WO2009099209A1

WO2009099209A1 - 放射性硝酸塩廃液処理装置

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Publication number: WO2009099209A1
Application number: PCT/JP2009/052097
Authority: WO
Inventors: Naoki Ogawa; Katsushi Shibata; Kazuhiko Kuroda; Hiromitsu Nagayasu
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2008-02-08
Filing date: 2009-02-06
Publication date: 2009-08-13
Also published as: JP2009186437A; EP2242061A4; US8696892B2; US20100276345A1; EP2242061A1; JP4774065B2; EP2242061B1

Abstract

　硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液（１１）中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽（１２）と、該脱窒槽（１２）で処理された脱窒処理液（２４）を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽（１４）とを有する放射性硝酸塩廃液処理装置であって、前記脱窒槽（１２）及び前記再曝気槽（１４）から排出される余剰汚泥（２６Ａ）、（２６Ｂ）を溶解する汚泥溶解槽（８１）を有してなり、該汚泥溶解槽（８１）に汚泥溶解剤として過酢酸（８０）を供給して余剰汚泥を溶解させ、汚泥溶解物を炭素源（２２）として前記脱窒槽（１２）に供給する。

Description

[規則26に基づく補充 25.02.2009]　放射性硝酸塩廃液処理装置

　本発明は、排水中に含まれる硝酸を除去することが可能な放射性硝酸塩廃液処理装置に関する。

　再処理工場などの原子力施設から発生する硝酸塩廃液は高濃度（塩濃度が１％以上）であると共に、放射性であるため、そのままでは放流できず、最終的にはセメント固化体などに成型して埋設処分することになっている。

　近年、セメント固化体が硝酸塩を含有する場合、この硝酸塩が漏水し、周辺の地下水、土壌環境を汚染することが懸念され、硝酸塩を分解することが検討されている。

　硝酸塩を処理する方法として、電気還元法、化学還元法、生物還元法などがあるが、電気還元法では、重金属のよる阻害、アンモニアの発生等の問題を有している。
　また、化学還元法では、発熱反応、アンモニアの発生等の問題を有している。

　一方、生物還元法では、常温常圧で処理ができると共に、アンモニアの発生もないため、生物処理により硝酸塩を処理する方法が検討されている（特許文献１）。しかし、特許文献１の方法では使用する炭素源が１種類であるために、硝酸還元処理に伴って発生する余剰汚泥量が増え、２次廃棄物処分費が増大するという課題を有している。

　図６は、従来の生物を利用した放射性硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。
　図６に示すように、従来の放射性硝酸塩廃液処理装置１００は、図示しない原子力施設から発生する硝酸塩廃液１０１中の硝酸を窒素ガスに還元処理する脱窒槽１０２と、脱窒された脱窒液１０３を活性汚泥と曝気混合する再曝気槽１０４と、該再曝気槽１０４から排出された脱窒処理液である再曝気液１０５を沈澱した汚泥１０６と処理液１０７とに分離する沈澱槽１０８とを有するものである。

　前記脱窒槽１０２には、図示しない脱窒菌を多量に含有する活性汚泥が含まれており、該脱窒槽１０２において硝酸廃液中の硝酸イオンは嫌気性微生物（脱窒菌）の働きにより下記式（１）の反応で窒素ガス（Ｎ₂）に還元され、硝酸廃液中から除去される。
　この時、脱窒槽１０２には、炭素源１２１として例えばメタノールと、ｐＨ調整剤１２０が供給される。また、脱窒槽１０２内は攪拌機１１０により攪拌されている。
ＮＯ₃ ^-＋５／６ＣＨ₃ＯＨ→１／２Ｎ₂＋５／６ＣＯ₂＋７／６Ｈ₂Ｏ＋ＯＨ^-・・・（１）

　その後、再曝気液１０５は再曝気槽１０４から沈澱槽１０８を経て、処理液１０７として図示しない後の工程に送られる。また、沈澱槽１０８に沈澱した汚泥１０６は、循環ポンプ１１１によって余剰汚泥１３１として回収される。また、沈澱槽１０８に沈澱した汚泥１０６の一部は、返送汚泥供給ライン１１２を介して脱窒槽１０２に返送され、再利用されている。再利用されない汚泥は余剰汚泥１３１として系外に引き抜かれ、図示しない処分工程に送られる。

　また、微生物含有汚泥中の嫌気性脱窒菌により、硝酸態窒素と亜硝酸態窒素を窒素に還元するための微生物処理工程を含む複数の処理槽を持った硝酸塩含有廃液の処理方法と処理装置が利用されている（特許文献２）。

特許第３６９７０３７号公報特開２００７－１０５６２７号公報

　しかしながら、従来の硝酸塩廃液処理装置１００では、硝酸塩廃液１０１中の硝酸塩の濃度が低い場合（塩濃度が１％未満）には、脱窒菌が死滅することはなかったが、硝酸塩廃液１０１中の硝酸塩の濃度が高濃度（例えば、１～７％程度）の場合には、生物脱窒反応に伴うｐＨの上昇により前記脱窒菌が死滅してしまうおそれがある、という問題がある。

　また、硝酸塩廃液１０１中の硝酸塩の濃度が高濃度（例えば、１～７％程度）の場合には、浸透圧の上昇により生体内から水が浸出し、生態を維持できずに死滅するので、汚泥フロックの微細化が発生し、汚泥１０６が沈殿槽１０８において沈殿しなくなり、この結果、処理液１０７と共に後側に流出してしまう、という問題がある。

　また、脱窒槽１０２において供給する炭素源１２１を変更（例えば酢酸などの有機酸や糖類等）することにより、微生物の増殖が発生し、余剰汚泥１３１の発生量が増大し、処分量が増加する、という問題がある。

　この余剰汚泥１３１の発生量の増大は、原子力施設にとっては、二次廃棄物は固化体として埋設処分されるため、処分するために膨大な費用がかかる、いわゆる、二次廃棄物量を削減する必要がある、という問題がある。

　また、放射性硝酸塩廃液を処理する設備は、放射線管理区域内に設置する必要があるため、その処理設備をコンパクトにする必要がある、という要望がある。

　また、これと共に、二次廃棄物量を削減する必要がある、という要望がある。

　さらには、放射線管理区域内に設置する微生物処理システムとしては、反応、性能の安定化を図る必要がある、という要望がある。

　本発明は、前記問題に鑑み、放射線管理区域内に設置され、且つ高い硝酸塩濃度の廃液を効率的に微生物処理することができる放射性硝酸塩廃液処理装置を提供することを課題とする。

　上述した課題を解決するための本発明の第１の発明は、硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽と、該脱窒槽で処理された脱窒処理液を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽とを有する放射性硝酸塩廃液処理装置であって、前記脱窒槽及び前記再曝気槽から排出される余剰汚泥を溶解する汚泥溶解槽を有してなり、該汚泥溶解槽に汚泥溶解剤を供給して余剰汚泥を溶解させ、汚泥溶解物を炭素源として前記脱窒槽に供給することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第２の発明は、第１の発明において、前記汚泥溶解剤が、過酢酸又はｐＨ１２以上の硝酸塩廃液であることを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第３の発明は、硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽と、該脱窒槽で処理された脱窒処理液を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽とを有する放射性硝酸塩廃液処理装置であって、前記脱窒槽及び前記再曝気槽から排出される余剰汚泥を溶解する汚泥溶解槽を有してなり、該汚泥溶解槽に過酢酸を供給して余剰汚泥を溶解させ、汚泥溶解物を炭素源として前記脱窒槽に供給すると共に、酢酸を脱窒槽に供給することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第４の発明は、硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽と、該脱窒槽で処理された脱窒処理液を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽とを有する放射性硝酸塩廃液処理装置であって、前記脱窒槽及び前記再曝気槽から排出される余剰汚泥を溶解する汚泥溶解槽を有してなり、該汚泥溶解槽にｐＨ１２以上の硝酸塩廃液を供給して余剰汚泥を溶解させ、汚泥溶解物を炭素源として前記脱窒槽に供給すると共に、硝酸塩廃液を脱窒槽に供給することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第５の発明は、第１乃至４のいずれか一つの発明において、前記脱窒槽が、前記硝酸塩廃液のｐＨを調整するｐＨ調整剤を供給するｐＨ調整手段と、前記活性汚泥で処理された脱窒液を、汚泥を含む固形分と脱窒処理液とに分離する第一の固液分離手段と、該第一の固液分離手段の下部側に設けられ、前記脱窒槽内に酸素を含まないガスを供給するガス供給手段とを有すると共に、前記再曝気槽が、前記活性汚泥で処理された脱窒処理液を、余剰汚泥と処理液とに更に分離する第二の固液分離手段と、該第二の固液分離手段の下部側に設けられ、前記再曝気槽内に空気を供給する空気供給手段と、を有することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第６の発明は、第１乃至５のいずれか一つの発明において、前記脱窒槽の脱窒液のｐＨが、７．０～１０．０であることを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第７の発明は、第１又は２の発明において、前記脱窒槽において、前記好気性微生物が前記脱窒液中の前記硝酸と反応することにより生成される窒素ガス及び二酸化炭素を前記脱窒槽に循環させるガス循環ラインを有することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第８の発明は、第５の発明において、前記第一の固液分離手段及び前記第二の固液分離手段が、固液分離膜であることを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第９の発明は、第４の発明において、前記汚泥溶解槽から排出される硝酸塩廃液中の有機炭素を分析する全有機炭素測定装置と、前記汚泥溶解槽から排出される硝酸塩廃液中の窒素化合物における窒素の量を測定する全窒素計測装置とを有することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　第１０の発明は、第１乃至９のいずれか一つの発明において、前記脱窒槽の上流側に調整槽を設けてなり、前記調整槽が、電気伝導度を測定する電気伝導（ＥＣ）計と、工業用水導入ラインと、該工業用水導入ラインに介装され、前記電気伝導計の測定値に基づいて工業用水供給量を調整する工業用水供給量調整バルブとを有することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置にある。

　本発明によれば、余剰汚泥一部を汚泥溶解槽に供給し、ここで汚泥溶解剤として過酢酸等を用いて分解させることにより、増殖した微生物を死滅させると共に、該死滅させた微生物が有機物であるので、脱窒槽に供給する炭素源して用いることができる。

　また、脱窒槽において、活性汚泥で処理された脱窒液を、汚泥を含む固形分と脱窒処理液とに分離する第一の固液分離手段を有すると共に、再曝気槽において処理された再曝気液を、汚泥を含む固形分と再曝気処理液とに更に分離する第二の固液分離手段とを有しているため、微細化した汚泥が処理液と共に各々流出するのを防止することができる。

図１は、本発明の実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置を示す概念図である。図２は、本発明の実施例２に係る放射性硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。図３は、本発明の実施例３に係る放射性硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。図４は、本発明の実施例４に係る放射性硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。図５は、本発明の実施例５に係る放射性硝酸塩廃液処理装置を用いた生物処理システムの構成を示す概略図である。図６は、従来の生物を利用した放射性硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。

符号の説明

　１０Ａ～１０Ｄ　放射性硝酸塩廃液処理装置
　１１　硝酸塩廃液
　１２　脱窒槽
　１４　再曝気槽
　２１　ｐＨ調整剤
　２２　炭素源
　２３　脱窒液
　２４　脱窒処理液
　２５　第一の固液分離手段
　２６Ａ、２６Ｂ　固形分（余剰汚泥）
　２７　再曝気処理液
　２８　第二の固液分離手段
　２９　再曝気液
　３０　ガス供給手段
　３１　ガス排出ライン
　３４　空気供給手段
　３５　ブロワ
　５１　調整槽
　５２　電気伝導計（ＥＣ計）
　５３　工業用水導入ライン
　５４　工業用水供給量調整バルブ
　５５　硝酸廃液供給ライン
　６１　工業用水
　６２　希釈装置
　６３　生物処理装置
　６５　汚泥
　６７　汚泥脱水装置
　６８　脱水汚泥
　６９　焼却装置
　７０　処理液
　７１　焼却灰
　７２　洗浄水
　８１　汚泥溶解槽

　以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施例における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

　本発明による実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置について、図面を参照して説明する。
　図１は、本発明の実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置を示す概念図である。
　図１に示すように、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａは、硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液１１中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽１２と、該脱窒槽１２で処理された脱窒処理液２４を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽１４とを有する放射性硝酸塩廃液処理装置であって、前記脱窒槽１２及び前記再曝気槽１４から排出される余剰汚泥２６Ａ、２６Ｂを溶解する汚泥溶解槽８１を有してなり、該汚泥溶解槽８１に汚泥溶解剤として過酢酸８０を供給して余剰汚泥を溶解させ、汚泥溶解物を炭素源２２として前記脱窒槽１２に供給するものである。

　ここで前記脱窒槽１２が、硝酸塩廃液１１のｐＨを調整するｐＨ調整剤２１を供給するｐＨ調整手段（図示せず）と、脱窒槽１２に炭素源２２を供給する炭素源供給手段（図示せず）と、前記活性汚泥で処理された脱窒液２３を汚泥（余剰汚泥２６Ａ）を含む固形分と処理液とに分離する第一の固液分離手段である第一の固液分離膜２５と、該第一の固液分離膜２５の下部側に設けられ、脱窒槽１２内に酸素を含まないガス（例えば、窒素ガス（Ｎ₂）、炭酸ガス（ＣＯ₂）の何れか一方又は両方）を供給するガス供給手段３０とを有すると共に、再曝気槽１４が、前記活性汚泥で処理された脱窒処理液２４を再曝気処理し、再曝気液２９を余剰汚泥２６Ｂと再曝気処理液２７とに更に分離する第二の固液分離膜２８と、該第二の固液分離手段である第二の固液分離膜２８の下部側に設けられ、前記再曝気槽１４内に空気をブロワ３５により供給する空気供給手段３４とを有するものである。
　また、前記第一の固液分離膜２５と第二の固液分離膜２８の下部には、各々ガス供給手段３０と空気供給手段３４とを有し、供給ガスの上昇に伴って、活性汚泥混合液が分離膜表面を通過する際に、液のみが膜を透過して固液分離が行われる。膜の表面には分離された後の活性汚泥が付着するが、膜表面は前記供給ガス流によって常に洗浄されるため、膜表面に付着した活性汚泥は洗浄除去され、常に清浄な膜表面で固液分離を行うことが出来る。なお、図１中、符号Ｐ₁は脱窒処理液２４を再曝気槽１４に供給する脱窒処理液供給ポンプ、符号Ｐ₂は再曝気処理液２７を送出する再曝気処理液供給ポンプを図示する。

　本実施例では、脱窒槽１２と再曝気槽１４からの余剰汚泥２６Ａ、２６Ｂの一部を余剰汚泥供給ラインＬ₁により汚泥溶解槽８１に供給し、ここで汚泥溶解剤として過酢酸８０を用いて分解させることにより、増殖した微生物を死滅させると共に、該死滅させた微生物が有機物であるので、脱窒槽１２に、供給ポンプＰ₃を介して供給する炭素源２２として用いるようにしている。

　また、汚泥溶解剤として過酢酸８０を用いているので、その分解により酢酸が生成され、この酢酸も炭素源２２としてなるので、別途炭素源を添加又は炭素源の添加の削減となる。
　すなわち、本来の脱窒反応に寄与するものを余剰汚泥から得ることができるものとなる。よって、余剰汚泥の溶解に過酢酸８０を用いるのみならず、分解物の有機物と酢酸は脱窒槽１２の炭素源２２として用いることができるので、有効利用を図ることができる。
　なお、微生物を死滅させるものとして、過酢酸以外に、例えば塩素やオゾン等を用いることもできるが、これらは余剰汚泥の溶解には寄与するものの、その後に脱窒槽に供給することはできず、悪影響のみを与えることとなり、好ましくない。

　また、余剰汚泥は、溶解された後、炭素源として再利用され、炭酸ガスとして放出されるので、二次廃棄物の発生量の低減を図ることもできる。

　さらに、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、第一の固液分離膜２５と第二の固液分離膜２７とを、それぞれ脱窒槽１２と再曝気槽１４に設けているため、微細化した汚泥は完全に脱窒液２３、又は再曝気液２９と分離することができることとなる。これにより、汚泥の流出を防ぐことができる。ここで、第一の固液分離膜２５と第二の固液分離膜２８の種類としては特に限定されるものではないが、例えば平膜、中空糸膜等の公知の固液分離膜を用いるようにすればよい。

　この結果、微細化した汚泥を脱窒処理液２４、又は再曝気処理液２７と完全に分離することで、排出される再曝気処理液２７の浮遊物質（ＳＳ）濃度の低減化を図ることができる。

　また、脱窒槽１２内に第一の固液分離膜２５を設置することにより、脱窒菌の流出を防止できると共に、他の菌の混入もないことから、脱窒槽１２内で増殖する脱窒菌のみが大量に槽内に存在することになる。その結果、十分な量の汚泥を確保することができ、脱窒槽１２内の汚泥濃度を高濃度に維持することができるため、脱窒槽１２の脱窒性能を高く維持することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。

　また、脱窒槽１２内の汚泥濃度を高濃度に維持することできるため、脱窒槽１２の脱窒性能を高くすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。

　また、第一の固液分離膜２５及び第二の固液分離膜２７を設けることにより、硝酸塩廃液１１中に含まれる粒子状の放射性物質も再曝気液２９から分離することができるため、外部に排出される再曝気処理液２７の放射能濃度を低くすることができ、再曝気処理液２７の放射能濃度の低減化を図ることができる。

　また、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、脱窒槽１２の脱窒液２３中のｐＨは、７．０～１０．０に調整するのがよい。またｐＨを８．０～９．５、更にはｐＨを８．０～９．０とするのが好ましい。これは、脱窒液２３中のｐＨが１０．０を超えると、微生物が死滅するからである。また、ｐＨが７．０未満であると、微生物の窒素ガスの還元処理の反応の反応速度が低下するためである。

　また、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、脱窒槽１２の第一の固液分離膜２５の下部側（槽の底面側）には、脱窒槽１２の脱窒液２３中に酸素ガスを含まないガス（例えば窒素ガス等）をガス供給手段３０により供給するようにしている。これは、硝酸塩廃液１１中に酸素が存在すると、嫌気性微生物の窒素ガスの還元処理の反応が良好に進行しないためである。

　また、前記ガス供給手段３０を介して脱窒槽１２内の脱窒液２３中に窒素ガスを供給することにより、脱窒槽１２内の脱窒液２３を強制的に攪拌することができ、微生物の窒素ガスの還元処理の反応を促進することができる。また、第一の固液分離膜２５の下方側からガス供給手段３０を介して窒素ガスを供給するようにしているので、第一の固液分離膜２５に付着する活性汚泥を除去することとなり、ガス洗浄効果により膜の目詰りを防止することができる。

　また、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、ガス供給手段より窒素ガス（Ｎ₂ガス）を供給するようにしているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば炭酸ガス（ＣＯ₂ガス）や不活性ガス等の酸素を含まないガスであればいずれでもよい。

　また、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、脱窒槽１２で発生した窒素ガス（Ｎ₂）、二酸化炭素ガス（ＣＯ₂）はガス排出ライン３１を介して外部に放出される。

　また、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、活性汚泥は、当初、下水汚泥や産業排水処理で用いられている汚泥を種汚泥として投入し、活性汚泥濃度が例えば約５，０００～２０，０００ｍｇ／Ｌ程度に達するまで増殖させたものを用いることができる。活性汚泥は、粒状担体や繊維状担体により保持することもできるが、本発明の好適な実施の形態ではこれらの各種担体を用いず、浮遊性の活性汚泥を用いることが好ましい。

　また、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、炭素源２２として、前記余剰汚泥分解物を用いることができるが、別途外部から供給する場合には、有機酸を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。

　また、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、ｐＨ調整剤２１として硫酸、塩酸等を用いることができるが、本発明はこれに限定されるものではない。

　本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、活性汚泥中に含まれる微生物としては、脱窒槽１２では、脱窒性能が発揮される公知の嫌気性微生物を用いることができる。また再曝気槽１４では再曝気用の公知の好気性微生物を用いることができ、特に限定されるものではない。

　本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａにおいては、固液分離手段として固液分離膜を用いているが、本発明はこれに限定されるものではなく、汚泥と液体とを分離できるようなものであればよい。

　以上説明したように、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａによれば、余剰汚泥２６Ａ、２６Ｂの一部を汚泥溶解槽８１に供給し、ここで汚泥溶解剤として過酢酸８０を用いて分解させることにより、増殖した微生物を死滅させると共に、該死滅させた微生物が有機物であるので、脱窒槽１２に供給する炭素源２２とすることができる。
　また、汚泥溶解剤として過酢酸８０を用いているので、その分解により酢酸が生成され、この酢酸も炭素源２２としてなるので、別途炭素源を添加又は炭素源の添加の削減となる。

　さらに、第一の固液分離膜２５及び第二の固液分離膜２８を、それぞれ脱窒槽１２及び再曝気槽１４内に設けているため、微細化した汚泥は脱窒処理液２４及び再曝気処理液２７と完全に分離することができる。このため、汚泥の流出を防ぐことができる。また再曝気槽１４から排出され、別途処理される再曝気処理液２７中の浮遊物質（ＳＳ）濃度を改善することができる。

　また、脱窒槽１２内に十分な量の汚泥を確保することができるため、脱窒槽１２内の汚泥濃度を高濃度に維持することできるため、脱窒槽１２の脱窒性能を高く維持することができ、装置のコンパクト化を図ることができる。

　また、脱窒槽１２において、前記嫌気性微生物が脱窒液２３中の前記硝酸と反応することにより生成される窒素ガス（Ｎ₂）及び二酸化炭素ガス（ＣＯ₂）を脱窒槽１２内に循環させるガス循環ライン（図示せず）をガス排出ライン３１の一部から分岐して設けるようにしている。

　この結果、脱窒槽１２で発生した窒素ガス（Ｎ₂）及び二酸化炭素ガス（ＣＯ₂）をガス循環ラインに介装されたブロワによりガス供給手段３０に送給し、脱窒槽１２に導入することができる。
　これにより、脱窒槽１２内の微生物反応で発生した窒素ガス（Ｎ₂）、二酸化炭素ガス（ＣＯ₂）を再循環させて脱窒槽内で再利用して用いることにより、図１に示すような酸素を含まないガスを供給する窒素ガス供給手段を別途設ける必要がなくなる。この結果、窒素ガス供給手段及びガス購入費を削減することができる。

　［試験例］
　本実施例に係る装置を用い、原水硝酸態窒素濃度が６７００～９２００ｍｇ／Ｌ（塩濃度：４．０～５．５％）のものを、炭素源としてメタノールと酢酸を用いて、試験温度２０～２５℃（室温）で脱窒試験を行った。
　脱窒槽に第一の固液分離膜を設けない場合には、脱窒性能が２ｋｇ－Ｎ／ｍ³／ｄであったものが、脱窒槽に第一の固液分離膜を設けた場合には、脱窒性能が７ｋｇ－Ｎ／ｍ³／ｄに向上した。
　脱窒槽に第一の固液分離膜を設けた場合の脱窒性能である７ｋｇ－Ｎ／ｍ³／ｄを維持すると同時に、余剰汚泥の発生量を２／３以下に、また、炭素源添加量（過酢酸＋酢酸）を１／２以下に低減することができた。

　本発明による実施例２に係る放射性硝酸塩廃液処理装置について、図２を参照して説明する。
　本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ｂは、前記図１に示した実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａの構成と略同様であるため、前記図１に示した実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
　図２は、本発明の実施例２に係る放射性硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。図２に示すように、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ｂは、汚泥溶解槽８１に添加する汚泥溶解剤としてｐＨ１２以上の硝酸塩廃液（原液）８３を用いるようにしたものである。
　本実施例では、過酢酸の代わりに、アルカリ性（ｐＨ１２以上）の硝酸塩廃液（原液）を用いるようにしているので、余剰汚泥２６Ａ、２６Ｂがアルカリ条件下で溶解し、有機物の溶解液となる。この溶解液は硝酸塩廃液１１として脱窒槽１２に供給され、有機物は炭素源として利用される。

　また、硝酸塩廃液（原液）８３は汚泥溶解槽８１の溶解により、ｐＨが低下することとなり脱窒槽１２で添加するｐＨ調整剤２１の使用量の削減を図ることができる。

　本発明による実施例３に係る放射性硝酸塩廃液処理装置について、図３を参照して説明する。
　本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置は、前記図１に示した実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置の構成と略同様であるため、前記図１に示した実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
　図３は、本発明の実施例３に係る放射性硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。
　図３に示すように、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ｃは、前記汚泥溶解槽８１から排出される硝酸塩廃液１１中の有機炭素を分析する全有機炭素測定装置（ＴＯＣ）８４と、前記硝酸塩廃液１１中の窒素化合物における窒素の量を測定する全窒素計測装置（Ｔ－Ｎ）８５とを有するものである。

　この計測結果をもとに、ＴＯＣ／Ｔ－Ｎの値が７．５～１１（Ｃ／Ｎとして３．０～４．５）の範囲となるように、脱窒槽１２に別途添加する炭素源２２の添加量の増減を調整するようにしている。
　これにより、過剰な炭素源２２の供給がなくなり、適切な炭素源の供給を行うことができ、安定した脱窒反応が行われることとなる。
　よって、炭素源添加量の低減を図ると共に、二次廃棄物の発生量の低減も図ることができる。

　本発明による実施例４に係る放射性硝酸塩廃液処理装置について、図４を参照して説明する。
　本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置は、前記図１に示した実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置の構成と略同様であるため、前記図１に示した実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置と同一構成には同一符号を付して重複した説明は省略する。
　図４は、本発明の実施例４に係る放射性硝酸塩廃液処理装置の構成を示す概略図である。
　図４に示すように、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ｄは、図１に示す実施例１に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ａの脱窒槽１２の上流側に、硝酸塩廃液（原水：塩濃度３０～４０％）５０を供給する調整槽５１を設けており、調整槽５１には、電気伝導度を測定する電気伝導計（ＥＣ計）５２と、工業用水導入ライン５３と、該工業用水導入ライン５３に前記電気伝導計５２の測定値に基づいて希釈する水の流量を調整する工業用水供給量調整バルブ５４とを有するものである。

　調整槽５１に設けた電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値に基づいて工業用水導入ライン５３に設けた工業用水供給量調整バルブ５４を制御し、調整槽５１に供給される水の流量を調整するようにしている。
　具体的には、電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値が高い場合には、工業用水供給量調整バルブ５４を開き、電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値が低い場合には、工業用水供給量調整バルブ５４を閉じる。

　本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ｄにおいては、硝酸塩廃液（原水：塩濃度３０～４０％）を希釈して例えば４％程度の高塩濃度状態で生物処理する場合、このときの電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値の制御範囲は、５０～７０ｍＳ／ｃｍ、更には５３～６８ｍＳ／ｃｍとするのが好ましい。

　また、本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置１０Ｄにおいては、硝酸塩廃液（原液）５０を調整槽５１に送給する硝酸廃液供給ライン５５に硝酸塩廃液供給ポンプＰ₄を設けている。電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値に基づいて硝酸塩廃液供給ポンプＰ₄を制御して調整槽５１に送給される硝酸塩廃液（原液）５０の供給量を調整するようにしている。
　具体的には、電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値が高い場合には、硝酸塩廃液供給ポンプＰ₄を停止して硝酸塩廃液（原液）５０を調整槽５１に供給するのを停止し、電気伝導計（ＥＣ計）５２により計測されるＥＣ値が低い場合には、硝酸塩廃液供給ポンプＰ₄を稼働して硝酸塩廃液（原液）５０を調整槽５１に供給する。

　よって、処理設備からの高濃度の硝酸塩廃液の濃度は常に一定となるわけではないため、硝酸塩廃液（原液）５０の濃度が一定でない場合でも、硝酸塩廃液（原液）５０中の塩濃度の変動を脱窒槽１２に伝えるのを防止することができるため、塩濃度が大きく変動した場合における脱窒性能の著しく低下するのを防止することができる。

　また、一定の塩濃度の硝酸塩廃液（希釈液）１１を硝酸塩廃液供給ポンプＰ₅を介して脱窒槽１２に供給することができるため、脱窒性能を安定にすることができる。

　本発明による実施例５に係る放射性硝酸塩廃液処理装置を用いた生物処理システムについて、図５を参照して説明する。
　本実施例に係る放射性硝酸塩廃液処理装置は、前記図１～４に示した実施例１～４に係る放射性硝酸塩廃液処理装置を用いることができ、説明は省略する。
　本実施例に係る生物処理システム６０は、図５に示すように、硝酸塩廃液（原液）５０を工業用水６１で希釈する希釈装置６２と、希釈された硝酸塩廃液１１中の硝酸イオンを微生物処理して窒素還元すると共に、再曝気する生物処理装置（実施例１～４の放射性硝酸塩廃液処理装置）６３と、生物処理装置６３で処理された生物処理液から汚泥６５と処理液７０とを分離し、分離した汚泥６５中の水分を脱水する汚泥脱水装置６７と、脱水汚泥６８を焼却する焼却装置６９とからなる。

　希釈装置６２は、前述した実施例４の図４に示すような原水を希釈する調整槽５１で行われる。
　生物処理装置６３は、前述した汚泥溶解槽８１を有する脱窒槽１２と再曝気槽１４とからなる放射性硝酸塩廃液処理装置である。
　また、汚泥脱水装置６７は、生物処理装置６３の脱窒槽と再曝気槽とから排出される余剰汚泥を脱水するものであり、焼却装置６９は、汚泥脱水装置６７から排出される２次廃棄物である脱水汚泥６８を焼却し、焼却灰７１としている。

　高塩濃度の硝酸廃液を生物処理する生物処理装置６３においては、余剰汚泥脱水時に汚泥に付着する水の塩濃度が高いため、２次廃棄物（焼却灰）が増加することがあるが、余剰汚泥脱水装置６７において、工業用水６１を加えて高塩濃度の付着水を洗い流し、洗い流された洗浄水７２を硝酸塩廃液１１の希釈する希釈装置６２における希釈水として使用するようにしている。
　よって、希釈装置６２で用いる工業用水６１の一部を脱水時の洗浄に使用するため、追加の工業用水６１を用いる必要がない。また、付着水の塩濃度を下げることで、２次廃棄物量（焼却灰）を約１／２程度にまで低減することができる。

　以上のように、本発明に係る放射性硝酸塩廃液処理装置を用いれば、再処理工場などの原子力施設から排出される高い硝酸塩濃度の廃液を効率的に微生物処理し、微細化した汚泥が処理液と共に各々流出するのを防止することができる。

Claims

　硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽と、
　該脱窒槽で処理された脱窒処理液を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽とを有する放射性硝酸塩廃液処理装置であって、
　前記脱窒槽及び前記再曝気槽から排出される余剰汚泥を溶解する汚泥溶解槽を有してなり、
　該汚泥溶解槽に汚泥溶解剤を供給して余剰汚泥を溶解させ、汚泥溶解物を炭素源として前記脱窒槽に供給することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　請求項１において、
　前記汚泥溶解剤が、過酢酸又はｐＨ１２以上の硝酸塩廃液であることを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽と、
　該脱窒槽で処理された脱窒処理液を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽とを有する放射性硝酸塩廃液処理装置であって、
　前記脱窒槽及び前記再曝気槽から排出される余剰汚泥を溶解する汚泥溶解槽を有してなり、
　該汚泥溶解槽に過酢酸を供給して余剰汚泥を溶解させ、汚泥溶解物を炭素源として前記脱窒槽に供給すると共に、酢酸を脱窒槽に供給することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　硝酸と放射性物質とを含む硝酸塩廃液中の該放射性物質を吸着または吸収すると共に、前記硝酸を窒素ガスに還元する嫌気性微生物が生育する活性汚泥を収容する脱窒槽と、
　該脱窒槽で処理された脱窒処理液を、好気性微生物が生育する活性汚泥と曝気混合する再曝気槽とを有する放射性硝酸塩廃液処理装置であって、
　前記脱窒槽及び前記再曝気槽から排出される余剰汚泥を溶解する汚泥溶解槽を有してなり、
　該汚泥溶解槽にｐＨ１２以上の硝酸塩廃液を供給して余剰汚泥を溶解させ、汚泥溶解物を炭素源として前記脱窒槽に供給すると共に、硝酸塩廃液を脱窒槽に供給することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　請求項１乃至４のいずれか一つにおいて、
　前記脱窒槽が、
　前記硝酸塩廃液のｐＨを調整するｐＨ調整剤を供給するｐＨ調整手段と、
　前記活性汚泥で処理された脱窒液を、汚泥を含む固形分と脱窒処理液とに分離する第一の固液分離手段と、
　該第一の固液分離手段の下部側に設けられ、前記脱窒槽内に酸素を含まないガスを供給するガス供給手段とを有すると共に、
　前記再曝気槽が、
　前記活性汚泥で処理された脱窒処理液を、余剰汚泥と処理液とに更に分離する第二の固液分離手段と、
　該第二の固液分離手段の下部側に設けられ、前記再曝気槽内に空気を供給する空気供給手段と、
　を有することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　請求項１乃至５のいずれか一つにおいて、
　前記脱窒槽の脱窒液のｐＨが、７．０～１０．０であることを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　請求項１又は２において、
　前記脱窒槽において、前記好気性微生物が前記脱窒液中の前記硝酸と反応することにより生成される窒素ガス及び二酸化炭素を前記脱窒槽に循環させるガス循環ラインを有することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　請求項５において、
　前記第一の固液分離手段及び前記第二の固液分離手段が、固液分離膜であることを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　請求項４において、
　前記汚泥溶解槽から排出される硝酸塩廃液中の有機炭素を分析する全有機炭素測定装置と、
　前記汚泥溶解槽から排出される硝酸塩廃液中の窒素化合物における窒素の量を測定する全窒素計測装置とを有することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。
　請求項１乃至９のいずれか一つにおいて、
　前記脱窒槽の上流側に調整槽を設けてなり、
　前記調整槽が、
　電気伝導度を測定する電気伝導（ＥＣ）計と、
　工業用水導入ラインと、
　該工業用水導入ラインに介装され、前記電気伝導計の測定値に基づいて工業用水供給量を調整する工業用水供給量調整バルブと、
　を有することを特徴とする放射性硝酸塩廃液処理装置。