JPS6347516B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は遠心薄膜蒸発器を用いて各種の廃液を
蒸発処理する方法に関するもので、特に原子力発
電所において発生する放射性の廃液の減容を目的
として蒸発処理によつて高度に濃縮あるいは乾燥
粉体化する場合に適するものである。

原子力発電所で発生する放射性廃液としては、
溶液状態のものとして硫酸ナトリウムを主成分と
し、不純物として海水成分、腐食生成物などを含
有する廃液を蒸発濃縮した液（以下、濃縮廃液と
云う）があり、また、懸濁状態のものとして粉状
樹脂スラリー、粒状樹脂スラリー、セルローズを
主成分とするフイルタ助剤スラリーなど各種のも
の（以下、懸濁液と云う）がある。従来、これら
の放射性廃液の内、濃縮廃液は固形分が約20wt
％の濃縮廃液としてドラム缶内でセメントと混合
して固形化し、また、懸濁液は不銹鋼製タンクに
貯蔵するなどして発電所内に安全に保管されてい
るが、これら廃液の累積貯蔵量の増加が問題とな
つている。近年、これら廃液を最大限にまで減容
する方法として、遠心薄膜蒸発器を用いることに
よつてこれら廃液を乾燥粉体化し、環境汚染のな
い安全な固化体として処理、処分する方法が提案
されている。

遠心薄膜蒸発器の構造例を第１図および第２図
に示す。伝熱胴１の外側には加熱ジヤケツト胴２
が設けられ、熱媒入口３および熱媒出口４が取付
けられる。伝熱胴１の内部には回転軸５が上部軸
受箱６と下部軸受箱７によつて支持されて取付け
られ、液分配器８および回転翼９が設けられて、
駆動車１０を介して回転する。伝熱胴１の上部に
は給液入口１１および蒸発物出口１２が設けられ
て、下部には粉体出口１３が設けられる。

廃液は、給液入口１１より伝熱胴１内に供給さ
れ、液分配器８により円周方向に均一に分散さ
れ、重力により伝熱胴１の内面を流下し回転軸
５、回転翼９の回転による遠心力の作用によつて
伝熱胴１の内面に押拡げられる。このようにして
伝熱胴１の内面に廃液の薄膜が形成される。薄膜
に形成された廃液は、伝熱胴１の外側に設けられ
た加熱ジヤケツト胴２を流れる熱媒体により加熱
され、蒸発して濃縮されながら重力によつて流下
する。このような作用によつて廃液は最終的には
乾燥粉体となつて粉体出口１３より排出される。
廃液の蒸発処理目的が高度に濃縮することである
場合には、加熱媒体の流量調整、供給液量の調整
などによつて濃縮スラリーとして粉体出口１３
（この場合の名称はスラリー出口１３となる）か
ら排出される。一方、伝熱胴１の内部で蒸発した
蒸発物は蒸発物出口１２より排出され、蒸発物処
理装置（図示省略）で処理される。

前記硫酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃液に
おいては、遠心薄膜蒸発器内の蒸発によつて溶解
成分が析出してスラリー状態となる。さらに蒸発
濃縮が進むと、スラリーが乾燥して粉体となる。
このスラリーの領域において伝熱胴１の内面に析
出物の付着現象がみられる。遠心薄膜蒸発器は、
伝熱面上を常に回転翼９が摺動しており、この掻
取り作用によつて付着物がスケールとして成長す
るのを防止している。このスケールの成長防止効
果は、主として回転翼９の掻取り力と摺動速度に
より得られ、この両者が限界値以下であれば短期
間の内にスケールの成長が始まり熱伝導率が悪く
なつて、蒸発能力が低下する。また、スケールの
成長防止の適正な条件下で設計された場合におい
ても、長期の運転中に微量のスケールの蓄積によ
つて蒸発能力が徐々に低下する。したがつて、蒸
発能力を良好に維持するためには、定期的に伝熱
胴１内面を洗浄する必要がある。伝熱胴１内面を
洗浄する従来方法としては、洗浄用流体（例えば
水等）を給液入口１１より伝熱胴１内に供給し、
その内面に付着成長したスケールを洗い流す方法
が採用されている。しかし、従来の洗浄方法で
は、洗浄作業時に遠心薄膜蒸発器本来の蒸発処理
機能を停止させることが必要不可欠であり、この
ため廃液処理効率が低下する。また、別途に洗浄
用流体を必要とし、洗浄後洗浄廃液が発生するこ
となどの大きな欠点があつた。なお、スケールの
付着、成長防止のために回転翼９の掻取り力と摺
動速度を必要以上に大きくすることは、動力の増
大、機械装置の大型化などをまねくため余り望ま
しい方策ではない。

一方、前記樹脂スラリーやフイルター助剤スラ
リーなど懸濁液においては、遠心薄膜蒸発器内の
蒸発によつて懸濁物が析出するわけでなく、単に
水分のみが蒸発して乾燥状態となり、懸濁粒子同
士が強固に固着することはなく、伝熱胴１の内面
への付着はないので熱伝導率の低下はなく、蒸発
能力の低下はない。

本発明は、溶解液にみられる伝熱面へのスケー
ル付着成長を防止し、定期的洗浄をなくし長期の
連続運転を可能として、遠心薄膜蒸発器の稼動率
つまり、廃液処理効率を向上させることを目的と
したものである。

本発明は、スケール付着を生ずる場合の溶液と
スケール付着のない懸濁液を同一の蒸発器を用い
て蒸発処理する場合において、おのおのの処理特
性を運転により求めた結果から、溶液のスケール
が付着した蒸発器において引続き懸濁液を蒸発処
理すると、懸濁液が蒸発してゆく過程にある伝熱
胴に付着しているスケールは懸濁液中に再溶解
し、スケールは除去されることを実験的に確認し
たことにもとづいている。この成果により溶液と
懸濁液を交互に蒸発処理するようにしたもので、
スケール付着を防止することに特徴がある。

本発明の一実施例として蒸発処理装置の系統図
を第３図に示し、沸騰水型原子力発電所における
廃液の処理を例にとつて説明する。

沸騰水型原子力発電所の一次冷却水を浄化する
ために、復水過脱塩器（図示省略）が設けられ
ており、粉状イオン交換樹脂は復水中の懸濁物の
過およびイオン交換を行ない能力低下により定
期的に粉状樹脂スラリーとして廃樹脂タンクに貯
蔵される。また、粒状イオン交換樹脂は、能力が
低下すると、苛性ソーダおよび硫酸によつて再生
処理し、繰返し使用されるが、再生が効かなくな
ると粒状樹脂スラリーとして廃樹脂タンクに貯蔵
される。一方、再生のために用いられた苛性ソー
ダと硫酸は混合されて硫酸ナトリウムとなり、再
生廃液タンクに一時貯蔵された後に多管式熱交換
器を用いた濃縮器によつて蒸発濃縮し、硫酸ナト
リウムを主成分とする固形分の濃度が約20wt％
になるまで減容する。また、発電所内で使用され
た床ドレン廃液も同様に蒸発濃縮し、これら廃液
は濃縮廃液としてタンクに一時貯蔵される。

第３図において、固形分濃度が約20wt％の溶
液である濃縮廃液は、一時貯蔵タンク（図示省
略）より溶液供給タンク１４へ移送される。懸濁
液である樹脂スラリーは移送経路における沈降、
堆積などのないように固形分を約10wt％程度と
して懸濁液供給タンク１５へ移送される。溶液供
給タンク１４および懸濁液供給タンク１５は、循
環ポンプ１６によつて常時撹拌混合されている。
濃縮廃液は、切替弁Ａ１７を開け給液ポンプ１８
および流量調節弁１９により給液管２０を通し
て、遠心薄膜蒸発器２１に所定の供給速度で供給
される。遠心薄膜蒸発器２１においては、前述し
た作用により濃縮廃液は蒸発、乾燥粉体化され、
容積が数分の１に減容されて粉体ホツパ２２に移
送され、プラスチツク固化処理装置により安全な
固体化として処理される。一方、蒸発物は蒸発物
管Ａ２３を通りミストセパレータ２４によつて清
浄な蒸発物となし、蒸発物管Ｂ２５を通り凝縮器
２６によつて復水とし凝縮物出口２７より他の液
体処理系統へ導かれる。蒸発物中の非凝縮ガスは
ガス出口２８よりペントガス処理系統へ導かれ
る。ミストセパレータ２４には、洗浄液管Ａ２９
および蒸発物を洗浄した液の出口である洗浄液管
Ｂ３０が設けられ、凝縮器２６には冷却水管３１
が設けられる。

固形物の溶解濃度が約20wt％の濃縮廃液の蒸
発処理において、溶解成分すなわち硫酸ナトリウ
ムが析出して伝熱面に付着してスケールとして成
長する領域は、第４図に示すように蒸発に必要な
伝熱面積から定まる伝熱胴１の高さH_Eのほぼ中
央の1/3領域H_Bである。領域H_Aにおいては、溶
液は蒸発により濃縮されるが、固形物の飽和溶解
度である約32wt％にまで達していないので溶解
成分の析出によるスケール付着はない。領域H_B
では、析出した溶解成分の一部が極くわずかずつ
ではあるが伝熱面に付着する。この付着によつて
領域H_Bの熱伝導が悪くなり、領域H_Bは長時間の
運転により徐々に長くなる。領域H_Cでは、濃縮
廃液は半固形状から乾燥粉体となり、固形物の付
着はほとんどみられない。領域H_Dは伝熱部の余
裕であり、完全な乾燥粉体領域であり固形物の付
着はない。実用的には全伝熱胴の高さはH_Fがと
られ蒸発能力は十分なるよう設計される。

析出物のスケールは蒸発能力の低下をまねくの
で、できるだけその成長をおさえるか、除去する
のが望ましいが、運転停止による洗浄は設備の稼
動率の低下をまねくので、蒸発処理を継続しつつ
スケールを除去する運転方法が好適である。第３
図において、ある期間濃縮廃液の蒸発処理を行な
つた後に、スケールの付着を生じたならば、切替
弁Ａ１７を閉じ、代わりに切替弁Ｂ３２を開け
て、前記濃縮廃液と同様に樹脂スラリーを蒸発処
理する。樹脂スラリーの蒸発処理では蒸発に必要
な伝熱胴の高さH_Eにおいて存在する水分は全て
溶解物を溶解する能力を有している。よつて、領
域H_Bにおいて前段で処理した濃縮廃液の析出物
のスケールは徐々に樹脂スラリー中の水で溶解さ
れ、厳密に云えば樹脂スラリーと析出物の溶解し
たものの混合液としてH_BからH_Cにかけて蒸発処
理され、乾燥粉体として排出される。このように
して、領域H_Bのスケールは完全に溶解除去され
る。この後の伝熱面は全く清浄な面となり樹脂ス
ラリーを所定の量処理した後に、再び切替弁Ｂ３
２を閉じ、代わりに切替弁Ａ１７を開けて濃縮廃
液の蒸発処理を行なう。

本発明の他の実施例として樹脂スラリーの代わ
りにフイルター助剤スラリーを選定して懸濁液供
給タンク１５に移送した場合も前記と同様であ
る。

また、溶解性物質を溶解した溶液の例として本
実施例では硫酸ナトリウムの場合を示したが、そ
の他に、硼酸ナトリウムの溶液やNa、Ｋ、Ka、
Mgなどの化合物で常温の状態で粉末状の物質の
溶液は硫酸ナトリウムの溶液と同じような蒸発、
乾燥状態を示すので同様な扱いができる。また、
不溶解性物質を懸濁した懸濁液としては樹脂スラ
リー、フイルター助剤スラリーの他、常温で粉末
状態など固形状のもので溶液とならないもの、す
なわち、懸濁液は樹脂スラリーと同じような蒸
発、乾燥状態を示すので同様な扱いができる。

以上のように、本発明では溶液と懸濁液を交互
に蒸発処理することできるため溶液の蒸発による
固形分の析出スケールを防止でき、長期に運転が
可能となつて稼動率の向上ができ、また、洗浄が
ほとんど不要となることから洗浄廃水の発生も最
少限におさえることができる等の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は遠心薄膜蒸発器の縦断面図、第２図は
同横断面図、第３図は本発明の好適な一実施例を
示す蒸発装置の系統図、第４図は遠心薄膜蒸発器
の伝熱胴付近のスケール付着成長領域を示す縦断
面図である。 １…伝熱胴、２…加熱ジヤケツト胴、９…回転
翼、１２…蒸発物出口、１３…粉体出口、１４…
溶液供給タンク、１５…懸濁液供給タンク、１７
…切替弁Ａ、３２…切替弁Ｂ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 蒸発処理によりスケール付着を生ずる溶解性
   物質を溶解した溶液および蒸発処理によりスケー
   ル付着を生じない不溶解性物質を懸濁した懸濁液
   を、遠心薄膜蒸発器を用いて蒸発処理する方法に
   おいて、 前記スケール付着を生ずる溶液を蒸発処理した
   後に引続き前記スケール付着のない懸濁液を蒸発
   処理することを特徴とする廃液の蒸発処理方法。 ２ 溶液を所定の時間蒸発処理した後に、溶液と
   懸濁液を切替えて懸濁液を所定の時間蒸発処理
   し、さらに懸濁液と溶液を切替えて溶液を所定時
   間蒸発処理することを繰返し実施することを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の廃液の蒸発処
   理方法。 ３ 溶液が硫酸ナトリウムを主成分とする濃縮廃
   液であり、懸濁液が樹脂スラリー、又は、フイル
   ター助剤スラリーの内所望のものであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項、又は、第２項記
   載の廃液の蒸発処理方法。