廃液を処理することのできるホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置を提供しようとするものである。 The present invention has been made in response to such a conventional situation, can suppress an increase in the viscosity of the boric acid-containing waste liquid, and stably treats the boric acid-containing waste liquid without causing clogging of piping. An object of the present invention is to provide a boric acid-containing waste liquid treatment method and treatment apparatus that can be used.
本発明のホウ酸含有廃液の処理方法は、セメント固化するホウ酸含有廃液を処理する方法であって、前記ホウ酸含有廃液にアルカリ金属元素化合物を添加する工程と、前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温し、アルカリ土類金属化合物を添加して撹拌する工程とを具備したことを特徴とする。 The method for treating a boric acid-containing waste liquid according to the present invention is a method for treating a boric acid-containing waste liquid that is solidified into a cement, the step of adding an alkali metal element compound to the boric acid-containing waste liquid, and the temperature of the boric acid-containing waste liquid And heating the mixture to a predetermined temperature higher than 85 ° C., adding an alkaline earth metal compound, and stirring.
また、本発明のホウ酸含有廃液の処理装置は、ホウ酸含有廃液を収容する廃液供給タンクと、前記ホウ酸含有廃液を乾燥する乾燥処理装置と、前記廃液供給タンクから前記乾燥処理装置に前記ホウ酸含有廃液を定量移送する移送機構と、を具備しセメント固化する前記ホウ酸含有廃液を処理する装置であって、前記廃液供給タンク内にアルカリ金属元素化合物を添加する装置と、前記廃液供給タンク内にアルカリ土類金属元素化合物を添加する装置と、前記廃液供給タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温する加熱機構と、前記廃液タンク内の前記ホウ酸含有廃液を撹拌する撹拌機構と、を具備したことを特徴とする。 The boric acid-containing waste liquid treatment apparatus of the present invention includes a waste liquid supply tank that contains boric acid-containing waste liquid, a drying treatment apparatus that dries the boric acid-containing waste liquid, and the waste liquid supply tank to the drying treatment apparatus. A transport mechanism for quantitatively transporting the boric acid-containing waste liquid, and an apparatus for processing the boric acid-containing waste liquid to solidify the cement, the apparatus for adding an alkali metal element compound in the waste liquid supply tank, and the waste liquid supply An apparatus for adding an alkaline earth metal element compound in the tank, a heating mechanism for raising the temperature of the boric acid-containing waste liquid in the waste liquid supply tank to a predetermined temperature higher than 85 ° C., and the boron in the waste liquid tank. And a stirring mechanism for stirring the acid-containing waste liquid.
また、本発明の他のホウ酸含有廃液の処理装置は、ホウ酸含有廃液を収容する廃液供給タンクと、前記ホウ酸含有廃液を乾燥する乾燥処理装置と、前記廃液供給タンクから前記乾燥処理装置に前記ホウ酸含有廃液を定量移送する移送機構と、を具備しセメント固化する前記ホウ酸含有廃液を処理する装置であって、前記廃液供給タンクに供給する前記ホウ酸含有廃液を前処理するための前処理タンクと、前記前処理タンク内にアルカリ金属元素化合物を添加する装置と、前記前処理タンク内にアルカリ土類金属元素化合物を添加する装置と、前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温する加熱機構と、前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液を撹拌する撹拌機構と、を具備したことを特徴とする。 In addition, another boric acid-containing waste liquid treatment apparatus according to the present invention includes a waste liquid supply tank that contains a boric acid-containing waste liquid, a drying treatment apparatus that dries the boric acid-containing waste liquid, and the drying treatment apparatus from the waste liquid supply tank. A device for processing the boric acid-containing waste liquid to be supplied to the waste liquid supply tank. A pretreatment tank, an apparatus for adding an alkali metal element compound in the pretreatment tank, an apparatus for adding an alkaline earth metal element compound in the pretreatment tank, and the boric acid content in the pretreatment tank A heating mechanism for raising the temperature of the waste liquid to a predetermined temperature higher than 85 ° C. and a stirring mechanism for stirring the boric acid-containing waste liquid in the pretreatment tank are provided.
本発明によれば、ホウ酸含有廃液の粘度の上昇を抑制することができ、配管の閉塞などが生じることなく、安定してホウ酸含有廃液を処理することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the raise of the viscosity of a boric acid containing waste liquid can be suppressed, and the boric acid containing waste liquid can be processed stably, without the obstruction | occlusion of piping etc. arising.
以下、本発明のホウ酸含有廃液の処理方法及び処理装置の詳細を実施形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the boric acid-containing waste liquid treatment method and treatment apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図１は、本発明のホウ酸含有廃液の処理方法の一実施形態の構成を示すフロー図である。同図に示すように、本実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理方法では、原子力発電所等から発生するホウ酸が主成分で、放射性ホウ酸を含むホウ酸含有廃液（１）に、アルカリ金属元素化合物（例えばＮａＯＨ）（２）を適量添加して中和した後、８５℃より高温（好ましくは８８℃〜９５℃、更に好ましくは略９０℃）に加熱（３）し、この後、アルカリ土類金属元素化合物（例えばＣａ（ＯＨ）2 ）（４）を適量添加して、所定時間（例えば３時間以上）一定撹拌（５）し、７０℃以上の温度に降温する（６）。そしてこの後、乾燥処理（７）を行い、セメント固化（８）を行う。 FIG. 1 is a flowchart showing the configuration of an embodiment of the method for treating a boric acid-containing waste liquid of the present invention. As shown in the figure, in the method for treating boric acid-containing waste liquid according to the present embodiment, boric acid generated from a nuclear power plant or the like is a main component, and the boric acid-containing waste liquid (1) containing radioactive boric acid is alkalinized. After an appropriate amount of a metal element compound (for example, NaOH) (2) is added and neutralized, it is heated (3) to a temperature higher than 85 ° C. (preferably 88 ° C. to 95 ° C., more preferably about 90 ° C.). An appropriate amount of an alkaline earth metal element compound (for example, Ca (OH) 2 ) (4) is added, and the mixture is stirred for a predetermined time (for example, 3 hours or more) (5), and the temperature is lowered to 70 ° C. or more (6). And after this, a drying process (7) is performed and cement solidification (8) is performed.
なお、アルカリ金属元素化合物としては、例えば、ナトリウムの水酸化物、硫酸化物、硝酸化物、あるいは、カリウムの水酸化物、硫酸化物、硝酸化物などを使用することができる。このアルカリ金属元素化合物の添加量は、例えばＮａＯＨの場合、好ましくは、Ｎａ／Ｂ（モル比）＝０．３〜０．４である。 Examples of alkali metal element compounds that can be used include sodium hydroxide, sulfate, and nitrate, or potassium hydroxide, sulfate, and nitrate. In the case of NaOH, for example, the amount of the alkali metal element compound added is preferably Na / B (molar ratio) = 0.3 to 0.4.
また、アルカリ土類金属元素化合物としては、例えば、カルシウムの水酸化物、硫酸化物、硝酸化物、あるいは、マグネシウムの水酸化物、硫酸化物、硝酸化物などを使用することができる。このアルカリ土類金属元素化合物の添加量は、例えばＣａ（ＯＨ）2 の場合、好ましくは、Ｃａ／Ｂ（モル比）＝０．５〜０．７である。 In addition, as the alkaline earth metal element compound, for example, calcium hydroxide, sulfate, nitrate, magnesium hydroxide, sulfate, nitrate, or the like can be used. For example, in the case of Ca (OH) 2 , the added amount of the alkaline earth metal element compound is preferably Ca / B (molar ratio) = 0.5 to 0.7.
図２は、縦軸を粘度（ｍＰａ・ｓ）、横軸を時間（ｈ）として、上記実施形態における放射性ホウ酸含有廃液（１）の加熱（２）温度と、粘度の時間的な変化の関係を調べた結果を示すものである。なお、同図において、曲線Ａは８５℃、曲線Ｂは８８℃、曲線Ｃは９０℃、曲線Ｄは９５℃の場合を示している。 In FIG. 2, the vertical axis represents the viscosity (mPa · s) and the horizontal axis represents the time (h). The result of investigating the relationship is shown. In the figure, curve A is 85 ° C, curve B is 88 ° C, curve C is 90 ° C, and curve D is 95 ° C.
同図の曲線Ａに示すように、加熱温度が８５℃の場合、一時的に粘度が３０ｍＰａ・ｓ以上に高くなるが、８５℃より高い温度、例えば、曲線Ｂに示す加熱温度が８８℃の場合、曲線Ｃに示す加熱温度が９０℃の場合、曲線Ｄに示す加熱温度が９５℃の場合のいずれも、粘度が３０ｍＰａ・ｓ以下に保たれる。このため、加熱温度は、８５℃より高温、好ましくは８８℃〜９５℃、更に好ましくは略９０℃とする。これによって、粘度が低い安定した状態で、放射性ホウ酸含有廃液（１）を乾燥処理（７）の工程に送ることができ、配管が閉塞してしまうような事態が生じることを防止することができる。なお、アルカリ土類金属元素化合物添加後の撹拌は、反応を促進しかつ粘度の上昇を抑制するために所定時間以上行うことが必要であり、３時間以上とすることが好ましい。 As shown in the curve A of the figure, when the heating temperature is 85 ° C., the viscosity is temporarily higher than 30 mPa · s, but the temperature is higher than 85 ° C., for example, the heating temperature shown in the curve B is 88 ° C. In this case, when the heating temperature indicated by the curve C is 90 ° C., the viscosity is maintained at 30 mPa · s or less in both cases where the heating temperature indicated by the curve D is 95 ° C. For this reason, heating temperature is higher than 85 degreeC, Preferably it is 88 to 95 degreeC, More preferably, you may be about 90 degreeC. As a result, the radioactive boric acid-containing waste liquid (1) can be sent to the drying process (7) in a stable state with a low viscosity, and it is possible to prevent the occurrence of a situation where the piping is blocked. it can. The stirring after addition of the alkaline earth metal element compound needs to be performed for a predetermined time or more in order to accelerate the reaction and suppress the increase in viscosity, and is preferably set to 3 hours or more.
図３は、上述したホウ酸含有廃液の処理方法を実施するためのホウ酸含有廃液の処理装置の一実施形態の構成を示すものである。同図に示すように、本実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理装置は、濃縮廃液供給タンク１１と、濃縮廃液供給ポンプ１２及びヘッドタンク１３などからなる移送機構と、乾燥処理装置（竪型薄膜乾燥機）１４とを具備している。
FIG. 3 shows a configuration of an embodiment of a boric acid-containing waste liquid treatment apparatus for carrying out the above-described boric acid-containing waste liquid treatment method. As shown in the figure, the boric acid-containing waste liquid treatment apparatus according to this embodiment includes a concentrated waste
また、濃縮廃液供給タンク１１には、中和剤であるアルカリ金属元素化合物を添加するためのアルカリ金属元素化合物添加装置１５と、アルカリ土類金属元素化合物を添加するための、添加物測定装置１６ａを有し添加量を制御するアルカリ土類金属元素化合物添加装置１６が設けられている。さらに、濃縮廃液供給タンク１１には、タンク中の液温を一定に保つ電気式加温機１７と、液温を降温させるための冷却装置１８、ベント冷却器１９、タンク中の液位を測定するための液位計２０、タンク中の液温を測定するための温度計２１、タンク中の廃液を撹拌するための機械式撹拌機２２が設けられている。なお、同図において２３，２４は流量計、２５はレベル計、２６は調整弁、２７は洗浄ラインである。
Further, the concentrated waste
上記構成のホウ酸含有廃液の処理装置では、濃縮廃液供給タンク１１にホウ酸含有濃縮廃液を収容し、アルカリ金属元素化合物添加装置１５から例えばＮａＯＨなどのアルカリ金属元素化合物を所定量添加して中和した後、電気式加温機１７によってホウ酸含有濃縮廃液を８５℃より高温（例えば９０℃）に加熱する。そして、アルカリ土類金属元素化合物添加装置１６から例えばＣａ（ＯＨ）2 などのアルカリ土類金属元素化合物を所定量添加し、機械式撹拌機２３で一定時間（３時間以上）撹拌する。しかる後、冷却装置１８によって、ホウ酸含有濃縮廃液を所定温度（例えば略７０℃）に降温する。
In the boric acid-containing waste liquid treatment apparatus having the above-described configuration, the concentrated waste
上記のような処理（難溶化処理）を行うことにより、ホウ酸含有廃液の廃液性状を安定化することができ、粘度上昇を抑制することができる。そして、この粘度上昇幅が低いホウ酸含有濃縮廃液を、濃縮廃液供給ポンプ１２及びヘッドタンク１３などにより、乾燥処理装置１４へ給液するので、配管が閉塞してしまうような事態が生じることを防止することができ、信頼性の向上を図ることができる。また、濃縮廃液供給タンク１１で、前述したホウ酸含有濃縮廃液の難溶化処理を行うことができるので、構成機器が比較的少なく、占有スペースを少なくすることができる。
By performing the above treatment (slightly solubilizing treatment), the waste liquid properties of the boric acid-containing waste liquid can be stabilized, and an increase in viscosity can be suppressed. Then, since the concentrated waste liquid containing boric acid having a low viscosity increase width is supplied to the
図４は、他の実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示すものであり、前述した実施形態に対応する部分には、同一の符号が付してある。同図に示す実施形態では、濃縮廃液供給タンク１１を２系列備えており、一方の濃縮廃液供給タンク１１でホウ酸含有濃縮廃液の難溶化処理工程を行っている間に、他方の濃縮廃液供給タンク１１では既に難溶化処理を行ったホウ酸含有濃縮廃液の給液工程を行うことができ、これによって全体的な処理時間の短縮を図ることができる。また、一方の濃縮廃液供給タンク１１のみを用いた処理も行うことができ、他方の濃縮廃液供給タンク１１のメンテナンスを行う時などに有効である。
FIG. 4 shows a configuration of a boric acid-containing waste liquid treatment apparatus according to another embodiment, and parts corresponding to the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals. In the embodiment shown in the figure, two concentrated waste
図５は、他の実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示すものであり、前述した実施形態に対応する部分には、同一の符号が付してある。同図に示す実施形態では、ヘッドタンクを介することなく、濃縮廃液供給タンク１１から、濃縮廃液供給ポンプ１２によって、直接乾燥処理装置１４に難溶化処理したホウ酸含有濃縮廃液を給液するようになっている。このため粘度上昇する前に乾燥処理装置１４における乾燥処理を行うことができる。
FIG. 5 shows a configuration of a boric acid-containing waste liquid treatment apparatus according to another embodiment, and portions corresponding to the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals. In the embodiment shown in the drawing, the boric acid-containing concentrated waste liquid that has been hardly solubilized is supplied directly from the concentrated waste
なお、この場合、乾燥処理装置１４を洗浄する乾燥機洗浄水を受け入れるための乾燥機洗浄水タンク３０、乾燥機洗浄水ポンプ３１などが設けられている。また、乾燥機洗浄水タンク３０には、ヒータ３２、温度計３３、液位計３４、機械式撹拌機３５などが設けられている。
In this case, a dryer cleaning
図６は、他の実施形態に係るホウ酸含有廃液の処理装置の構成を示すものであり、前述した実施形態に対応する部分には、同一の符号が付してある。同図に示す実施形態では、濃縮廃液供給タンク１１に、前処理タンク４０を設け、さらに、この前処理タンク４０に、アルカリ金属元素化合物添加装置１５、アルカリ土類金属元素化合物添加装置１６、電気式加温機１７、冷却装置１８、温度計４２、機械式撹拌機４３、液位計４４などを設けたものである。なお、この場合、濃縮廃液供給タンク１１には、保温装置４１が設けられている。
FIG. 6 shows a configuration of a boric acid-containing waste liquid treatment apparatus according to another embodiment, and portions corresponding to the above-described embodiments are denoted by the same reference numerals. In the embodiment shown in the figure, a
上記構成のホウ酸含有廃液の処理装置では、前処理タンク４０と、濃縮廃液供給タンク１１とを有するので、前処理（難溶化処理）工程と給液工程とをこれらによって同時に行うことができ、全体的な処理時間の短縮を図ることができる。
Since the boric acid-containing waste liquid treatment apparatus having the above-described configuration includes the
１１…濃縮廃液供給タンク、１２…濃縮廃液供給ポンプ、１３…ヘッドタンク、１４…乾燥処理装置、１５…アルカリ金属元素化合物添加装置、１６…アルカリ土類金属元素化合物添加装置、１７…電気式加温機、１８…冷却装置、１９…ベント冷却器、２０…液位計、２１…温度計、２２…機械式撹拌機。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記ホウ酸含有廃液にアルカリ金属元素化合物を添加する工程と、
前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温し、アルカリ土類金属化合物を添加して撹拌する工程と
を具備したことを特徴とするホウ酸含有廃液の処理方法。 A method for treating boric acid-containing waste liquid that solidifies into cement,
Adding an alkali metal element compound to the boric acid-containing waste liquid;
And a step of heating the boric acid-containing waste liquid to a predetermined temperature higher than 85 ° C., adding an alkaline earth metal compound, and stirring the boric acid-containing waste liquid.
前記廃液供給タンク内にアルカリ金属元素化合物を添加する装置と、
前記廃液供給タンク内にアルカリ土類金属元素化合物を添加する装置と、
前記廃液供給タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温する加熱機構と、
前記廃液タンク内の前記ホウ酸含有廃液を撹拌する撹拌機構と、
を具備したことを特徴とするホウ酸含有廃液の処理装置。 A waste liquid supply tank for storing boric acid-containing waste liquid; a drying processing apparatus for drying the boric acid-containing waste liquid; and a transfer mechanism for quantitatively transferring the boric acid-containing waste liquid from the waste liquid supply tank to the drying processing apparatus. An apparatus for treating the boric acid-containing waste liquid that solidifies and cements,
An apparatus for adding an alkali metal element compound into the waste liquid supply tank;
An apparatus for adding an alkaline earth metal element compound into the waste liquid supply tank;
A heating mechanism that raises the temperature of the boric acid-containing waste liquid in the waste liquid supply tank to a predetermined temperature higher than 85 ° C;
An agitation mechanism for agitating the boric acid-containing waste liquid in the waste liquid tank;
An apparatus for treating boric acid-containing waste liquid, comprising:
前記廃液供給タンクに供給する前記ホウ酸含有廃液を前処理するための前処理タンクと、
前記前処理タンク内にアルカリ金属元素化合物を添加する装置と、
前記前処理タンク内にアルカリ土類金属元素化合物を添加する装置と、
前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液の温度を８５℃より高い所定温度に昇温する加熱機構と、
前記前処理タンク内の前記ホウ酸含有廃液を撹拌する撹拌機構と、
を具備したことを特徴とするホウ酸含有廃液の処理装置。 A waste liquid supply tank for storing boric acid-containing waste liquid; a drying processing apparatus for drying the boric acid-containing waste liquid; and a transfer mechanism for quantitatively transferring the boric acid-containing waste liquid from the waste liquid supply tank to the drying processing apparatus. An apparatus for treating the boric acid-containing waste liquid that solidifies and cements,
A pretreatment tank for pretreating the boric acid-containing waste liquid supplied to the waste liquid supply tank;
An apparatus for adding an alkali metal element compound into the pretreatment tank;
An apparatus for adding an alkaline earth metal element compound into the pretreatment tank;
A heating mechanism for raising the temperature of the boric acid-containing waste liquid in the pretreatment tank to a predetermined temperature higher than 85 ° C;
A stirring mechanism for stirring the boric acid-containing waste liquid in the pretreatment tank;
An apparatus for treating boric acid-containing waste liquid, comprising:
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