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JP6600219B2 - Hazardous substance extraction equipment - Google Patents
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Description

本発明は、焼却飛灰などの被処理物中に含まれる、放射性物質などの有害物質の抽出装置及び抽出方法に関する。   The present invention relates to an extraction apparatus and extraction method for harmful substances such as radioactive substances contained in an object to be treated such as incineration fly ash.

東日本大震災における原子力発電所の事故の影響で、大量の放射性セシウムが拡散した。そして、震災により発生した瓦礫(震災瓦礫)を焼却処分する際に、瓦礫に高濃度の放射性セシウムが含まれている場合、その取り扱いが問題となっている。   A large amount of radioactive cesium diffused due to the nuclear power plant accident caused by the Great East Japan Earthquake. When the rubble generated by the earthquake (earthquake rubble) is incinerated, the handling of the rubble contains a high concentration of radioactive cesium.

すなわち、高濃度の放射性セシウムが含まれている震災瓦礫を焼却処分すると、高濃度の放射性セシウムを含有する焼却灰が発生する。一方、特別法により定められている放射線量の基準値8,000Bq/kgを超える焼却灰は、埋め立て処理することができない。しかし、実際に震災瓦礫を焼却処分して発生する焼却灰の放射線量は、その基準値を超えるものが多く、その処理をどうするか、保管場所をどのように確保するか、といった深刻な問題が生じている。   That is, incineration ash containing high-concentration radioactive cesium is generated when the earthquake debris containing high-concentration radioactive cesium is incinerated. On the other hand, incineration ash exceeding the reference value of 8,000 Bq / kg for the radiation dose determined by the special law cannot be landfilled. However, the amount of radiation of incineration ash generated by incineration of earthquake debris actually exceeds the standard value, and serious problems such as how to handle it and how to secure storage space Has occurred.

なお、特許文献1には放射性廃棄物の処理方法および装置が開示されているが、放射性廃棄物をセメントで固化処理するものであり、大量の震災瓦礫の安全な処理には向いていない。   In addition, although the processing method and apparatus of a radioactive waste are disclosed by patent document 1, the radioactive waste is solidified with cement and is not suitable for the safe processing of a large amount of earthquake rubble.

焼却灰は主灰と飛灰に分類されるが、放射性セシウムが含まれる震災瓦礫を焼却処分した場合、主灰よりも飛灰の方に多くの放射性セシウムが含まれている。そこで、特許文献2には、焼却飛灰中に含まれる放射性物質を効率良く抽出するための装置と方法が提案されている。しかし、これはヒーター式の抽出方法により飛灰中の放射性セシウムを抽出するものであり、少量の焼却飛灰を処理する場合には焼却飛灰中に含まれる放射性物質を効率良く抽出することができるものの、大量の焼却飛灰の処理には不向きであった。   Incinerated ash is classified into main ash and fly ash, but when the earthquake rubble containing radioactive cesium is incinerated, more radioactive cesium is contained in the fly ash than in the main ash. Therefore, Patent Document 2 proposes an apparatus and method for efficiently extracting radioactive substances contained in incineration fly ash. However, this is a method of extracting radioactive cesium in fly ash by a heater-type extraction method, and when treating a small amount of incineration fly ash, it is possible to efficiently extract radioactive substances contained in incineration fly ash. Although it was possible, it was unsuitable for processing a large amount of incinerated fly ash.

特開平9−101398号公報JP-A-9-101398 特開2014−16336号公報JP 2014-16336 A

そこで、本発明は、焼却飛灰などの被処理物中に含まれる、放射性物質などの有害物質を効率良く短時間で抽出し、大量の被処理物を安全に埋め立て処分することを可能とする、有害物質の抽出装置及び抽出方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention makes it possible to efficiently extract harmful substances such as radioactive substances contained in the processing object such as incineration fly ash in a short time, and to safely dispose of a large amount of the processing object. An object of the present invention is to provide an extraction apparatus and extraction method for harmful substances.

本発明の有害物質の抽出装置は、被処理物から有害物質を抽出する抽出手段を備え、この抽出手段は、水蒸気又は熱水が流通可能な複数の抽出反応器と、被処理物を収容し前記抽出反応器の内部に収容されるカートリッジとを備え、被処理物に水蒸気のみ、熱水のみ、又は水蒸気と熱水の両方のいずれかを選択して供給可能に構成されるとともに、前記抽出反応器に加熱手段が設けられ、前記抽出反応器のジャケットに加熱用の蒸気が供給されるように構成されたことを特徴とする The hazardous substance extraction apparatus according to the present invention includes an extraction means for extracting a harmful substance from an object to be processed. The extraction means contains a plurality of extraction reactors through which water vapor or hot water can circulate, and an object to be processed. A cartridge housed in the extraction reactor, and configured to be able to select and supply only steam, hot water, or both steam and hot water to the object to be treated. A heating means is provided in the reactor, and a heating steam is supplied to a jacket of the extraction reactor .

本発明の有害物質の抽出装置によれば、被処理物から有害物質を抽出する抽出手段を備え、この抽出手段は、被処理物に水蒸気又は熱水を供給可能に構成されたことにより、焼却飛灰などの被処理物中に含まれる放射性物質などの有害物質を効率良く短時間で抽出することができる。   According to the hazardous substance extraction apparatus of the present invention, the extraction means for extracting the harmful substance from the object to be treated is provided, and the extraction means is configured to be able to supply water vapor or hot water to the object to be treated, thereby incineration. It is possible to efficiently extract harmful substances such as radioactive substances contained in the processing object such as fly ash in a short time.

また、前記抽出手段は、水蒸気又は熱水が流通可能な複数の抽出反応器を備えたので、複数の抽出反応器を交替で用いることにより抽出装置の連続運転が可能となる。   Further, since the extraction means includes a plurality of extraction reactors through which water vapor or hot water can flow, the extraction apparatus can be continuously operated by using a plurality of extraction reactors alternately.

また、前記抽出手段は、被処理物を収容し前記抽出反応器の内部に収容されるカートリッジを備えたので、抽出反応器への被処理物の収容と離脱が容易となる In addition, since the extraction means includes a cartridge that accommodates the object to be treated and is accommodated in the extraction reactor, the object to be treated can be easily stored and removed from the extraction reactor .

本発明の有害物質の抽出装置の一実施例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows one Example of the extraction apparatus of the harmful substance of this invention. 水熱処理により放射性物質が焼却飛灰から分離されるメカニズムを示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the mechanism in which a radioactive substance is isolate | separated from incineration fly ash by hydrothermal treatment. 抽出実験の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of extraction experiment. 本発明の有害物質の抽出装置の別の実施例を示すフロー図である。It is a flowchart which shows another Example of the extraction apparatus of the harmful | toxic substance of this invention.

本発明の有害物質の抽出装置は、被処理物を水蒸気抽出又は熱水抽出することによって、被処理物中に含まれる有害物質を効率良く短時間で抽出することを可能とするものである。なお、本発明が対象とする有害物質は、放射性物質、リン、ホウ素、重金属やこれらの塩などであり、特定の物質に限定されるものではない。また、放射性物質は、セシウム134、セシウム137などの放射性セシウムが代表的なものであるが、特定の放射性物質に限定されるものではない。   The hazardous substance extraction apparatus of the present invention can extract a hazardous substance contained in a treatment object efficiently and in a short time by subjecting the treatment object to steam extraction or hot water extraction. The harmful substances targeted by the present invention are radioactive substances, phosphorus, boron, heavy metals and their salts, and are not limited to specific substances. The radioactive material is typically radioactive cesium such as cesium 134 and cesium 137, but is not limited to a specific radioactive material.

以下、添付した図面を参照しながら本発明の有害物質の抽出装置について具体的に説明する。   Hereinafter, the hazardous substance extraction apparatus of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

はじめに、本実施例の有害物質の抽出装置の構成について説明する。なお、以下、有害物質として放射性物質、被処理物として放射性物質を含む焼却飛灰を例にとって説明するが、本実施例の有害物質の抽出装置は、放射性物質以外の有害物質や、焼却飛灰以外の被処理物、例えば、汚泥、土壌などにも適用可能である。   First, the configuration of the hazardous substance extraction apparatus of this embodiment will be described. In the following description, incineration fly ash containing radioactive substances as hazardous substances and radioactive substances as objects to be treated will be described as an example.However, the hazardous substance extraction apparatus of this embodiment uses hazardous substances other than radioactive substances and incineration fly ash. It can also be applied to non-treated objects such as sludge and soil.

本実施例の有害物質の抽出装置のフローを示す図1において、1は第一の反応器、2は第二の反応器である。これら第一の反応器1と第二の反応器2は縦型の略円筒形状をなし、中空となっている。そして、第一の反応器1と第二の反応器2には、焼却飛灰を収容したカートリッジ3,4,5が収容されるようになっている。   In FIG. 1 showing the flow of the harmful substance extraction apparatus of this embodiment, 1 is a first reactor, and 2 is a second reactor. The first reactor 1 and the second reactor 2 have a vertical and substantially cylindrical shape and are hollow. In the first reactor 1 and the second reactor 2, cartridges 3, 4, and 5 containing incinerated fly ash are accommodated.

カートリッジ3,4,5は、それぞれキャリアー6,7,8によって吊り下げられ、第一の反応器1と第二の反応器2の内外に運搬可能に構成されている。また、カートリッジ3,4,5は、焼却飛灰を保持するとともに、内外に水蒸気が流通可能に構成されている。これら第一の反応器1、第二の反応器2、カートリッジ3,4,5、キャリアー6,7,8により、抽出手段が構成されている。   The cartridges 3, 4, and 5 are suspended by carriers 6, 7, and 8, respectively, and are configured to be able to be transported into and out of the first reactor 1 and the second reactor 2. The cartridges 3, 4, and 5 are configured to hold incinerated fly ash and allow water vapor to flow inside and outside. These first reactor 1, second reactor 2, cartridges 3, 4, 5 and carriers 6, 7, 8 constitute an extraction means.

また、第一の反応器1と第二の反応器2の側面には、ボイラー11がそれぞれ配管12,13を介して接続しており、ボイラー11から第一の反応器1と第二の反応器2に水蒸気が供給されるようになっている。ボイラー11には、水の貯槽14が送液ポンプ15を介して接続し、燃料タンク16が燃料ポンプ17を介して接続し、燃料の燃焼用の空気を供給する空気ファン18と、燃焼により発生するガスを排気する排気ライン19が接続している。また、配管12,13との接続部には、減圧弁20が設けられている。これらボイラー11、配管12,13、貯槽14、送液ポンプ15、燃料タンク16、燃料ポンプ17、空気ファン18、排気ライン19、減圧弁20により、水蒸気供給手段が構成されている。   In addition, boilers 11 are connected to the side surfaces of the first reactor 1 and the second reactor 2 via pipes 12 and 13, respectively, from the boiler 11 to the first reactor 1 and the second reaction. Steam is supplied to the vessel 2. A water storage tank 14 is connected to the boiler 11 via a liquid feed pump 15, a fuel tank 16 is connected via a fuel pump 17, and an air fan 18 that supplies air for fuel combustion is generated by combustion. An exhaust line 19 for exhausting the gas to be connected is connected. Further, a pressure reducing valve 20 is provided at a connection portion with the pipes 12 and 13. The boiler 11, the pipes 12 and 13, the storage tank 14, the liquid feed pump 15, the fuel tank 16, the fuel pump 17, the air fan 18, the exhaust line 19, and the pressure reducing valve 20 constitute a water vapor supply means.

また、第一の反応器1と第二の反応器2の内部において、カートリッジ3,4,5の下方に水蒸気が凝縮して生じた熱水を滞留させるための空間が設けられ、焼却飛灰が熱水に浸漬されない条件での運転も可能になっている。   Further, inside the first reactor 1 and the second reactor 2, a space is provided below the cartridges 3, 4 and 5 for retaining hot water generated by condensation of water vapor, and incineration fly ash It is also possible to operate under the condition that is not immersed in hot water.

一方、第一の反応器1と第二の反応器2の底部には、冷却器31がそれぞれ配管32,33を介して接続しており、第一の反応器1と第二の反応器2から排出された水又は水蒸気が冷却されるようになっている。冷却器31には、冷却器31で冷却された水を受ける受器34が接続している。これら冷却器31、配管32,33、受器34により、冷却手段が構成されている。そして、受器34は、図示しない吸着手段に接続し、受器34内の水は吸着手段に送られ、水に溶解した放射性物質は吸着手段によって吸着分離されるようになっている。なお、吸着手段は、特定のものに限定されず、例えば、放射性物質を吸着する吸着剤が充填されたカラムにより構成することができる。   On the other hand, a cooler 31 is connected to the bottoms of the first reactor 1 and the second reactor 2 via pipes 32 and 33, respectively, and the first reactor 1 and the second reactor 2 are connected. The water or steam discharged from the water is cooled. The cooler 31 is connected to a receiver 34 that receives the water cooled by the cooler 31. The cooler 31, the pipes 32 and 33, and the receiver 34 constitute a cooling means. The receiver 34 is connected to an adsorption means (not shown). The water in the receiver 34 is sent to the adsorption means, and the radioactive substance dissolved in water is adsorbed and separated by the adsorption means. In addition, an adsorption | suction means is not limited to a specific thing, For example, it can comprise with the column with which the adsorbent which adsorb | sucks a radioactive substance was packed.

つぎに、本実施例の有害物質の抽出装置の作用効果について説明する。   Next, the function and effect of the harmful substance extraction apparatus of this embodiment will be described.

ボイラー11において、貯槽14から送液ポンプ15により水が供給されるとともに、燃料タンク16から燃料ポンプ17により燃料が供給される。燃料を燃焼させるための空気は、空気ファン18から供給される。そして、燃料の燃焼熱により水が加熱され、水蒸気が発生する
。燃料の燃焼により発生するガスは、排気ライン19から排気される。また、水蒸気の圧力は、減圧弁20により所定の圧力以下に調整される。
In the boiler 11, water is supplied from the storage tank 14 by the liquid feed pump 15, and fuel is supplied from the fuel tank 16 by the fuel pump 17. Air for burning the fuel is supplied from an air fan 18. Then, water is heated by the combustion heat of the fuel, and steam is generated. The gas generated by the combustion of the fuel is exhausted from the exhaust line 19. Further, the pressure of the water vapor is adjusted to a predetermined pressure or less by the pressure reducing valve 20.

一方、カートリッジ3に放射性物質を含む焼却飛灰が収容され、カートリッジ3は第一の反応器1に収容される。そして、ボイラー11から配管12を経由して第一の反応器1に水蒸気が供給される。第一の反応器1内では、カートリッジ3に収容された焼却飛灰に、ボイラー11から供給された水蒸気又はこの水蒸気が凝縮して生じた熱水が作用して、焼却飛灰に含まれる放射性物質が抽出される。この水蒸気を供給することにより行われる水熱処理により、放射性物質は焼却飛灰から分離される。   On the other hand, incinerated fly ash containing radioactive material is accommodated in the cartridge 3, and the cartridge 3 is accommodated in the first reactor 1. Then, steam is supplied from the boiler 11 to the first reactor 1 via the pipe 12. In the first reactor 1, the steam supplied from the boiler 11 or the hot water generated by the condensation of the steam acts on the incinerated fly ash contained in the cartridge 3, and the radioactive material contained in the incinerated fly ash. Material is extracted. The radioactive material is separated from the incineration fly ash by the hydrothermal treatment performed by supplying the water vapor.

ここで、一般に、水熱処理は、高温高圧下の水の特異的な化学反応により化学合成、結晶成長などの様々な分野で用いられる手法であり、260℃、4.5MPaの亜臨界状態で行われることが多い。これに対し、本実施例では、より温和な条件(例えば150〜200℃、1.0〜1.5MPa)で水熱反応を水蒸気雰囲気下において行い、焼却飛灰から放射性物質を水へ抽出するものである。   Here, in general, hydrothermal treatment is a technique used in various fields such as chemical synthesis and crystal growth by specific chemical reaction of water under high temperature and high pressure, and is performed in a subcritical state of 260 ° C. and 4.5 MPa. Often. On the other hand, in a present Example, a hydrothermal reaction is performed in water vapor | steam atmosphere on milder conditions (for example, 150-200 degreeC, 1.0-1.5 MPa), and a radioactive substance is extracted to water from incineration fly ash. Is.

図2に放射性物質が放射性セシウムである場合を例にとって、本実施例の水熱処理により放射性物質が焼却飛灰から分離されるメカニズムを従来の水洗浄と比較して示す。水洗浄では、塩化カルシウム、塩化ナトリウムなど処理温度で溶解度を持つ水溶成分の溶解に伴って放射性セシウムが脱離するが、強固に焼却飛灰に吸着した放射性セシウムは水へ抽出できない。一方、本実施例の水熱処理によれば、焼却飛灰のSi−O系構造が変化するため、塩化カルシウム、塩化ナトリウムなどの水溶成分の溶解に伴って脱離する放射性セシウムに加えて、焼却飛灰に強く吸着した放射性セシウムの抽出が可能である。なお、水熱処理後の焼却飛灰の構造変化はXRD測定により確認することができ、未処理の焼却飛灰において確認されるナトリウム塩の結晶ピークは水熱処理後では消失する一方、水熱処理後では処理前には存在しない結晶ピークが観測される。   FIG. 2 shows an example of the case where the radioactive substance is radioactive cesium, and shows the mechanism by which the radioactive substance is separated from the incineration fly ash by the hydrothermal treatment of this embodiment in comparison with the conventional water cleaning. In washing with water, radioactive cesium is released with the dissolution of water-soluble components such as calcium chloride and sodium chloride that are soluble at the treatment temperature, but the radioactive cesium strongly adsorbed on the incineration fly ash cannot be extracted into water. On the other hand, according to the hydrothermal treatment of this example, the Si—O-based structure of the incineration fly ash changes, so in addition to radioactive cesium that is desorbed along with dissolution of water-soluble components such as calcium chloride and sodium chloride, incineration Extraction of radioactive cesium strongly adsorbed to fly ash is possible. The structural change of incinerated fly ash after hydrothermal treatment can be confirmed by XRD measurement. The sodium salt crystal peak confirmed in untreated incinerated fly ash disappears after hydrothermal treatment, but after hydrothermal treatment. A non-existing crystal peak is observed before treatment.

図1に戻ると、冷却器31では、第一の反応器1から配管32を経由して排出された水と水蒸気が冷却され、冷却器31で冷却された水は受器34に導かれる。受器34の水は、図示しない吸着手段に送られ、水に溶解した放射性物質は吸着手段によって吸着分離される。   Returning to FIG. 1, in the cooler 31, water and water vapor discharged from the first reactor 1 via the pipe 32 are cooled, and the water cooled in the cooler 31 is guided to the receiver 34. The water in the receiver 34 is sent to an adsorption means (not shown), and the radioactive substance dissolved in the water is adsorbed and separated by the adsorption means.

第一の反応器1における水熱処理が完了する前までに、カートリッジ4に放射性物質を含む焼却飛灰が収容され、カートリッジ4は第二の反応器2に収容される。そして、第一の反応器1において焼却飛灰の放射性物質の水熱処理が完了すると、第二の反応器2において水熱処理が開始される。ボイラー11からの水蒸気の流路は、配管12から配管13に切り替えられ、冷却器31への水蒸気の流路は、配管32から配管33に切り替えられる。   Before the hydrothermal treatment in the first reactor 1 is completed, the incinerated fly ash containing the radioactive substance is accommodated in the cartridge 4, and the cartridge 4 is accommodated in the second reactor 2. When the hydrothermal treatment of the radioactive material of the incinerated fly ash is completed in the first reactor 1, the hydrothermal treatment is started in the second reactor 2. The flow path of water vapor from the boiler 11 is switched from the pipe 12 to the pipe 13, and the flow path of water vapor to the cooler 31 is switched from the pipe 32 to the pipe 33.

第二の反応器2における水熱処理が完了する前までに、第一の反応器1のカートリッジ3は、放射性物質を含む焼却飛灰が収容された新たなカートリッジ5と交換される。そして、第二の反応器2において焼却飛灰の放射性物質の水熱処理が完了すると、第一の反応器1において水熱処理が開始される。   Before the hydrothermal treatment in the second reactor 2 is completed, the cartridge 3 of the first reactor 1 is replaced with a new cartridge 5 containing incinerated fly ash containing radioactive substances. When the hydrothermal treatment of the incinerated fly ash radioactive material is completed in the second reactor 2, the hydrothermal treatment is started in the first reactor 1.

なお、カートリッジ3,4,5は、それぞれキャリアー6,7,8によって吊り下げられ、第一の反応器1と第二の反応器2の内外に運搬される。   The cartridges 3, 4, 5 are suspended by carriers 6, 7, 8, respectively, and are transported into and out of the first reactor 1 and the second reactor 2.

このように、第一の反応器1と第二の反応器2を切り替えることにより、連続して水熱処理を行うことができる。   In this way, by performing switching between the first reactor 1 and the second reactor 2, hydrothermal treatment can be performed continuously.

以上のように、本実施例の有害物質の抽出装置によれば、被処理物としての焼却飛灰から有害物質としての放射性物質を抽出する抽出手段としての第一の反応器1、第二の反応器2、カートリッジ3,4,5を備え、この抽出手段は、被処理物としての焼却飛灰に水蒸気を供給可能に構成されたことにより、被処理物としての焼却飛灰中に含まれる有害物質としての放射性物質を効率良く短時間で抽出することができる。   As described above, according to the hazardous substance extraction apparatus of the present embodiment, the first reactor 1 as the extraction means for extracting the radioactive substance as the harmful substance from the incinerated fly ash as the object to be treated, the second reactor 1 Reactor 2 and cartridges 3, 4 and 5 are provided, and this extraction means is configured to be able to supply water vapor to incineration fly ash as the object to be treated, so that it is included in the incineration fly ash as the object to be treated. It is possible to efficiently extract radioactive substances as harmful substances in a short time.

また、前記抽出手段は、水蒸気が流通可能な複数の抽出反応器としての第一の反応器1と第二の反応器2を備えたので、複数の抽出反応器を交替で用いることにより抽出装置の連続運転が可能となる。   Moreover, since the said extraction means was equipped with the 1st reactor 1 and the 2nd reactor 2 as a some extraction reactor which can distribute | circulate water vapor | steam, an extraction apparatus can be used by using several extraction reactors by turns. Can be operated continuously.

また、前記抽出手段は、被処理物としての焼却飛灰を収容し前記抽出反応器としての第一の反応器1と第二の反応器2の内部に収容されるカートリッジ3,4,5を備えたので、抽出反応器への被処理物としての焼却飛灰の収容と離脱が容易となる。   The extraction means includes cartridges 3, 4, and 5 that contain incinerated fly ash as an object to be processed and are accommodated inside the first reactor 1 and the second reactor 2 as the extraction reactor. Since it was provided, the incineration fly ash as an object to be treated in the extraction reactor can be easily accommodated and detached.

本実施例の有害物質の抽出方法によれば、被処理物としての焼却飛灰に水蒸気を供給する工程を含むことにより、被処理物としての焼却飛灰中に含まれる有害物質としての放射性物質を効率良く短時間で抽出することができる。また、水蒸気を用いて被処理物としての焼却飛灰を処理することにより、処理後に被処理物としての焼却飛灰を脱水する必要がない。さらに、水蒸気を用いて処理することから、塊(例えば大きさ1〜10cm)の凝固した被処理物としての焼却飛灰を予め粉砕しておく必要もない。   According to the hazardous substance extraction method of the present embodiment, a radioactive substance as a hazardous substance contained in the incinerated fly ash as the object to be treated is obtained by including a step of supplying water vapor to the incinerated fly ash as the object to be treated. Can be extracted efficiently in a short time. In addition, by treating the incineration fly ash as the object to be treated with water vapor, it is not necessary to dehydrate the incinerated fly ash as the object to be treated after the treatment. Furthermore, since it processes using water vapor | steam, it is not necessary to grind | pulverize the incineration fly ash as a to-be-processed object which the lump (for example, magnitude | size 1-10 cm) solidified beforehand.

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。   In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation implementation is possible.

図1に示す構成のパイロットプラントを建設して実証実験を行った。水蒸気は、貫流式小型高圧蒸気ボイラー(2MPa、80kg/H)を用いて供給した。また、反応器の内部の温度は、減圧弁により調節した。   A pilot plant having the configuration shown in FIG. Water vapor was supplied using a once-through small high-pressure steam boiler (2 MPa, 80 kg / H). The temperature inside the reactor was adjusted by a pressure reducing valve.

福島県下のA市及びB市の焼却施設の実飛灰を用いて抽出実験を行った。ここで、放射性セシウム残留率は放射性セシウム残留率[%]=(未処理飛灰の放射性Cs濃度/処理後の放射性Cs濃度)×100で計算した。   An extraction experiment was conducted using actual fly ash from incineration facilities in A city and B city under Fukushima Prefecture. Here, the radioactive cesium residual rate was calculated by the following formula: radioactive cesium residual rate [%] = (radioactive Cs concentration of untreated fly ash / radioactive Cs concentration after treatment) × 100.

A市の実飛灰は福島県内の焼却施設(流動床式)から平成24年5月に発生した焼却飛灰であり、重金属の溶出を防ぐためキレート処理が施されている。放射性セシウムを含む焼却飛灰を200℃(1.5MPa)、2hrで処理を行った結果、放射性セシウム濃度5100Bq/kg(Cs134、Cs137合算)が309Bq/kgまで減少した。このときの放射性セシウム残留率は6%であった。   The actual fly ash of City A is incineration fly ash generated in May 2012 from an incineration facility (fluidized bed type) in Fukushima Prefecture, and is chelated to prevent elution of heavy metals. As a result of treating incinerated fly ash containing radioactive cesium at 200 ° C. (1.5 MPa) for 2 hours, the concentration of radioactive cesium 5100 Bq / kg (Cs134, Cs137 combined) decreased to 309 Bq / kg. At this time, the residual ratio of radioactive cesium was 6%.

B市の実飛灰は、A市よりも放射性セシウム濃度が高く、5910Bq/kgであった。A市の焼却飛灰と同様の条件で、B市の焼却飛灰を処理した結果、放射性セシウム残留率は17%であった。また、比較のため、B市の焼却飛灰を用いて従来の抽出方法を用いて抽出実験を行った。それらの結果を図3に示す。水洗浄した場合の放射性セシウム残留率は60%であり、シュウ酸、木酢酸、又は超音波を用いて処理した場合の放射性セシウム残留率は、いずれも60%以上であった。本発明の方法によれば、放射性セシウム濃度が高く水洗浄の効果が低い焼却飛灰に対しても、効率良く放射性セシウムを除去することができることが確認された。   The actual fly ash of B city had a higher radioactive cesium concentration than A city, which was 5910 Bq / kg. As a result of treating the incineration fly ash of B city under the same conditions as the incineration fly ash of A city, the radioactive cesium residual rate was 17%. For comparison, an extraction experiment was conducted using the conventional extraction method using the incineration fly ash of City B. The results are shown in FIG. The radioactive cesium residual rate when washed with water was 60%, and the radioactive cesium residual rate when treated with oxalic acid, phytoacetic acid, or ultrasonic waves was 60% or more. According to the method of the present invention, it was confirmed that radioactive cesium can be efficiently removed even for incinerated fly ash having a high concentration of radioactive cesium and a low water washing effect.

図4に本発明の有害物質の抽出装置の別の実施例のフローを示す。なお、図1に示す実施例と同じ部分には同じ符号を付し、その詳細な説明は省略する。   FIG. 4 shows a flow of another embodiment of the hazardous substance extraction apparatus of the present invention. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the same part as the Example shown in FIG. 1, and the detailed description is abbreviate | omitted.

この実施例においては、図1に示す実施例の構成に加え、熱水供給手段から熱水が第一及び第二の反応器1,2へ供給可能に構成されている。   In this embodiment, in addition to the configuration of the embodiment shown in FIG. 1, hot water can be supplied from the hot water supply means to the first and second reactors 1 and 2.

以下、熱水供給手段について説明する。   Hereinafter, the hot water supply means will be described.

熱水供給手段は、熱水槽41を備えており、この熱水槽41には、ボイラー11からの蒸気を取り入れるための蒸気入口弁42が設けられている。そして、蒸気入口弁42から取り入れられた蒸気により熱水槽41中の水が加熱されて熱水が製造されるようになっている。また、熱水槽41には、熱水出口元弁43が設けられており、熱水槽41から配管44,45を経由し、第一及び第二の反応器1,2の上部にそれぞれ設けられた熱水入口弁46,47を通じて、第一及び第二の反応器1,2に熱水が供給されるようになっている。   The hot water supply means includes a hot water tank 41, and the hot water tank 41 is provided with a steam inlet valve 42 for taking in steam from the boiler 11. And the water in the hot water tank 41 is heated by the steam taken in from the steam inlet valve 42 to produce hot water. Further, the hot water tank 41 is provided with a hot water outlet main valve 43, which is provided from the hot water tank 41 via the pipes 44 and 45 and above the first and second reactors 1 and 2, respectively. Hot water is supplied to the first and second reactors 1 and 2 through hot water inlet valves 46 and 47.

また、熱水槽41には、均圧元弁48が設けられ、この均圧元弁48は配管49,50を経由して、第一及び第二の反応器1,2の上部にそれぞれ設けられた均圧弁51,52に接続している。また、均圧元弁48と均圧弁51,52を接続する配管49,50には、空気抜き弁53が接続している。これにより、熱水槽41の圧力と、第一及び第二の反応器1,2における熱水の圧力が、それぞれ略一定に保たれるようになっている。   Further, the hot water tank 41 is provided with a pressure equalizing original valve 48, and this pressure equalizing original valve 48 is provided above the first and second reactors 1 and 2 via pipes 49 and 50, respectively. The pressure equalizing valves 51 and 52 are connected. An air vent valve 53 is connected to the pipes 49 and 50 connecting the pressure equalizing source valve 48 and the pressure equalizing valves 51 and 52. Thereby, the pressure of the hot water tank 41 and the pressure of the hot water in the first and second reactors 1 and 2 are kept substantially constant, respectively.

このほか、熱水槽41には、液面計54と、複数の温度計55,56が設けられている。貯水槽57からは熱水槽41へ水が供給されるようになっている。また、ボイラー11から熱水槽41の内部に設けられた蒸気管58へ、加熱用の蒸気が供給されるようになっている。   In addition, the hot water tank 41 is provided with a liquid level meter 54 and a plurality of thermometers 55 and 56. Water is supplied from the water storage tank 57 to the hot water tank 41. In addition, heating steam is supplied from the boiler 11 to a steam pipe 58 provided in the hot water tank 41.

また、この実施例においては、図1に示す実施例の構成に加え、第一及び第二の反応器1,2に加熱手段が設けられている。すなわち、ボイラー11から配管61,62を経由して、第一及び第二の反応器1,2の下部にそれぞれ設けられた蒸気入口弁63,64を通じて、第一及び第二の反応器1,2に加熱用の蒸気が供給されるようになっている。なお、この加熱用の蒸気は、第一及び第二の反応器1,2のジャケットに供給され、カートリッジ3,4が収容された第一及び第二の反応器1,2の内部には供給されないようになっている。   In this embodiment, in addition to the configuration of the embodiment shown in FIG. 1, the first and second reactors 1 and 2 are provided with heating means. That is, from the boiler 11 via the pipes 61 and 62, through the steam inlet valves 63 and 64 provided at the lower portions of the first and second reactors 1 and 2, respectively, the first and second reactors 1, 2 is supplied with steam for heating. The heating steam is supplied to the jackets of the first and second reactors 1 and 2, and is supplied into the first and second reactors 1 and 2 in which the cartridges 3 and 4 are accommodated. Not to be.

つぎに、本実施例の有害物質の抽出装置の作用効果について説明する。   Next, the function and effect of the harmful substance extraction apparatus of this embodiment will be described.

ボイラー11から蒸気入口弁42を経由して、熱水槽41に蒸気が取り入れられ、熱水槽41中の水が加熱されて熱水が製造される。熱水槽41で製造された熱水は、熱水出口元弁43からから配管44を経由し、第一の反応器1の上部にそれぞれ設けられた熱水入口弁46を通じて、第一の反応器1に供給される。   Steam is taken into the hot water tank 41 from the boiler 11 via the steam inlet valve 42, and the water in the hot water tank 41 is heated to produce hot water. The hot water produced in the hot water tank 41 passes from the hot water outlet main valve 43 via the pipe 44 and through the hot water inlet valve 46 provided on the upper part of the first reactor 1, respectively. 1 is supplied.

第一の反応器1内では、カートリッジ3に収容された被処理物に、熱水槽41から供給された熱水が作用して、被処理物に含まれる有害物質が抽出される。この熱水を供給することにより行われる水熱処理により、有害物質は被処理物から分離される。本実施例においても、例えば150〜200℃、1.0〜1.5MPaの温和な条件で水熱反応を行われる。第一の反応器1における熱水の圧力は、均圧弁51により略一定に保たれる。また、ボイラー11から配管61を経由して、第一の反応器1の下部に設けられた蒸気入口弁63を通じて、第一の反応器1に加熱用の蒸気が供給される。   In the first reactor 1, hot water supplied from the hot water tank 41 acts on the object to be processed accommodated in the cartridge 3, and harmful substances contained in the object to be processed are extracted. By the hydrothermal treatment performed by supplying this hot water, harmful substances are separated from the object to be treated. Also in this example, the hydrothermal reaction is performed under mild conditions of, for example, 150 to 200 ° C. and 1.0 to 1.5 MPa. The pressure of hot water in the first reactor 1 is kept substantially constant by the pressure equalizing valve 51. Further, the steam for heating is supplied to the first reactor 1 from the boiler 11 through the pipe 61 and through the steam inlet valve 63 provided at the lower part of the first reactor 1.

なお、熱水槽41から熱水が供給される代わりに、又は、熱水槽41から熱水が供給されるのと同時に、ボイラー11から配管12を経由して第一の反応器1に水蒸気が供給されてもよい。熱水と蒸気が組み合わせて供給され、或いは熱水と蒸気のいずれかが供給されることにより、温度や圧力を容易に調節することができる。   Instead of supplying hot water from the hot water tank 41, or simultaneously with supplying hot water from the hot water tank 41, steam is supplied from the boiler 11 to the first reactor 1 via the pipe 12. May be. Temperature or pressure can be easily adjusted by supplying hot water and steam in combination, or by supplying either hot water or steam.

以上のように、本実施例の有害物質の抽出装置によれば、前記抽出手段は、被処理物に水蒸気のみ、熱水のみ、又は水蒸気と熱水の両方のいずれかを選択して供給可能に構成されたことにより、温度や圧力を容易に調節することができる。   As described above, according to the harmful substance extraction apparatus of the present embodiment, the extraction means can select and supply only water vapor, only hot water, or both water vapor and hot water to the object to be processed. As a result, the temperature and pressure can be easily adjusted.

1 第一の反応器(抽出手段、抽出反応器)
2 第二の反応器(抽出手段、抽出反応器)
3,4,5 カートリッジ(抽出手段)
1 First reactor (extraction means, extraction reactor)
2 Second reactor (extraction means, extraction reactor)
3, 4, 5 cartridge (extraction means)

Claims (1)

被処理物から有害物質を抽出する抽出手段を備え、この抽出手段は、水蒸気又は熱水が流通可能な複数の抽出反応器と、被処理物を収容し前記抽出反応器の内部に収容されるカートリッジとを備え、被処理物に水蒸気のみ、熱水のみ、又は水蒸気と熱水の両方のいずれかを選択して供給可能に構成されるとともに、前記抽出反応器に加熱手段が設けられ、前記抽出反応器のジャケットに加熱用の蒸気が供給されるように構成されたことを特徴とする有害物質の抽出装置。 Extraction means for extracting harmful substances from the object to be treated is provided. The extraction means contains a plurality of extraction reactors through which water vapor or hot water can circulate, and contains the object to be treated and is accommodated in the extraction reactor. A cartridge, and configured to be able to select and supply only water vapor, only hot water, or both water vapor and hot water to the object to be processed, and the extraction reactor is provided with heating means, An apparatus for extracting harmful substances, characterized in that heating steam is supplied to a jacket of an extraction reactor .
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