JPH0139008B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は廃イオン交換樹脂の焼却処理方法に関
するものである。 更に詳しくは、イオン交換処理工程から取り出
される湿潤されている粗い廃イオン交換樹脂をそ
のまま直接、焼却処理しうる方法に関するもので
ある。 原子力分野などにおいて、そのイオン交換処理
工程から取り出される湿潤されている粗い廃イオ
ン交換樹脂の発生量の増加が著しく、これの減容
化技術の確立が課題となつており、その一解決策
として廃イオン交換樹脂を焼却処理することが考
えられているが、従来のロータリーキルン式、多
段炉、流動層炉式、撹拌炉床式などの一般方法に
より焼却処理しようとしても、いずれの場合にお
いても燃焼効率が低く、かつ多量の燃焼空気を必
要とするため排ガス処理設備が非常に大型になる
という問題があつてこれらの方法は採用し難かつ
た。また他の微粉炭燃焼のような方式により焼却
処理しようとしても、湿潤されている粗い廃イオ
ン交換樹脂を前処理として200メツシユ以下に微
粉砕し所定に乾燥させなければならなく、而して
その設備が複雑になると共に粉じん爆発に対する
高度な技術的対策も必要とされるというような問
題があつてこの方法も採用し難かつた。 本発明はこのような従来の問題点に鑑みて発明
されたものであり、その目的とするところは、イ
オン交換処理工程から取り出される湿潤されてい
る粗い廃イオン交換樹脂をそのまま焼却、すなわ
ち微粉砕や乾燥などの前処理を一切しなくても前
記樹脂を効率よく焼却し得て、かつその排ガス量
をより一段と減らすことができる廃イオン交換樹
脂の焼却処理方法を提供しようとするにある。 この目的を達成する本発明に係る廃イオン交換
樹脂の焼却処理方法は、湿潤されている粗い廃イ
オン交換樹脂を乳下剤の存在下で燃料油及び水と
混合して水中油滴型３成分系の安定なエマルジヨ
ンとし、次いでこれを単独または助燃焼下で噴霧
燃焼させることを特徴とするものである。 イオン交換処理工程から取り出される廃イオン
交換樹脂は粗い樹脂であつて、かつ湿潤されてお
り、これを燃料油または水のみと混合しても安定
な均一分散体を得ることが困難であるが、本発明
においては前記廃イオン交換樹脂を乳化剤の存在
下で燃料油及び水と混合するので廃イオン交換樹
脂−燃料油−水３成分系の極めて安定な水中油滴
型エマルジヨンが得られる。 なお前記廃イオン交換樹脂を油中水滴型乳化剤
の存在下で燃料油及び水と混合すれば油中水滴型
エマルジヨンも得ることができるが、この油中水
滴型エマルジヨンでは本発明の目的をより十分に
達成することが困難である。なぜならばこの種の
エマルジヨンは燃料油に対し水の量を増すと常温
での流動性が悪化して送液操作が困難になり、ま
た湿潤されている粗い廃イオン交換樹脂と混合液
（燃料油と水とを混合した液）との重量比が大き
くなるにつれても流動性が悪化するためである。 本発明において水中油滴型エマルジヨンの組成
範囲は特に限定されないが、燃料油と水との重量
比が70：30〜20：80で、かつ廃イオン交換樹脂と
混合液（燃料油と水とを混合した液）との重量比
が20：80〜70：30であるのが好ましい。表１にお
いて各種組成範囲の水中油滴型エマルジヨンの実
施例を示す。なお同表中における(A)〜(F)、（Ｏ／
Ｗ）、（Ｒ／Ｌ）は下記をそれぞれ表わしていると
共に「乳濁安定性」の行における（○）記号は良
好を、（△）記号は１時間以内で分離を、（×）記
号は数分で分離をそれぞれを表わしており、さら
に「常温流動性」の行における（○）記号は良好
を、そして（△）記号は不良を表わしている。 なお本実施例においては水中油滴型ノニオン系
の乳化剤を使用している。 (A)：60〜400メツシユで空隙率が7.6％の湿潤され
ている廃カチオン交換樹脂（オルガノ株式会社
製のパウデツクスPCH）。 (B)：60〜400メツシユで空隙率が31％の湿潤され
ている廃アニオン交換樹脂（オルガノ株式会社
製のパウデツクスPAO）。 (C)：有効径が0.45〜0.60mmで空隙率が35％の湿潤
されている廃カチオン交換樹脂（オルガノ株式
会社製のアンバーライト1R120B）。 (D)：有効径が0.45〜0.60mmで空隙率が35％の湿潤
されている廃アニオン交換樹脂（オルガノ株式
会社製のアンバーライト1RA40O）。 (E)：前記(A)と(B)との混合物であつて、前記(A)と(B)
との重量比が３：１のもの。 (F)：前記(A)〜(D)の混合物であつて、前記(A)と(B)と
(C)と(D)との重量比が６：２：２：１のもの。 （Ｏ／Ｗ）：燃料油と水との重量比。 （Ｒ／Ｌ）：前記(A)〜(F)の廃イオン交換樹脂それ
ぞれと混合液（燃料油と水とを混合した液）と
の重量比。

【表】

【表】 このように本発明においては水中油滴型エマル
ジヨンの組成範囲を各種に設けることができる
が、実施例７及び９のような組成範囲に設けるの
はあまり好ましくない。 すなわち実施例７のように（Ｏ／Ｗ）を（16／
84）に設けると、乳濁安定性及び常温流動性が良
好であつてもこれを燃焼する際、助燃焼下で燃焼
させても火炎の安定性が不十分となり、また実施
例９のように（Ｏ／Ｗ）を（85／15）に設けると
流動性が悪化して送液操作が困難となるからあま
り好ましくない。 なお（Ｏ／Ｗ）に関し一般に少なくとも（10／
90）以上に設ければ安定した乳濁性が得られ、こ
の場合における油滴は数ミクロンから数十ミクロ
ンになつて水中に高密度に分散して樹脂粒子の沈
降を防止しうるが、燃焼に際して安定な火炎を得
るためには助燃焼下でも（20／80）以上に設ける
のが好ましい。 また（Ｒ／Ｌ）についてはこれをあまり大きく
すると流動性が悪化して送液操作が困難となるか
ら（70／30）以下が好ましい。 次に表２において各種組成範囲の油中水滴型エ
マルジヨンを示す。なおこの表中における(A)〜
(F)、（Ｏ／Ｗ）、（Ｒ／Ｌ）、その他各種記号は表１
におけるそれと同じもの表わし、乳化剤は油中水
滴型ノニオン系のものが用いられている。

【表】 これからして明らかのように油中水滴型エマル
ジヨンは表１に示される水中油滴型エマルジヨン
に比して流動性が著しく劣つており、また（Ｒ／
Ｌ）をあまり上げられず、廃イオン交換樹脂当り
の燃料油使用量が多くなり、従つて油中水滴型エ
マルジヨンでは本発明の目的をより十分に達成し
得ないことがわかる。 なお表３において水または軽油のどちらか一方
及び乳化剤を添加しない場合の例を示すが、ここ
における（Ｒ／Ｗ）は前記樹脂(F)と水との重量比
を、また（Ｒ／Ｏ）は前記樹脂(F)と軽油との重量
比を表わしている。

【表】 この例によれば乳濁安定性が十分でないので、
このエマルジヨンを使用しても本発明の目的を達
成し得ないことは述べるまでもなく明らかであ
る。 なお上述の実施例においては燃料油として軽油
を用いているが、本発明においてはこれに限定さ
れず重油、燈油、廃油、廃溶剤などを用いてもよ
い。 また乳化剤はノニオン型界面活性剤が好まし
く、カチオン及びアニオン型活性剤を用いると廃
イオン交換樹脂と反応して乳化能力を低下させて
長期間安定な乳濁性を維持し難い。 本発明においては上述したように、湿潤されて
いる粗い廃イオン交換樹脂を乳化剤の存在下で燃
料油及び水と混合して水中油滴型の３成分系の安
定なエマルジヨンを生成するが、次いでこれを噴
霧燃焼させるのである。すなわち第１図の燃焼系
統図において示すように、槽１から水中油滴型エ
マルジヨンをポンプ２を介して送液してノズル３
から炉４内へ噴霧し燃焼させる。なおこの際、助
燃焼下で噴霧燃焼させるのが好ましい。図示の装
置においてはポンプ５、ノズル６を配した助燃油
供給管路を設けている。なお７は燃焼用エアーを
送気するブロアー、８は噴霧用の加圧空気を送気
するコンプレツサー、９は乳化器、１０は燃料油
供給管路、１１は水供給管路、１２は湿潤されて
いる粗い廃イオン交換樹脂を供給する管路、１３
は乳化剤供給管路をそれぞれ示している。 而してこのようにして廃イオン交換樹脂を焼却
処理することにより油中水滴型エマルジヨンの場
合に比して各種のすぐれた効果が得られる。すな
わちその１として、水添加量を多くすればエマル
ジヨンの粘度が低下する（油中水滴型の場合は高
くなる）から、排ガス温度を所定にさげる際に水
添加量を容易に増加させることができるので燃焼
空気量を最低に維持することができるという効果
が得られる。 またその２として、廃イオン交換樹脂量当りの
燃料使用量を少なくすることができるという効果
が得られ、更にその３として、Ｃ重油などの高粘
度油を使用する場合においてもエマルジヨン粘度
は連続相である水の粘度に収れんするので常温で
噴霧可能な流動性が得られるという効果、更にま
たその４として、エマルジヨンが流動しても静電
気の蓄積がないのでこれによる気相部の着火爆発
の恐れがない（油中水滴型の場合は危険性が大）
という効果が得られる。 次に第４図において各種の水中油滴型エマルジ
ヨンを第１図の装置により燃焼させた実施例を示
す。なお同表中における(F)、（Ｏ／Ｗ）、（Ｒ／Ｌ）
は前述したそれと同じものを示している。

【表】 このように本発明によれば湿潤されている粗い
廃イオン交換樹脂を良好に焼却処理することがで
きる。なお灯油と軽油については（Ｏ／Ｗ）、
（Ｒ／Ｌ）を同一にする限りその乳濁安定性及び
常温流動性がほぼ同じであつた。 以上、詳述したように本発明によれば各種のす
ぐれた効果が得られるが、ここでさらに詳述する
に、その１として、完全燃焼を容易化して排ガス
量を少なくしうという効果が得られる。すなわち
廃イオン交換樹脂処理量当りの排ガス量を少なく
するためには前記樹脂を液体燃料化して燃焼空気
量を理論燃焼空気比に近づけることが望ましく、
また前記樹脂を完全燃焼させるには出来る限り高
温帯を通過させることが必要であるが、本発明に
おいては前記樹脂を燃料油などと混合して液体燃
料として取扱えるような流動性が良く、かつ安定
な均一分散液とし、これを噴霧燃焼させている。
而して前記樹脂が必ず高温度の火炎を通過するか
らその燃焼を効率よく行うことができるので完全
燃焼が達成できる。 次にその２として、燃料を節減しうると共に
NOxも減らすことができるという効果が得られ
る。すなわちエマルジヨンの均一分散性を安定に
維持出来れば定常な噴霧燃焼を保つことができて
前記樹脂の着火を安定しうるので完全燃焼に必要
な炉内温度を過度に高くする必要はない。一般の
焼却処理では炉内温度が過度に高くなつた場合に
は燃焼空気量を増加させて温度を下げる方法が採
られているが、本発明においては含廃樹脂エマル
ジヨンの発熱量は水の添加量を変えることにより
容易に調整出来るので、燃焼空気量を理論空気量
の近くに保持したままで炉内温度の過度上昇防止
を主に（Ｏ／Ｗ）の変更で容易に行うことができ
る。また（Ｏ／Ｗ）が小さく、前記エマルジヨン
の発熱量が低い場合に助燃焼下で噴霧燃焼を行う
ので、炉内温度の調節を助燃焼用燃料のコントロ
ールで行うことができる。なお水の添加は炉内温
度の過度な上昇防止及び燃焼炎温度分布の均一化
の両面からNOx低減化に大きく貢献している。
また廃イオン交換樹脂当りの使用燃料は出来るだ
け少ないことが望ましいが、油中水滴型エマルジ
ヨンでは表２の比較例で明らかのごとく（Ｏ／
Ｗ）を下げるかまたは（Ｒ／Ｌ）を上げると流動
性が悪化して安定な噴霧燃焼が得難い。これに対
し本発明に係る水中油滴型エマルジヨンにおいて
は（Ｒ／Ｌ）が（60／40）でも完全燃焼が容易で
あり、従つて燃料使用量の節減が図れる。 次にその３として、微粉砕及び乾燥などの前処
理を省くことができるという効果が得られる。一
般のイオン交換樹脂はスチレン−ジビニルベンゼ
ンの架橋型共重合体などを基本構成物とした熱硬
化性の高分子物質であり、かつ廃イオン交換樹脂
粒の内部には多量の水が包含されてこれの乾燥速
度は極めて遅い。しかしながら本発明においては
水中油滴型エマルジヨンを噴霧燃焼させて必ず高
温の燃焼炎にしうるので、粒子径が１mm程度の廃
イオン交換樹脂でも火炎中で破砕して微細化する
ことができる。 すなわち燃焼時においては樹脂粒子内包含水の
逸散速度より粒子内への加熱速度がはやくなり、
粒子は内部の水蒸気圧により破砕される。而して
前処理しなくても完全燃焼させることができる。
なお第１図に示される装置における乳化器９は振
動式、撹拌式、乱流混合式、噴射式、衝撃式、超
音波式など各種型式に設けることができ、また炉
４も横型、堅型の噴霧燃焼炉その他サイクロン式
燃焼炉に設けることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例を示し、廃イオン交換
樹脂の焼却処理装置の概略構成図である。 １：エマルジヨン化槽、４：炉、１０：燃料油
供給管路、１１：水供給管路、１２：廃イオン交
換樹脂供給管路、１３：乳化剤供給管路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 湿潤されている粗い廃イオン交換樹脂を乳化
   剤の存在下で燃料油及び水と混合して水中油滴型
   ３成分系の安定なエマルジヨンとし、次いでこれ
   を単独または助燃焼下で噴霧燃焼させることを特
   徴とする廃イオン交換樹脂の焼却処理方法。 ２ エマルジヨンの組成範囲が、燃料油と水との
   重量比が70：30〜20：80で、かつ廃イオン交換樹
   脂と燃料油及び水の混合液との重量比が20：80〜
   70：30であることを特徴とする特許請求の範囲１
   に記載の廃イオン交換樹脂の焼却処理方法。