JP3880231B2

JP3880231B2 - 復水脱塩装置および方法

Info

Publication number: JP3880231B2
Application number: JP35129798A
Authority: JP
Inventors: 文夫浅倉; 里志笠原
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1998-12-10
Filing date: 1998-12-10
Publication date: 2007-02-14
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JP2000167551A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原子力発電所や火力発電所における復水を脱塩処理する復水脱塩装置および方法に関し、とくに復水脱塩塔内にイオン交換樹脂層を望ましい形態に形成可能な復水脱塩装置および方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、原子力発電所等の復水の処理においては、Ｈ型強酸性カチオン交換樹脂とＯＨ型強塩基性アニオン交換樹脂の混合樹脂で復水を処理する復水脱塩装置が用いられている。この復水脱塩装置は、復水を処理するための複数の復水脱塩塔と、復水脱塩塔において使用済の前記混合樹脂を再生し、再生後の樹脂を貯蔵する再生設備と、復水脱塩塔および再生設備に樹脂を出し入れする樹脂移送配管等からなるものである。
【０００３】
復水脱塩塔内のイオン交換樹脂が再生時期に至ると、使用済みの樹脂が再生設備に移送され、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とに分離され、それぞれの樹脂が薬品再生された後、再生設備とは別に樹脂貯槽を備えている場合にはその樹脂貯槽内において、再生設備の再生塔（たとえば、カチオン再生塔）が樹脂貯槽を兼ねている場合にはその再生塔内において、再生済みのカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が混合されて混合樹脂とされ、この混合樹脂が復水脱塩塔に移送される。復水脱塩塔内に混合樹脂が受け入れられた後、復水の通水に備えて処理水質をより向上させるために、さらにカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が均一に混合されるように復水脱塩塔内にて混合操作が実施されている。その後、塔内満水操作等の通水準備工程を経て、通水が再開される。
【０００４】
このような通常のイオン交換樹脂の復水脱塩塔内への充填操作においては、最近、次のような問題が指摘されている。すなわち、カチオン交換樹脂からはポリスチレンスルホン酸が微量に溶出している。ポリスチレンスルホン酸はアニオンであるため、アニオン交換樹脂に捕捉されるが、上記のように、単に、復水脱塩塔内全体にカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂の両イオン交換樹脂の混合樹脂を充填した場合には、塔下部へ行くほど混合樹脂中のカチオン交換樹脂から溶出したポリスチレンスルホン酸がアニオン交換樹脂と接触する機会が少なくなるため、これが処理水内に流出してしまうおそれがある。流出したポリスチレンスルホン酸は蒸気発生器内で分解されて硫酸イオンとなり、これが蒸気発生器構成材質に悪影響を及ぼすと言われている。樹脂からの溶出量は微量であるものの、蒸気発生器保護の観点から、近年復水のより高度な処理が求められており、この微量なポリスチレンスルホン酸が問題となっている。
【０００５】
しかしこの問題に対しては、先に本出願人により、復水脱塩塔内の下部に先にアニオン交換樹脂層を形成し、その上にカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂層を形成することにより、アニオンであるポリスチレンスルホン酸がたとえ混合樹脂層から漏れ出ても、その下層のアニオン交換樹脂層で確実に捕捉できるようにした復水脱塩装置が提案されている（特開平９−２７６８６２号公報）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記先の提案技術においても、未だ次のような問題が残されていることが判明した。
まず、前述の如く、復水の通水に備えて処理水質をより向上させるために、復水脱塩塔内に受け入れたカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂を復水脱塩塔内において再度均一に混合することが好ましいが、上記先の提案は塔内下部にアニオン交換樹脂層を形成するものであるが、塔内のイオン交換樹脂を全体にわたって混合してしまうと、前記のような目的をもって形成された下部のアニオン交換樹脂層の形態まで崩れてしまうことになり、上層から溶出してきたポリスチレンスルホン酸を捕捉するという目的が達せられなくなってしまう。
【０００７】
また、塔内下部に先にアニオン交換樹脂層を形成し、その上に混合樹脂を投入するのであるが、混合樹脂投入時（移送時）の水撃により、あるいは投入中の混合樹脂の流動により、先に形成したアニオン交換樹脂層の表面が波打ち、アニオン交換樹脂層の層高が不均一になったり、所望の形態の樹脂層を形成できなくなるおそれがある。このような状態になると、アニオン交換樹脂層によるポリスチレンスルホン酸捕捉性能が部分的に低下するおそれが生じる。
【０００８】
本発明の課題は、復水脱塩塔内下部にアニオン交換樹脂層を形成して上層から流出してきた溶出物を捕捉できるようにするとともに、復水の処理水質の向上および溶出物の確実な捕捉の両面から、上層のイオン交換樹脂層および下層のアニオン交換樹脂層をともに望ましい形態に確保できる復水脱塩装置および方法を提供することにある。
【００１１】
本発明に係る復水脱塩装置は、イオン交換樹脂を充填する復水脱塩塔を備えた復水脱塩装置において、復水脱塩塔のイオン交換樹脂充填部における上下方向中間位置からその下方に向けて延びる垂下壁を有し、かつ、前記復水脱塩塔の下部に先に形成されたイオン交換樹脂層の上部にイオン樹脂を投入する際に起こる前記先に形成されたイオン交換樹脂層の流動を抑制する流動制御手段を設けたことを特徴とするものからなる。
【００１２】
上記流動抑制手段の構造は、上記中間位置から下方に向けて延びる垂下壁を有する構造に構成される。
【００１３】
この装置においては、前記復水脱塩塔内の前記中間位置より下部にアニオン交換樹脂層が、上部にカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂層が形成されている態様を採ることができる。また、この装置においては、上記中間位置より下部にアニオン交換樹脂層が、上部にカチオン交換樹脂層が形成されている態様とすることも可能である。
【００１４】
さらに、この装置においては、前記復水脱塩塔内の前記中間位置に、その位置よりも上部にあるイオン交換樹脂を混合する気体噴出手段を設けることができる。
【００１７】
本発明に係る復水脱塩方法は、復水を、イオン交換樹脂を充填した復水脱塩塔用いて処理する復水脱塩方法において、復水脱塩塔内にイオン交換樹脂を充填するに際し、アニオン交換樹脂を投入して復水脱塩塔内下部にアニオン交換樹脂層を形成し、復水脱塩塔のイオン交換樹脂充填部における上下方向中間位置からその下方に向けて延びる垂下壁を有する流動抑制手段を用いて、前記アニオン交換樹脂層の流動を抑制しつつ、該アニオン交換樹脂層の上部にカチオン交換樹脂またはカチオン樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂を投入することを特徴とする方法からなる。
【００２１】
上記装置および方法においては、復水脱塩塔内の上下方向中間位置の下部にあるイオン交換樹脂層、つまりアニオン交換樹脂層における樹脂の流動が流動抑制手段によって抑えられるので、その上にカチオン交換樹脂あるいは混合樹脂を投入する場合にも、水撃や投入樹脂の流動に起因する下層のアニオン交換樹脂層の形態の崩れが防止される。その結果、下層、上層ともに望ましい形態のイオン交換樹脂層に形成することが可能になり、目標とする性能が一層高められる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る復水脱塩装置を示している。図１に示す装置においては、イオン交換樹脂の再生設備の図示は省略されており、再生済みのイオン交換樹脂用の樹脂貯槽からの補給ラインを示してある。図１において、１は複数並設された復水脱塩塔を示しており、各復水脱塩塔１には、復水入口母管２を介して復水が導入され、各復水脱塩塔１からは、復水出口母管３を介して処理済みの復水が抜き出されるようになっている。
【００２３】
４は樹脂貯槽を示しており、再生済みのイオン交換樹脂あるいは新イオン交換樹脂が樹脂貯槽４に投入される。投入されたカチオン交換樹脂５とアニオン交換樹脂６は、投入後に分離される。分離操作は、逆洗水管７からの逆洗水を貯槽下部から送り込むことにより、カチオン交換樹脂５とアニオン交換樹脂６を舞い上がらせ、その後沈降させる。この操作により両樹脂５、６の比重の違いから比重が大きいカチオン交換樹脂５は速く沈降するため塔下部にカチオン交換樹脂５の層が形成され、次いで比重の小さいアニオン交換樹脂６の層がその上部に形成され、カチオン交換樹脂５とアニオン交換樹脂６は分離される。但し、樹脂貯槽４は従来分離操作を行う機能を有していないため、逆洗流により樹脂が樹脂貯槽上部へ流出しないよう樹脂貯槽高さを高くしておく必要がある。また、アニオン交換樹脂６を取り出すノズルおよび復水脱塩塔１へ移送するラインも従来無いため、実施に当たりこれを追加する必要がある。
【００２４】
分離操作後、まずアニオン交換樹脂出口弁８を開とし、アニオン交換樹脂移送管９、樹脂移送管１０を介して復水脱塩塔１内へ樹脂貯槽４内のアニオン交換樹脂の一部を移送し、復水脱塩塔１内下部にアニオン交換樹脂層を形成する。その後、逆洗空気管１１からの逆洗空気により樹脂貯槽４内に残留分離したアニオン交換樹脂６およびカチオン交換樹脂５を混合し、樹脂貯槽４内を混合樹脂状態とする。次いで混合樹脂出口弁１２を開とし、混合樹脂移送管１３、樹脂移送管１０を介して復水脱塩塔１内へ混合樹脂を移送し、予め形成しておいた復水脱塩塔１内のアニオン交換樹脂層の上部に混合樹脂層を形成する。
【００２５】
したがって、この段階で復水脱塩塔１内には、図２に示すように、下部側にアニオン交換樹脂層１４が、その上部側にカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂層１５が形成されることになる。
【００２６】
混合樹脂を投入する際には、比重の異なるカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を送ることになるので、復水脱塩塔１内に投入された段階では、必ずしも均一な混合状態になっているとは限らない。そこで前述の如く、復水の通水前に、処理水質向上のために、再度復水脱塩塔１内において均一に混合されることが望ましい。本発明においては、図１および図２に示すように、復水脱塩塔１内の上下方向中間位置に、より正確には上記下層のアニオン交換樹脂層１４と上層の混合樹脂層１５との境界に相当する位置に、上方に向けて気体、たとえば空気を噴出する気体噴出手段１６が設けられている。気体噴出手段１６は、たとえばパイプ状体に多数の気体噴出孔を設けたものからなり、適当な気体供給手段（図示略）から供給されてくる気体を上方に向けて噴出する。この気体噴出により、下層のアニオン交換樹脂層１４には実質的に影響を及ぼすことなく、したがってアニオン交換樹脂層１４の形態を崩すことなく、上層の混合樹脂層１５のみが効率よくかつ均一に混合される。
【００２７】
その結果、下層のアニオン交換樹脂層１４と上層の混合樹脂層１５の両層が所望の形態に形成され、混合樹脂層１５から溶出のおそれのあるポリスチレンスルホン酸が下層のアニオン交換樹脂層１４で確実に捕捉されるとともに、均一に混合された混合樹脂層１５により復水の良好な処理水質が確保される。
【００２８】
なお、図２における１７は、塔内に設けられている処理水コレクタであり、処理水を集めて出口管１８から塔外に抜き出すために設けられている。また、１９は塔の下端に設けられたイオン交換樹脂の抜出し口である。
【００２９】
上記実施態様では気体噴出手段１６を、アニオン交換樹脂層１４と混合樹脂層１５の境界部に配置したが、それよりも下位の位置に配置することも可能である。この場合、アニオン交換樹脂層１４の上部に投入するイオン交換樹脂としては、投入時には、カチオン交換樹脂、あるいはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂の両方が可能である。
【００３０】
たとえば図３に示すように、下層に形成されたアニオン交換樹脂層２１と、その上層に投入、形成されたカチオン交換樹脂またはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂の、アニオン交換樹脂層２１とは異なるイオン交換樹脂層２２との境界２３よりも下位の位置に気体噴出手段２４を配置する。そして、イオン交換樹脂層２２を投入した後、気体噴出手段２４からの気体噴出により、それよりも上位にあるアニオン交換樹脂層部分のイオン交換樹脂（アニオン交換樹脂）と、イオン交換樹脂層２２のイオン交換樹脂とを混合する。イオン交換樹脂層２２が、カチオン交換樹脂からなる場合あるいはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂からなる場合の両方とも、気体噴出手段２４よりも上位にあるイオン交換樹脂は混合されることになるので、混合後には結局、気体噴出手段２４より下位にアニオン交換樹脂層が、上位に混合樹脂層が形成されることになり、図２に示した態様と同様の作用、効果が得られる。
【００３１】
また、本発明においては、図４に示すような流動抑制手段を設けることができる。図４においては、復水脱塩塔１内のアニオン交換樹脂層３１とその上の混合樹脂層３２との境界から下方に向けて延びる垂下壁３３（仕切壁）を有する流動抑制手段３４が設けられている。
【００３２】
アニオン交換樹脂層３１形成後その上に混合樹脂（あるいはカチオン交換樹脂）を投入する際、混合樹脂の移送時の水撃あるいは投入された混合樹脂の流動により、先に形成されているアニオン交換樹脂層３１の層高が不安定になったり表面が波打ったりするおそれがある。流動抑制手段３４を設けることにより、アニオン交換樹脂層３１の流動が抑えられて所望の形態に保たれ、アニオン交換樹脂層３１、上部の混合樹脂層３２ともに望ましい層形態に保たれる。
【００３３】
したがって、この流動抑制手段３４を設けることによっても、下層のアニオン交換樹脂層３１による上層の混合樹脂層３２からの溶出物の捕捉性能が向上される。
【００３４】
さらに図５に示すように、上記のような流動抑制手段３４と前記した気体噴出手段１６の両方をともに設ければ、混合樹脂３２を投入後に均一に混合できるので、さらに復水の処理水質の向上を達成することができる。
【００３５】
図６は、本発明の別の実施態様に係る復水脱塩装置を示している。前述の図１に示した系統では、樹脂貯槽４からイオン交換樹脂を復水脱塩塔１内に移送するようにしたが、本実施態様では、イオン交換樹脂再生設備が樹脂貯槽を兼ねた構成となっている。再生設備は、カチオン再生塔４１とアニオン再生塔４２を有しており、再生済みの樹脂の貯蔵にカチオン再生塔４１が用いられている。
【００３６】
このカチオン再生塔４１は、分離操作やアニオン交換樹脂を移送する機能を従来から有しているため、本発明の実施に際して、移送系統的には、従来から設置されているアニオン交換樹脂移送管４３に、復水脱塩塔１への樹脂移送管４４へと合流するアニオン交換樹脂移送管４５およびアニオン交換樹脂出口弁４６を追加するだけでよい。４７はカチオン交換樹脂あるいは混合樹脂の移送管、４８はその出口弁、４９はアニオン再生塔４２への樹脂移送の開閉弁、５０は逆洗水入口管、５１は逆洗空気入口管を、それぞれ示している。
【００３７】
このようにイオン交換樹脂の再生設備を樹脂貯槽として利用する場合においても、復水脱塩塔１内に、前述の実施態様同様、気体噴出手段１６および／または流動抑制手段３４を設けることにより、前述の実施態様におけるのと同様の作用、効果が得られる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の復水脱塩装置および方法によれば、復水脱塩塔内下部にアニオン交換樹脂層を形成して上層からの溶出物を捕捉することができるようにしつつ、上下層を所望の層形態に確保して上記捕捉性能を向上できるとともに、上部の混合樹脂層のみをその投入後にあっても均一に混合できるようにし、復水の処理水質を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る復水脱塩装置の概略機器系統図である。
【図２】図１の装置の復水脱塩塔の部分縦断面図である。
【図３】別の実施態様に係る復水脱塩塔の部分縦断面図である。
【図４】さらに別の実施態様に係る復水脱塩塔の部分縦断面図である。
【図５】さらに別の実施態様に係る復水脱塩塔の部分縦断面図である。
【図６】本発明の別の実施態様に係る復水脱塩装置の概略機器系統図である。
【符号の説明】
１復水脱塩塔
２復水入口母管
３復水出口母管
４樹脂貯槽
５カチオン交換樹脂
６アニオン交換樹脂
１４、２１、３１アニオン交換樹脂層
１５、３２混合樹脂層
１６、２４気体噴出手段
１７処理水コレクタ
２２アニオン交換樹脂層とは異なるイオン交換樹脂層
２３境界
３３垂下壁
３４流動抑制手段
４１カチオン再生塔
４２アニオン再生塔

Claims

イオン交換樹脂を充填する復水脱塩塔を備えた復水脱塩装置において、復水脱塩塔のイオン交換樹脂充填部における上下方向中間位置からその下方に向けて延びる垂下壁を有し、かつ、前記復水脱塩塔の下部に先に形成されたイオン交換樹脂層の上部にイオン樹脂を投入する際に起こる前記先に形成されたイオン交換樹脂層の流動を抑制する流動制御手段を設けたことを特徴とする復水脱塩装置。
前記復水脱塩塔内の前記中間位置よりも下部にアニオン交換樹脂層が、上部にカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂層が形成されている、請求項１の復水脱塩装置。
前記復水脱塩塔内の前記中間位置よりも下部にアニオン交換樹脂層が、上部にカチオン交換樹脂が形成されている、請求項１の復水脱塩装置。
前記復水脱塩塔内の前記中間位置に、その位置よりも上部にあるイオン交換樹脂を混合する気体噴出手段が設けられている、請求項１ないし３のいずれかに記載の復水脱塩装置。
復水を、イオン交換樹脂を充填した復水脱塩塔用いて処理する復水脱塩方法において、復水脱塩塔内にイオン交換樹脂を充填するに際し、アニオン交換樹脂を投入して復水脱塩塔内下部にアニオン交換樹脂層を形成し、復水脱塩塔のイオン交換樹脂充填部における上下方向中間位置からその下方に向けて延びる垂下壁を有する流動抑制手段を用いて、前記アニオン交換樹脂層の流動を抑制しつつ、該アニオン交換樹脂層の上部にカチオン交換樹脂またはカチオン樹脂とアニオン交換樹脂との混合樹脂を投入することを特徴とする、復水脱塩方法。