JP2017501421A - 放射性廃水の処理方法及び装置 - Google Patents

放射性廃水の処理方法及び装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2017501421A
JP2017501421A JP2016549613A JP2016549613A JP2017501421A JP 2017501421 A JP2017501421 A JP 2017501421A JP 2016549613 A JP2016549613 A JP 2016549613A JP 2016549613 A JP2016549613 A JP 2016549613A JP 2017501421 A JP2017501421 A JP 2017501421A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stage
membrane module
stage membrane
fresh water
treatment
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2016549613A
Other languages
English (en)
Inventor
俊峰 李
俊峰 李
建▲龍▼ 王
建▲龍▼ 王
▲樹▼理 ▲趙▼
▲樹▼理 ▲趙▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tsinghua University
Original Assignee
Tsinghua University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tsinghua University filed Critical Tsinghua University
Publication of JP2017501421A publication Critical patent/JP2017501421A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/441—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by reverse osmosis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/025—Reverse osmosis; Hyperfiltration
    • B01D61/026—Reverse osmosis; Hyperfiltration comprising multiple reverse osmosis steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/02—Reverse osmosis; Hyperfiltration ; Nanofiltration
    • B01D61/08—Apparatus therefor
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/58—Multistep processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D63/00—Apparatus in general for separation processes using semi-permeable membranes
    • B01D63/08—Flat membrane modules
    • B01D63/082—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes
    • B01D63/084—Flat membrane modules comprising a stack of flat membranes at least one flow duct intersecting the membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F11/00—Treatment of sludge; Devices therefor
    • C02F11/008—Sludge treatment by fixation or solidification
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F9/00—Multistage treatment of water, waste water or sewage
    • G—PHYSICS
    • G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21F—PROTECTION AGAINST X-RADIATION, GAMMA RADIATION, CORPUSCULAR RADIATION OR PARTICLE BOMBARDMENT; TREATING RADIOACTIVELY CONTAMINATED MATERIAL; DECONTAMINATION ARRANGEMENTS THEREFOR
    • G21F9/00—Treating radioactively contaminated material; Decontamination arrangements therefor
    • G21F9/04—Treating liquids
    • G21F9/06—Processing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/04—Specific process operations in the feed stream; Feed pretreatment
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/06—Specific process operations in the permeate stream
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/18—Details relating to membrane separation process operations and control pH control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/24—Quality control
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/25—Recirculation, recycling or bypass, e.g. recirculation of concentrate into the feed
    • B01D2311/252—Recirculation of concentrate
    • B01D2311/2523—Recirculation of concentrate to feed side
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2623—Ion-Exchange
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2649—Filtration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2311/00—Details relating to membrane separation process operations and control
    • B01D2311/26—Further operations combined with membrane separation processes
    • B01D2311/2684—Electrochemical processes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02—Elements in series
    • B01D2317/022—Reject series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/02—Elements in series
    • B01D2317/025—Permeate series
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D2317/00—Membrane module arrangements within a plant or an apparatus
    • B01D2317/06—Use of membrane modules of the same kind
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D61/00—Processes of separation using semi-permeable membranes, e.g. dialysis, osmosis or ultrafiltration; Apparatus, accessories or auxiliary operations specially adapted therefor
    • B01D61/14—Ultrafiltration; Microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/001—Processes for the treatment of water whereby the filtration technique is of importance
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/44—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis
    • C02F1/444—Treatment of water, waste water, or sewage by dialysis, osmosis or reverse osmosis by ultrafiltration or microfiltration
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/46—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods
    • C02F1/469—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis
    • C02F1/4693—Treatment of water, waste water, or sewage by electrochemical methods by electrochemical separation, e.g. by electro-osmosis, electrodialysis, electrophoresis electrodialysis
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
    • C02F1/66—Treatment of water, waste water, or sewage by neutralisation; pH adjustment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2101/00—Nature of the contaminant
    • C02F2101/006—Radioactive compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2301/00—General aspects of water treatment
    • C02F2301/04—Flow arrangements
    • C02F2301/046—Recirculation with an external loop

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Water Supply & Treatment (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Hydrology & Water Resources (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

放射性廃水をディスクチューブ型逆浸透（ＤＴＲＯ）膜モジュールで処理することにより、高除染係数と高濃縮倍率の効果を同時に得ることができる放射性廃水の処理方法及び装置を提供する。前記方法では、放射性廃水を順に第一段膜モジュールと第二段の膜モジュールに通し、第二段の清水を取得し、第一段の膜モジュールから送り出される第一段濃縮水を第三段の膜モジュールに送り込み、濃縮液を得る。

Description

本発明は放射性廃水の処理に関し、具体的には、ディスクチューブ型逆浸透膜技術により放射性廃水を処理する方法及び装置に関する。
原子力産業の分野による放射性廃水については、凝集沈殿、砂ろ過、珪藻土ろ過、限外ろ過、選択的イオン交換、逆浸透膜処理、蒸発、及び電気透析は、いずれもそれらを処理するためによく用いられる方法である。
処理方法毎にその適用範囲と技術特性を有する一方、現在の研究は主として、原子炉心が溶融した場合において異なる処理方法による放射性廃水に対する除染効率を検討し、スループット及びプロセス特性と睨み合わせて、適用する放射性廃水の処理技術を選定することに注目している。
放射性廃水の処理技術は、放射性廃水の除染係数を上昇させて、排出水における放射性核種の濃度を可能な限り低くし、そして放射性濃縮液の体積を可能な限り小さくすることが肝心になっている。現在国内外の技術的条件では、放射性廃水の膜処理システムは比較的高い除染係数を有するが、その非常に低い濃縮倍率（一般に５〜１０だけである）により幅広い使用が制限されている。同時に、一般的な逆浸透膜処理システムは、流入水に対する厳しい要求によりその使用もひどく制限され、珪藻土ろ過等の前処理を採用すれば、固体廃棄物の発生量が大きく増加してしまうことになる。
本発明は、高い耐汚染性を有するディスクチューブ型逆浸透膜モジュールを使用することにより、複雑な前処理プロセスを簡略化でき、そしてディスクチューブ型逆浸透膜モジュールの最適な組合せによる処理によって、高効率処理と高倍率濃縮を同時に実現した。
中国特許出願公開第１０３７，４５７５９号明細書
ワン，ジャンロン他、"膜プロセスを用いた放射能汚染水処理の研究成果"、科学環境記録（Acta Scientiae Circumstantiae）、２０１３年１０月３１日、第３３巻、第１０号、第２６４０−２６５２頁 ツァオ，ジュアン、"放射能汚染水処理における逆浸透の適用"、中国核研究技術中間報告、２００９年１１月３０日、第１巻、第１２０−１２２頁
本発明は、一つの目的として、放射性廃水をディスクチューブ型逆浸透（ＤＴＲＯ）膜モジュールで処理し、除染係数が５００以上であり、濃縮倍率が２５倍以上に制御する放射性廃水の処理方法を提供する。
本発明の方法の一実施態様では、放射性廃水を第一段の膜モジュールと第二段の膜モジュールとの順に通過させ、第二段の膜モジュールから第二段の清水を取得し、第一段の膜モジュールから得られた第一段濃縮水を第三段の膜モジュールに送り込み、濃縮液が得られるようにしてもよい。
本発明の方法によれば、第二段の膜モジュールから送り出される第二段濃縮水と第三段の膜モジュールから送り出される濃縮された清水とをともに第一段の膜モジュールに送り返して再処理することができる。
さらに、本発明の方法では、放射性廃水は膜モジュールに給送される前、砂ろ過、限外ろ過又はｐＨ調節の前処理を行うことができ、ｐＨの調節を行う場合、放射性廃水のｐＨを６〜８に調節することができる。
さらに、本発明の方法では、放射性廃水は処理前の塩類含有量が５ｇ／Ｌを超えないことが好ましい。
本発明は、もう一つの目的として、第一段、第二段、第三段のディスクチューブ型逆浸透膜モジュールと、放射性廃水を供給する給水ポンプとを備え、第一段の膜モジュールの清水出口は第二段の膜モジュールの入口に接続され、第一段の膜モジュールの濃縮水出口は第三段の膜モジュールの入口に接続されている、本発明にかかる放射性廃水の処理方法に用いられる放射性廃水の処理装置を提供する。
また、第二段の膜モジュールの濃縮水出口及び第三段の膜モジュールの清水出口はいずれも第一段の膜モジュールの入口に接続されている。
さらに、前記放射性廃水の処理装置は、それぞれ第一段、第二段、第三段のディスクチューブ型逆浸透膜モジュールに用いられる第一段、第二段、第三段の高圧ポンプと第一段、第二段、第三段の循環ポンプとをさらに備える。
本発明の一実施態様による放射性廃水の処理方法のプロセスフローチャートである。 本発明の一実施態様による放射性廃水の処理装置の構造模式図である。 本発明の一実施態様による放射性廃水の処理装置の実物図である。 本発明に用いられるディスクチューブ型逆浸透膜モジュールの流路の模式図である。 本発明に用いられるディスクチューブ型逆浸透膜モジュールの流路の実物図である。 比較例２のプロセスフローチャートである。
放射性廃水の処理は、例えばコークス化廃水、製薬廃水、紡績／捺染廃水、石油／化学工業廃水、ごみ埋立地浸出水のような一般廃水の処理と異なり、その原因としては、１）放射性核種イオンの排出質量濃度は非常に低く、一般廃水処理技術の能力を超えており、環境への排出には１０Ｂｑ／Ｌの放射活性が要求され、９０Ｓｒ及び１３７Ｃｓを例とすれば、各々に対応する核種質量濃度はそれぞれ２．０×１０−１３ｍｇ／Ｌ及び３．０×１０−１３ｍｇ／Ｌであること、２）二次放射性廃棄物の発生量に対する要求は一般廃水処理よりもはるかに高く、放射性廃水の処理では、放射性廃棄物の最小化は重要な原則となること、及び、３）放射性条件での装置の操作性と保全性を考慮する必要があることである。
上記した放射性廃水の処理上の特殊な要求に鑑みて、本発明者は、非常に低い放射性核種イオンの排出質量濃度を保証するとともに、発生する放射性廃棄物の量を最も少なくした本発明の放射性廃水の処理方法及び装置を設計して完成した。
本願では、放射活性に加え、（原水の放射活性）／（清水の放射活性）に従って算出される「除染係数」も放射性核種イオンの排出質量濃度の評価に用いられる。本願で使用される「濃縮倍率」は、（原水の体積）／（濃縮液の体積）に従って算出される発生する放射性廃棄物の量を評価するためものである。
本発明の放射性廃水の処理方法によれば、放射性廃水をＤＴＲＯ膜モジュールにより処理した後、除染係数が少なくとも５００に達し、そして濃縮倍率が少なくとも２５倍に達しており、生活排水の排出基準である１０Ｂｑ／Ｌに達した上に、放射性廃棄物の発生量が可能な限り少ないことも確保した。これは本発明の方法が従来技術に関連する廃水の処理方法と顕著に異なっていることがキーとなっている。従来技術による廃水の処理方法では、濃縮倍率というパラメータを全く考慮していないか、または排出基準と濃縮倍率を同時に達成するために複雑なプロセス及び装置を採用せざるを得ないようになってしまう。本発明はＤＴＲＯ膜モジュールで放射性廃水を処理することにより、簡単で操作しやすいプロセス及び装置によって放射性廃水を排出基準に達させるとともに、放射性廃棄物の発生量が最も少なくすることの実現に成功した。
本発明の方法の一実施態様では、三段ＤＴＲＯ膜モジュールで放射性廃水を処理する。図１は、三段ＤＴＲＯ膜モジュールで放射性廃水を処理する例示的なプロセスフローチャートである。
図１に示されるように、放射性廃水を順に第一段の膜モジュールと第二段の膜モジュールに通し、第二段の清水を取得し、第一段の膜モジュールから送り出される第一段濃縮水を第三段の膜モジュールに送り込み、濃縮液を得る。第二段の膜モジュールから送り出される第二段濃縮水及び第三段の膜モジュールから送り出される濃縮された清水は、第一段の膜モジュールに送り返されて再処理を行なってもよい。
図１には原水の前処理が示されているが、これは必需な工程ではない。複雑な限外ろ過プロセスによる廃水の前処理を行わなければ、前処理された廃水を逆浸透処理に送ることができないような従来技術の多くの放射性廃水の処理プロセスと異なり、本発明に用いられる膜モジュールは、ＤＴＲＯ膜モジュールであるため、原水に対するいかなる前処理を行わずに、放射性廃水を直接的に処理しても、要求される排出基準に達していることができる。本発明の方法では、前処理プロセスを省くと、処理装置を簡略化でき、処理コストを大きく低下させることができるのは明らかである。
原水の前処理を行う場合、砂ろ過、限外ろ過又はｐＨ調節のような操作を使ってもよく、これは当業者が実情に応じて決定しやすいものである。ｐＨの調節を行おうとすると、放射性廃水のｐＨを６〜８に調節することが好ましい。当該ｐＨでは、ＤＴＲＯ膜モジュールの逆浸透処理の効果が最も高くなる一方、ＤＴＲＯ膜モジュールが長い耐用年数を有するのを保証できる。
同様に、図１には第二段の清水に対するイオン交換が示されているが、当該工程は実情に応じて選択できるものである。実は、原子力施設から正常に排出される放射性廃水について、放射活性は一般に１０００Ｂｑ／Ｌ乃至１００００Ｂｑ／Ｌ（総β）であり、それらを本発明の方法にかかる二段ＤＴＲＯ膜モジュールで処理すれば、第二段の清水の放射活性が１０Ｂｑ／Ｌよりも低くなっていることが多く、生活排水の排出基準に合致している。ひいては、意外に漏洩した放射性廃水、例えば２０１１年の日本福島原発事故による放射活性が５００００Ｂｑ／Ｌと高くなったような高放射性廃水についても、本発明の二段ＤＴＲＯ膜モジュールで処理すれば、第二段の清水の放射活性が１０Ｂｑ／Ｌ（例えば後述の実施例１）に達することも可能である。
ただし、排出される汚水をできるだけ天然水のバックグラウンドに近くさせようとする場合には、第二段の膜モジュールから送り出される第二段の清水をさらなる細かい処理に送ることができる。本発明の方法では、第二段の膜モジュールから送り出される第二段の清水の放射活性が１Ｂｑ／Ｌより大きいと、第二段の清水に対して細かい処理を行う。細かい処理は、イオン交換処理又は電気透析処理が好ましい。本発明の方法で処理される放射性廃水は放射活性が５００００Ｂｑ／Ｌと高くても、さらなる細かい処理によれば、やはり天然水のバックグラウンドに近い水を得ることができ、その放射活性が約０．５Ｂｑ／Ｌとなる。
また、本発明の方法にかかる二段ＤＴＲＯ膜モジュールで処理された第二段の清水は非常に清浄なものとなっているため、それに対してさらなるイオン交換処理を行うと、用いられるイオン交換樹脂は長期間に使用でき、一般に２〜３年使用した後に取り替えればよく、それにより、廃棄樹脂の発生量を顕著に低減し、プロセス全体の処理コストを低下させた。最終的に取り出された廃棄樹脂は第三段の膜モジュールから排出された濃縮液と一緒に固化処理することができる。
従来技術による一部のＤＴＲＯ膜モジュールを用いた水処理方法は、水質要求の上昇に従ってＤＴＲＯ膜モジュールの段数を増加するものである。しかし、本発明の放射性廃水の処理方法では、決して単に水質の向上を図るために無制限に清水処理膜モジュールの段数を増加してはいけなく、これは、清水処理膜モジュールの増加に従って濃縮液の量も増加し、濃縮液の総量の増加により濃縮倍率が必然的に低下し、それにより多くの廃棄物に対する固化処理が必要となってしまうためである。また、濃縮水処理膜モジュールの段数を増加すれば、まず、増加された濃縮水処理膜モジュールによる流出水の放射性濃度が非常に高く、不適切に還流させると、流出水の放射活性が増加し、その次の生産プロセスで制御しにくくなり、処理コストが上昇してしまうためである。除染係数と濃縮倍率を同時に考慮して、清水、及び濃縮水処理膜モジュールの段数を合理的に配置しなければならない。本発明の方法のうち細かい処理工程を含まない一実施態様では、除染係数は５００乃至５０００となることが可能であり、そして濃縮倍率は少なくとも２５倍となることが可能である。第三段の膜モジュールから送り出される濃縮された清水を、濃縮液を排出せずに第一段の膜モジュールに送り返して再処理を行い、濃縮液の塩類含有量が１２５ｇ／Ｌに達したら、排出するようにすることができる。
本発明の方法は三段ＤＴＲＯ膜モジュール、即ち、二段の直列接続される清水処理膜モジュール及び一段の濃縮水処理膜モジュールが好ましく、そのうち、第三段の膜モジュールから排出される濃縮水はＤＴＲＯ膜モジュールにおける濃縮水の最大値に達することができ、濃縮段数を増加しても、濃縮倍率をさらに上昇させることにはならない。
また、従来技術には、ＤＴＲＯ膜モジュールは特に高濃度汚水の処理に適用されることが教示されている。しかし、本発明者は、原水の塩類含有量の上昇に従って、処理のエネルギー消費もそれに応じて増加してしまうことに気づいたため、放射性廃水の処理前の塩類含有量は５ｇ／Ｌを超えないことが好ましい。
本発明は、さらに本発明の方法に用いられる放射性廃水の処理装置も提供する。図２Ａ及び図２Ｂはそれぞれ、本発明の一つの実施態様による放射性廃水の処理装置の構造模式図及び実物図である。図２Ａ及び図２Ｂにおいて、放射性廃水の処理装置は、第一段のディスクチューブ型逆浸透膜モジュール１、第二段のディスクチューブ型逆浸透膜モジュール１０、第三段のディスクチューブ型逆浸透膜モジュール９と、放射性廃水を供給するための給水ポンプ８とを備え、第一段の膜モジュール１の清水出口は第二段の膜モジュール１０の入口に接続され、第一段の膜モジュール１の濃縮水出口は第三段の膜モジュール９的入口に接続され、第二段の膜モジュール１０の濃縮水出口及び第三段の膜モジュール９の清水出口はいずれも第一段の膜モジュール１の入口に接続されている。図中にはさらに、それぞれ第一段、第二段、第三段のディスクチューブ型逆浸透膜モジュールに用いられる第一段の高圧ポンプ７及び第一段の循環ポンプ４と、第二段の高圧ポンプ６及び第二段の循環ポンプ３と、第三段の高圧ポンプ５及び第三段の循環ポンプ２とが示されている。
本発明の方法に用いられるディスクチューブ型逆浸透（ＤＴＲＯ）膜モジュールは公知のものであるが、従来技術では主にごみ埋立地浸出水の処理に用いられている。上記したように、放射性廃水の処理の特殊な要求のため、従来のＤＴＲＯ膜モジュールで他の廃水を処理する方法及び装置をそのまま放射性廃水の処理に移植してはならず、これも逆に、従来技術はいまでもＤＴＲＯ膜モジュールを放射性廃水の処理に用いることができない原因を実証した。
図３Ａ及び３Ｂはそれぞれ本発明に用いられるディスクチューブ型膜モジュールの流路の模式（作動原理）図及び実物図を示している。図面から、ディスクチューブ型膜モジュールは主に、ろ過膜シート２、案内盤５、中心タイロッド、耐圧ブッシング６、二つのエンドフランジ８、各種のシール部材、及び接続ボルト等の部品で構成されることが分かる。ろ過膜と案内盤を積層し、中心タイロッド及びエンドフランジで固定してから耐圧ブッシングに置けば、ディスクチューブ型膜モジュールを形成する。
図３Ａに示されるように、原料液はろ過膜シート２の積層体と耐圧ブッシング６との間の隙間を通ってから、原水通路１を介して底部の案内盤５に入り、処理される液体は最も短い距離でろ過膜シート２を迅速に貫流し、続いて膜の他の面に１８０°反転してから次のろ過膜に流れ、それにより、膜の表面には案内盤の円周→円心→円周→円心の接線流ろ過が形成され、濃縮液は最後に給送エンドフランジ８から流れ出す。原料液はろ過膜を貫流すると同時に、透過液は中心収集管７を介して絶えず排出される。濃縮液と透過液は案内盤に取り付けられたＯリング３により離間されている。
給水ポンプ、ＤＴＲＯ膜モジュールに用いられる高圧ポンプ及び循環ポンプは本分野でよく用いられる様々なポンプ、例えばプランジャポンプ、遠心ポンプ等であってもよい。ただし、本発明においては、高圧ポンプは高揚程、低流量の要求を満たし、循環ポンプは逆に、低揚程、高流量の要求を満たす必要がある。
本発明にかかる放射性廃水の処理装置の操作手順としては、まず原水給水ポンプを起動し、第一段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第一段の高圧ポンプと循環ポンプ（周波数変換制御）を起動し、圧力を２．５乃至７ＭＰａ（具体的な圧力は放射性原水の濃度に基づいて決定される）に調節し、第二段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第二段の高圧ポンプと循環ポンプ（周波数変換制御）を起動し、圧力を２．５乃至７ＭＰａ（具体的な圧力は放射性原水の濃度に基づいて決定される）に調節し、最後に、第三段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第三段の高圧ポンプと循環ポンプ（周波数変換制御）を起動し、圧力を２．５乃至７ＭＰａ（具体的な圧力は放射性原水の濃度に基づいて決定される）に調節する。
以下、実施例により例を挙げて本発明を説明するが、これらの実施例はなんら本発明を制限するものではない。
実施例に用いられる装置は下記のようである。
実施例１
原水給水ポンプを起動し、塩類含有量５ｇ／Ｌ、総β放射活性５００００Ｂｑ／Ｌ（原発や原子力施設による放射性廃水の濃度が達しうる最大レベル）の廃水１０トンを図２Ｂに示される装置に送り込んで処理を行う。
第一段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第一段の高圧ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数５０Ｈｚ）を起動し、３分間遅延して第一段の循環ポンプを起動し、第一段の高圧ポンプの出口圧力を５．５ＭＰａに達させるように第一段の膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。第二段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第二段の高圧ポンプを起動し、３分間遅延して第二段の循環ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数５０Ｈｚ）を起動し、第二段の高圧ポンプの出口圧力を３．５ＭＰａに達させるように第二段の膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。第三段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第三段の高圧ポンプを起動し、３分間遅延して第三段循環ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数３０Ｈｚ）を起動し、第三段の高圧ポンプの出口圧力を７ＭＰａにするように第三段の膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は５００Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は１０Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は５０００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．４立方メートル（塩類含有量１２５ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は２５倍となる。
第二段の膜モジュールから排出される清水をイオン交換装置に送り込んでさらなる処理を行うと、得られうる清水の総体積は９．６トンとなり、そして最終の清水の総β放射活性は０．５Ｂｑ／Ｌとなり、これにより、プロセス全体の除染係数は１０００００となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は１．２立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは１２万元となる。
実施例２
実施例１で用いられる装置及び操作条件で、塩類含有量５ｇ／Ｌ、総β放射活性１００００Ｂｑ／Ｌの廃水１０トンを処理する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は１００Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は２Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は５０００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．４立方メートル（塩類含有量１２５ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は２５倍となる。
第二段の膜モジュールから排出される清水をイオン交換装置に送り込んでさらなる処理を行うと、得られうる清水の総体積は９．６トンとなり、そして最終の清水の総β放射活性は０．１Ｂｑ／Ｌとなり、これにより、プロセス全体の除染係数は１０００００となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は１．２立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは１２万元となる。
実施例３
実施例１で用いられる装置及び操作条件で、塩類含有量５ｇ／Ｌ、総β放射活性５０００Ｂｑ／Ｌの廃水１０トンを処理する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は５０Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は１Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は５０００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．４立方メートル（塩類含有量１２５ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は２５倍となる。
第二段の膜モジュールから排出される清水をイオン交換装置に送り込んでさらなる処理を行うと、得られうる清水の総体積は９．６トンとなり、そして最終の清水の総β放射活性は０．０５Ｂｑ／Ｌとなり、これにより、プロセス全体の除染係数は１０００００となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は１．２立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは１２万元となる。
実施例４
実施例１で用いられる装置及び操作条件で、塩類含有量５ｇ／Ｌ、総β放射活性１０００Ｂｑ／Ｌの廃水１０トンを処理する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は１０Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は０．２Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は５０００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．４立方メートル（塩類含有量１２５ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は２５倍となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は１．２立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは１２万元となる。
実施例５
原水給水ポンプを起動し、塩類含有量１ｇ／Ｌ、総β放射活性１００００Ｂｑ／Ｌの廃水１０トンを図２Ｂに示される装置に送り込んで処理を行う。
第一段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第一段の高圧ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数４５Ｈｚ）を起動し、３分間遅延して第一段の循環ポンプを起動し、第一段の高圧ポンプの出口圧力を２．２ＭＰａに達させるように第一段膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。第二段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第二段の高圧ポンプを起動し、３分間遅延して第二段の循環ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数４５Ｈｚ）を起動し、第二段の高圧ポンプの出口圧力を２．２ＭＰａに達させるように第二段の膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。第三段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第三段の高圧ポンプを起動し、３分間遅延して第三段の循環ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数３０Ｈｚ）を起動し、第三段の高圧ポンプの出口圧力を５．５ＭＰａにするように第三段の膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は２００Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は４Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は２５００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．２立方メートル（塩類含有量５０ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は５０倍となる。
第二段の膜モジュールから排出される清水をイオン交換装置に送り込んでさらなる処理を行うと、得られうる清水の総体積は９．８トンとなり、そして最終の清水の総β放射活性は０．２Ｂｑ／Ｌとなり、これにより、プロセス全体の除染係数は５００００となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は０．６立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは６万元となる。
実施例６
実施例５で用いられる装置及び操作条件で、塩類含有量１ｇ／Ｌ、総β放射活性５０００Ｂｑ／Ｌの廃水１０トンを処理する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は１００Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は２Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は２５００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．２立方メートル（塩類含有量５０ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は５０倍となる。
第二段の膜モジュールから排出される清水をイオン交換装置に送り込んでさらなる処理を行うと、得られうる清水の総体積は９．８トンとなり、そして最終の清水の総β放射活性は０．１Ｂｑ／Ｌとなり、これにより、プロセス全体の除染係数は５００００となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は０．６立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは６万元となる。
実施例７
実施例５で用いられる装置及び操作条件で、塩類含有量１ｇ／Ｌ、総β放射活性１０００Ｂｑ／Ｌの廃水１０トンを処理する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は２０Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は０．４Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は２５００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．２立方メートル（塩類含有量５０ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は５０倍となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は０．６立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは６万元となる。
実施例８
原水給水ポンプを起動し、塩類含有量０．１ｇ／Ｌ、総β放射活性５０００Ｂｑ／Ｌの廃水１０トンを図２Ｂに示される装置に送り込んで処理を行う。
第一段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第一段の高圧ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数４０Ｈｚ）を起動し、３分間遅延して第一段の循環ポンプを起動し、第一段の高圧ポンプの出口圧力を２．２ＭＰａに達させるように第一段の膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。第二段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第二段の高圧ポンプを起動し、３分間遅延して第二段の循環ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数４０Ｈｚ）を起動し、第二段の高圧ポンプの出口圧力を２．２ＭＰａに達させるように第二段の膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。第三段の膜モジュールの濃縮水出口弁を完全に開き、第三段の高圧ポンプを起動し、３分間遅延して第三段の循環ポンプ（周波数変換制御、変換用周波数３０Ｈｚ）を起動し、第三段の高圧ポンプの出口圧力を３．５ＭＰａにするように第三段の膜モジュールの濃縮水出口弁を調節する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は１２５Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は１０Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は５００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．１立方メートル（塩類含有量１０ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は１００倍となる。
第二段の膜モジュールから排出される清水をイオン交換装置に送り込んでさらなる処理を行うと、得られうる清水の総体積は９．９トンとなり、そして最終の清水の総β放射活性は０．５Ｂｑ／Ｌとなり、これにより、プロセス全体の除染係数は１００００となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は０．３立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは３万元となる。
実施例９
実施例８で用いられる装置及び操作条件で、塩類含有量０．１ｇ／Ｌ、総β放射活性１０００Ｂｑ／Ｌの廃水１０トンを処理する。
処理を経た後、第一段の膜モジュールから排出される清水の総β放射活性は２５Ｂｑ／Ｌになり、第二段の膜モジュールから排出される清水の放射活性は２Ｂｑ／Ｌになったため、二段膜システムの除染係数は５００となり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は０．１立方メートル（塩類含有量１０ｇ／Ｌ）となり、これにより、プロセス全体における放射性廃水の濃縮倍率は１００倍となる。
第二段の膜モジュールから排出される清水をイオン交換装置に送り込んでさらなる処理を行うと、得られうる清水の総体積は９．９トンとなり、そして最終の清水の総β放射活性は０．１Ｂｑ／Ｌとなり、これにより、プロセス全体の除染係数は１００００となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は０．３立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとして算出すれば、廃水の濃縮後の処理コストは３万元となる。
比較例１
第一段のＤＴＲＯ膜モジュールから送り出される濃縮水を、第三段のＤＴＲＯ膜モジュールを通らせてさらなる処理を行うことではなく、そのまま濃縮液とすること以外、実施例５と同様にして、塩類含有量１ｇ／Ｌ、総β放射活性１００００Ｂｑ／Ｌの放射性廃水１０トンを処理する。
処理を経た後、各段の流出水の総β放射活性は、第一段の膜モジュールでは２００Ｂｑ／Ｌ、第二段の膜モジュールでは４Ｂｑ／Ｌ、イオン交換装置では０．２Ｂｑ／Ｌになったため、第一段の膜モジュールの除染係数は５０となり、第二段の膜モジュールの除染係数は５０となり、プロセス全体の除染係数は５００００となる。
ただし、当該プロセスにより処理した後に排出された清水の総体積は９トンとなり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は１立方メートルとなるため、濃縮倍率は１０倍となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は３立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとすれば、廃水の濃縮後の処理コストは３０万元となる。処理コストは実施例５の５倍となることは明らかである。
比較例２
図４に示されるフローチャートに基づいて、塩類含有量１ｇ／Ｌ、総β放射活性１００００Ｂｑ／Ｌの放射性廃水１０トンを処理し、そのうち、４つのＤＴＲＯ膜モジュールを二つずつ直列接続して二組の第一段と第二段の膜モジュールを構成し、この二組の膜モジュールを並列接続し、そして、この二組の膜モジュールにおける第一段膜モジュールから送り出される濃縮水を、第三段ＤＴＲＯ膜モジュールを通らせてさらなる処理を行うことではなく、そのまま濃縮液とすることになる。
処理を経た後、各段の流出水の総β放射活性は、第一段の膜モジュールでは２００Ｂｑ／Ｌ、第二段の膜モジュールでは４Ｂｑ／Ｌ、イオン交換装置では０．２Ｂｑ／Ｌになったため、第一段の膜モジュールの除染係数は５０となり、第二段の膜モジュールの除染係数は５０となり、プロセス全体の除染係数は５００００となる。
ただし、当該プロセスにより処理した後に排出された清水の総体積は９トンとなり、セメント固化を行う必要がある濃縮液の体積は同様に１立方メートルとなるため、濃縮倍率は１０倍となる。
セメント固化の体積増加率は一般に３であるから、固化する必要がある廃棄物の体積は３立方メートルとなり、固化体の処理コストを１０万元／立方メートルとすれば、廃水の濃縮後の処理コストは３０万元となる。処理コストはやはり実施例５の５倍となることは明らかである。
本発明の方法によれば、第二段の膜モジュールから送り出される第二段濃縮水と第三段の膜モジュールから送り出される清水とをともに第一段の膜モジュールに送り返して再処理することができる。
図１に示されるように、放射性廃水を順に第一段の膜モジュールと第二段の膜モジュールに通し、第二段の清水を取得し、第一段の膜モジュールから送り出される第一段濃縮水を第三段の膜モジュールに送り込み、濃縮液を得る。第二段の膜モジュールから送り出される第二段濃縮水及び第三段の膜モジュールから送り出される清水は、第一段の膜モジュールに送り返されて再処理を行なってもよい。
従来技術による一部のＤＴＲＯ膜モジュールを用いた水処理方法は、水質要求の上昇に従ってＤＴＲＯ膜モジュールの段数を増加するものである。しかし、本発明の放射性廃水の処理方法では、決して単に水質の向上を図るために無制限に清水処理膜モジュールの段数を増加してはいけなく、これは、清水処理膜モジュールの増加に従って濃縮液の量も増加し、濃縮液の総量の増加により濃縮倍率が必然的に低下し、それにより多くの廃棄物に対する固化処理が必要となってしまうためである。また、濃縮水処理膜モジュールの段数を増加すれば、まず、増加された濃縮水処理膜モジュールによる流出水の放射性濃度が非常に高く、不適切に還流させると、流出水の放射活性が増加し、その次の生産プロセスで制御しにくくなり、処理コストが上昇してしまうためである。除染係数と濃縮倍率を同時に考慮して、清水、及び濃縮水処理膜モジュールの段数を合理的に配置しなければならない。本発明の方法のうち細かい処理工程を含まない一実施態様では、除染係数は５００乃至５０００となることが可能であり、そして濃縮倍率は少なくとも２５倍となることが可能である。第三段の膜モジュールから送り出される清水を、濃縮液を排出せずに第一段の膜モジュールに送り返して再処理を行い、濃縮液の塩類含有量が１２５ｇ／Ｌに達したら、排出するようにすることができる。
本発明は、一つの目的として、放射性廃水をディスクチューブ型逆浸透（ＤＴＲＯ）膜モジュールで処理し、除染係数が５００以上であり、濃縮倍率が２５倍以上に制御する放射性廃水の処理方法を提供する。
本発明の方法によれば、第二段の膜モジュールから送り出される第二段濃縮水と第三段の膜モジュールから送り出される清水とをともに第一段の膜モジュールに送り返して再処理することができる。
本発明の放射性廃水の処理方法によれば、放射性廃水をＤＴＲＯ膜モジュールにより処理した後、除染係数が少なくとも５００に達し、そして濃縮倍率が少なくとも２５倍に達しており、生活排水の排出基準である１０Ｂｑ／Ｌに達した上に、放射性廃棄物の発生量が可能な限り少ないことも確保した。これは本発明の方法が従来技術に関連する廃水の処理方法と顕著に異なっていることがキーとなっている。従来技術による廃水の処理方法では、濃縮倍率というパラメータを全く考慮していないか、または排出基準と濃縮倍率を同時に達成するために複雑なプロセス及び装置を採用せざるを得ないようになってしまう。本発明はＤＴＲＯ膜モジュールで放射性廃水を処理することにより、簡単で操作しやすいプロセス及び装置によって放射性廃水を排出基準に達させるとともに、放射性廃棄物の発生量が最も少なくすることの実現に成功した。
図１に示されるように、放射性廃水を順に第一段の膜モジュールと第二段の膜モジュールに通し、第二段の清水を取得し、第一段の膜モジュールから送り出される第一段濃縮水を第三段の膜モジュールに送り込み、濃縮液を得る。第二段の膜モジュールから送り出される第二段濃縮水及び第三段の膜モジュールから送り出される清水は、第一段の膜モジュールに送り返されて再処理を行なってもよい。
ただし、排出される汚水をできるだけ天然水のバックグラウンドに近くさせようとする場合には、第二段の膜モジュールから送り出される第二段の清水をさらなる細かい処理に送ることができる。本発明の方法では、第二段の膜モジュールから送り出される第二段の清水の放射活性が１Ｂｑ／Ｌより大きいと、第二段の清水に対して細かい処理を行う。細かい処理は、イオン交換処理又は電気透析処理が好ましい。本発明の方法で処理される放射性廃水は放射活性が５００００Ｂｑ／Ｌと高くても、さらなる細かい処理によれば、やはり天然水のバックグラウンドに近い水を得ることができ、その放射活性が約０．５Ｂｑ／Ｌとなる。
従来技術による一部のＤＴＲＯ膜モジュールを用いた水処理方法は、水質要求の上昇に従ってＤＴＲＯ膜モジュールの段数を増加するものである。しかし、本発明の放射性廃水の処理方法では、決して単に水質の向上を図るために無制限に清水処理膜モジュールの段数を増加してはいけなく、これは、清水処理膜モジュールの増加に従って濃縮液の量も増加し、濃縮液の総量の増加により濃縮倍率が必然的に低下し、それにより多くの廃棄物に対する固化処理が必要となってしまうためである。また、濃縮水処理膜モジュールの段数を増加すれば、まず、増加された濃縮水処理膜モジュールによる流出水の放射性濃度が非常に高く、不適切に還流させると、流出水の放射活性が増加し、その次の生産プロセスで制御しにくくなり、処理コストが上昇してしまうためである。除染係数と濃縮倍率を同時に考慮して、清水、及び濃縮水処理膜モジュールの段数を合理的に配置しなければならない。本発明の方法のうち細かい処理工程を含まない一実施態様では、除染係数は５００乃至５０００となることが可能であり、そして濃縮倍率は少なくとも２５倍となることが可能である。第三段の膜モジュールから送り出される清水を、濃縮液を排出せずに第一段の膜モジュールに送り返して再処理を行い、濃縮液の塩類含有量が１２５ｇ／Ｌに達したら、排出するようにすることができる。

Claims (14)

  1. 放射性廃水をディスクチューブ型逆浸透膜モジュールで処理し、
    除染係数が５００以上であり、濃縮倍率が２５倍以上に制御することを特徴とする、
    放射性廃水の処理方法。
  2. 前記放射性廃水を第一段の膜モジュールと第二段の膜モジュールとの順に通過させ、
    前記第二段の膜モジュールから第二段の清水を取得し、
    前記第一段の膜モジュールから得られた第一段濃縮水を第三段の膜モジュールに送り込み、濃縮液を得ることを特徴とする、
    請求項１に記載の方法。
  3. 前記第二段の膜モジュールから送り出される第二段濃縮水を、前記第一段の膜モジュールに送り返されることを特徴とする、
    請求項２に記載の方法。
  4. 前記第三段の膜モジュールから送り出される濃縮された清水を、前記第一段の膜モジュールに送り返すことを特徴とする、
    請求項２又は３に記載の方法。
  5. 前記第二段の膜モジュールから送り出される第二段の清水の放射活性が１Ｂｑ／Ｌより大きいと、前記第二段の清水を細かい処理、好ましくはイオン交換処理又は電気透析処理に送ることを特徴とする、
    請求項２乃至４のいずれかに記載の方法。
  6. 前記第三段の膜モジュールから送り出される濃縮された清水を、濃縮液を排出せずに第一段の膜モジュールに送り返して再処理し、濃縮液の塩類含有量が１２５ｇ／Ｌに達するまで排出することを特徴とする、
    請求項２乃至５のいずれかに記載の方法。
  7. 前記放射性廃水は、
    ディスクチューブ型逆浸透膜モジュールに給送される前、砂ろ過、限外ろ過又はｐＨ調節の前処理を行うことを特徴とする、
    請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
  8. 前記放射性廃水は、
    前記膜モジュールに給送される前、そのｐＨが６〜８に調節されることを特徴とする、
    請求項７に記載の方法。
  9. 前記放射性廃水は、
    処理前の塩類含有量が５ｇ／Ｌを超えていないことを特徴とする、
    請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
  10. 第一段、第二段、第三段のディスクチューブ型逆浸透膜モジュールと、
    放射性廃水を供給するための給水ポンプと、を備え、
    第一段の膜モジュールの清水出口は、第二段の膜モジュールの入口に接続され、
    第一段の膜モジュールの濃縮水出口は、第三段の膜モジュールの入口に接続されている、
    請求項１乃至９のいずれかに記載の方法に用いられる放射性廃水の処理装置。
  11. 前記第二段の膜モジュールの濃縮水出口は、
    前記第一段の膜モジュールの入口に接続されていることを特徴とする、
    請求項１０に記載の装置。
  12. 前記第三段の膜モジュールの清水出口は、
    前記第一段膜モジュールの入口に接続されていることを特徴とする、
    請求項１０又は１１に記載の装置。
  13. それぞれ第一段、第二段、第三段のディスクチューブ型の逆浸透膜モジュールに用いられる第一段、第二段、第三段の高圧ポンプと、
    第一段、第二段、第三段の循環ポンプと、をさらに備えることを特徴とする、
    請求項１０乃至１２のいずれかに記載の装置。
  14. 第二段の清水を処理するための細かい処理装置、好ましくはイオン交換装置又は電気透析装置をさらに備えることを特徴とする、
    請求項１０乃至１３のいずれかに記載の装置。
JP2016549613A 2014-01-09 2015-01-07 放射性廃水の処理方法及び装置 Pending JP2017501421A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410010846.3 2014-01-09
CN201410010846.3A CN103745759B (zh) 2014-01-09 2014-01-09 一种放射性废水处理的方法和装置
PCT/CN2015/070290 WO2015103983A1 (zh) 2014-01-09 2015-01-07 一种放射性废水处理的方法和装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2017501421A true JP2017501421A (ja) 2017-01-12

Family

ID=50502772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016549613A Pending JP2017501421A (ja) 2014-01-09 2015-01-07 放射性廃水の処理方法及び装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10457573B2 (ja)
EP (1) EP3018659A4 (ja)
JP (1) JP2017501421A (ja)
CN (2) CN103745759B (ja)
WO (1) WO2015103983A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020528872A (ja) * 2017-07-31 2020-10-01 四川思達能環保科技有限公司 球状水酸化ニッケルの生産プロセスの途中廃水を処理する方法
CN113274880A (zh) * 2021-06-24 2021-08-20 厦门嘉戎技术股份有限公司 一种dtro组件膜片的改性工艺

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103745759B (zh) * 2014-01-09 2017-01-18 清华大学 一种放射性废水处理的方法和装置
CN103919272A (zh) * 2014-04-25 2014-07-16 安徽中烟再造烟叶科技有限责任公司 再造烟叶萃取液低温浓缩系统及其低温浓缩方法
CN105244068A (zh) * 2015-08-31 2016-01-13 中国核电工程有限公司 一种高盐含量放射性废液处理装置及方法
CN108285221B (zh) * 2015-12-23 2020-08-11 倍杰特集团股份有限公司 一种废水深度浓缩处理方法
CN105738189B (zh) * 2016-04-01 2018-08-10 北京辰安科技股份有限公司 一种放射性分析检测的浓缩处理装置及方法
CN106448788A (zh) * 2016-12-02 2017-02-22 北京科泰兴达高新技术有限公司 一种受放射性物质污染的水质深度净化系统
DE102017105004B4 (de) * 2017-03-09 2019-04-04 Siempelkamp NIS Ingenieurgesellschaft mbH Aufbereitung einer borhaltigen Flüssigkeit
CN107720698A (zh) * 2017-11-03 2018-02-23 深圳市纯水号水处理科技有限公司 一种氢氟酸回收工艺
CN109754889A (zh) * 2017-11-06 2019-05-14 中广核工程有限公司 核电站放射性废液处理装置
CN109821420A (zh) * 2017-11-23 2019-05-31 神华集团有限责任公司 反渗透系统和反渗透水处理方法
CN108046463A (zh) * 2017-11-24 2018-05-18 北京欧美中科学技术研究院 节水的反渗透装置
CN110304690A (zh) * 2018-03-20 2019-10-08 国家能源投资集团有限责任公司 一种含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统
CN110304689A (zh) * 2018-03-20 2019-10-08 国家能源投资集团有限责任公司 一种含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统
CN110349690B (zh) * 2018-04-03 2021-09-21 清华大学 放射性废液处理方法及装置
CN110349689B (zh) * 2018-04-03 2021-09-24 清华大学 核电站放射性废液处理装置
CN110379532B (zh) * 2018-04-13 2023-08-25 清华大学 放射性废液处理方法及装置
CN109052752B (zh) * 2018-08-30 2021-04-27 常州大学 一种复合式垃圾渗滤液处理设备
CN109092065A (zh) * 2018-10-17 2018-12-28 成都泓润科技有限公司 一种大循环反渗透工艺脱出低分子量醇类的装置及方法
CN109368830A (zh) * 2018-11-20 2019-02-22 江苏爱特恩高分子材料有限公司 一种数字印刷废水的直接处理方法
CN111346513B (zh) * 2018-12-20 2022-04-12 国家能源投资集团有限责任公司 含盐水的反渗透处理方法和反渗透系统
CN109444944B (zh) * 2018-12-21 2024-05-28 清华大学 水中氚的快速自动分析方法及装置
CN109867415B (zh) * 2019-03-27 2021-11-30 四川恒泰环境技术有限责任公司 一种节能半导体新材料砷化镓生产废水处理工艺
CN110064305B (zh) * 2019-05-31 2024-08-13 成都泓润科技有限公司 一种提高膜浓缩倍数和浓液浓度的装置及使用方法
CN110585928B (zh) * 2019-06-28 2025-01-10 苏州苏净环保工程有限公司 一种膜系统的多段内循环和冲洗清洗装置
CN110280138A (zh) * 2019-07-23 2019-09-27 费特膜(北京)科技有限公司 一种碟管式反渗透膜包元件
CN111681798B (zh) * 2020-04-30 2022-09-27 中国辐射防护研究院 一种小型核设施退役现场放射性废水处理装置
CN112221215A (zh) * 2020-09-29 2021-01-15 减一污泥处理技术(江苏)有限公司 一种利用玻璃滤料半渗透性分离垃圾渗滤液的方法
CN112340884A (zh) * 2020-11-06 2021-02-09 北京清核朝华科技有限公司 用于核电厂teu系统的新型放射性废液处理系统及方法
CN112960834A (zh) * 2021-02-08 2021-06-15 北京汲智科技有限公司 一种餐厨垃圾渗滤液的污水处理达标排放工艺
CN113012843A (zh) * 2021-03-11 2021-06-22 莱特莱德(上海)技术有限公司 一种处理放射性废水的系统和方法
CN115448485B (zh) * 2021-06-09 2023-08-01 北京科泰兴达高新技术有限公司 一种高浓度难降解有机废水处理系统
CN113292136A (zh) * 2021-06-17 2021-08-24 五行科技股份有限公司 一种基于碟管式反渗透膜处理页岩气废水的装置
CN113697904A (zh) * 2021-07-30 2021-11-26 广东碟中碟膜技术有限公司 一种方便更换膜片的dtro膜试验装置
CN115259464A (zh) * 2022-08-05 2022-11-01 嘉戎技术(北京)有限公司 集成式工业废水处理系统及方法
WO2025032515A1 (en) * 2023-08-09 2025-02-13 Chilwarwar Kaustubh Water purification system and method
CN119763885A (zh) * 2024-12-31 2025-04-04 山东核电有限公司 放射性废液处理设备及放射性废液处理方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50157800A (ja) * 1974-06-13 1975-12-19
JPS5343200U (ja) * 1976-09-17 1978-04-13
JPS5385299A (en) * 1977-01-07 1978-07-27 Hitachi Ltd Back osmotic treating method of radioactive waste washings
JPS5584586A (en) * 1978-09-20 1980-06-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Treatment of waste water
JPS61116695A (ja) * 1984-11-12 1986-06-04 科学技術庁原子力局長 放射性ヨウ素含有水溶液の処理法
JP2007136413A (ja) * 2005-11-22 2007-06-07 Marfeid:Kk 浄水装置
JP2007203144A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd 水処理方法及び水処理設備
JP2013096701A (ja) * 2011-10-27 2013-05-20 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd 水処理方法及び水処理設備

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
HU195967B (en) 1985-05-13 1988-08-29 Tatabanyai Szenbanyak Process for recovering boric acid solution, reusable in atomic power station, from radioactive solutions of atomic power station
JPH0664187B2 (ja) * 1986-08-22 1994-08-22 科学技術庁原子力局長 放射性廃液の処理方法
JPH02143198A (ja) 1988-11-25 1990-06-01 Tokyo Electric Power Co Inc:The 廃液濃縮システムの運転方法
JP2989403B2 (ja) 1993-01-05 1999-12-13 三菱重工業株式会社 原子力発電所から排出される洗浄排水の処理方法
JPH08108048A (ja) * 1994-10-12 1996-04-30 Toray Ind Inc 逆浸透分離装置及び逆浸透分離方法
JP3969221B2 (ja) * 2002-07-05 2007-09-05 栗田工業株式会社 脱イオン水の製造方法及び装置
CN2878362Y (zh) 2006-02-07 2007-03-14 北京天地人环保科技有限公司 碟管式反渗透技术处理垃圾渗滤液的设备
CN101028958B (zh) * 2006-03-04 2010-10-13 林炳金 一种工业废水处理方法
JP5044178B2 (ja) 2006-09-19 2012-10-10 株式会社荏原製作所 放射性核種含有廃液処理方法及び装置
WO2009038758A1 (en) * 2007-09-20 2009-03-26 Verenium Corporation Wastewater treatment system
CN101229949B (zh) * 2007-12-19 2011-09-07 核工业理化工程研究院华核新技术开发公司 移动式放射性废水处理设备
CN201965936U (zh) * 2010-12-30 2011-09-07 核工业理化工程研究院华核新技术开发公司 具有三防功能的放射性污水应急处理系统
CN202164181U (zh) 2011-07-14 2012-03-14 西安百衡伯仲复合材料有限公司 碟管式膜法水处理装置
CN102522134B (zh) * 2011-12-23 2014-08-20 核工业理化工程研究院华核新技术开发公司 一种将放射性污染水处理成饮用水的净化系统
JP6078987B2 (ja) 2012-05-29 2017-02-15 栗田工業株式会社 放射性ストロンチウム含有排水の処理方法及び処理装置
CN102951741B (zh) * 2012-08-14 2014-09-24 上海晶宇环境工程有限公司 垃圾渗滤液深度处理工艺及专用设备
CN103177784B (zh) * 2013-03-28 2015-06-03 清华大学 一种处理放射性废水的方法
CN103466838B (zh) * 2013-09-23 2015-05-27 杭州天创环境科技股份有限公司 一种含二甲基甲酰胺废水精馏塔凝水的处理方法
CN103745759B (zh) * 2014-01-09 2017-01-18 清华大学 一种放射性废水处理的方法和装置
CN103762004B (zh) * 2014-01-22 2016-06-08 清华大学 一种浓缩放射性废水的方法和系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50157800A (ja) * 1974-06-13 1975-12-19
JPS5343200U (ja) * 1976-09-17 1978-04-13
JPS5385299A (en) * 1977-01-07 1978-07-27 Hitachi Ltd Back osmotic treating method of radioactive waste washings
JPS5584586A (en) * 1978-09-20 1980-06-25 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Treatment of waste water
JPS61116695A (ja) * 1984-11-12 1986-06-04 科学技術庁原子力局長 放射性ヨウ素含有水溶液の処理法
JP2007136413A (ja) * 2005-11-22 2007-06-07 Marfeid:Kk 浄水装置
JP2007203144A (ja) * 2006-01-31 2007-08-16 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd 水処理方法及び水処理設備
JP2013096701A (ja) * 2011-10-27 2013-05-20 Kobelco Eco-Solutions Co Ltd 水処理方法及び水処理設備

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020528872A (ja) * 2017-07-31 2020-10-01 四川思達能環保科技有限公司 球状水酸化ニッケルの生産プロセスの途中廃水を処理する方法
JP7173612B2 (ja) 2017-07-31 2022-11-16 四川思達能環保科技有限公司 球状水酸化ニッケルの生産プロセスの途中廃水を処理する方法
CN113274880A (zh) * 2021-06-24 2021-08-20 厦门嘉戎技术股份有限公司 一种dtro组件膜片的改性工艺

Also Published As

Publication number Publication date
US10457573B2 (en) 2019-10-29
US20160251239A1 (en) 2016-09-01
CN103745759B (zh) 2017-01-18
EP3018659A4 (en) 2017-03-01
CN103745759A (zh) 2014-04-23
CN106448787A (zh) 2017-02-22
WO2015103983A1 (zh) 2015-07-16
CN106448787B (zh) 2018-10-02
EP3018659A1 (en) 2016-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2017501421A (ja) 放射性廃水の処理方法及び装置
CN104900286B (zh) 将放射性废水处理至天然本底放射性水平的系统及应用
CN103762004B (zh) 一种浓缩放射性废水的方法和系统
KR20130114616A (ko) 초순수 제조장치
Chen et al. Influence of boron on rejection of trace nuclides by reverse osmosis
CN108766610B (zh) 放射性废水的浓缩处理方法及放射性废水处理系统
CN107481780B (zh) 一种用于含铀废液处理的膜处理装置
CN107456873A (zh) 一种用于净化含铀废液的膜处理工艺
CN106548816A (zh) 一种组合式的放射性废水处理装置
CN110379532B (zh) 放射性废液处理方法及装置
CN104900283A (zh) 一种核电厂放射性废液处理系统
Arnal et al. Treatment of 137Cs liquid wastes by reverse osmosis Part II. Real application
CN110349689B (zh) 核电站放射性废液处理装置
CN110349690B (zh) 放射性废液处理方法及装置
CN203754515U (zh) 一种用于干熄焦发电循环水处理的双膜系统
CN109987738A (zh) 一种含铀废液中铀回收工艺
CN109809593B (zh) 适用于不同含盐量低水平放射性废水处理的设备及方法
CN104016446B (zh) 一种反渗透废水处理装置
CN204022512U (zh) 一种高效的反渗透废水处理装置
CN211111362U (zh) 一种膜分离浓水循环利用装置
CN103748040B (zh) 淡水生成方法
CN207883340U (zh) 一种核素零排放的铅铋堆放射性废液净化系统
CN120613171B (zh) 一种核电厂含硼放射性废液处理系统和处理方法
CN205687675U (zh) 反渗透膜苦咸水淡化系统
CN204588767U (zh) 一种新型反渗透装置

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160425

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20160426

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20160425

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170404

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20171003

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180126

A911 Transfer to examiner for re-examination before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20180206

A912 Re-examination (zenchi) completed and case transferred to appeal board

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20180420