JPH05115799A - イオン交換樹脂異常検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 イオン交換樹脂塔に充填されたイオン交換樹
脂の異常を自動的に検出、判定する。 【構成】 イオン交換樹脂１Ａ、１Ｂを、逆洗時の展開
層（界面１Ｃ）が所定高さとなるように上向流速を制御
して逆洗する。展開層（界面１Ｃ）が所定高さとなって
いるときの逆洗流速（以下、「基準高さ展開流速」とい
う。）Ｖを、イオン交換樹脂の新品時における基準高さ
展開流速Ｖ₀ と比較し、これらの基準高さ展開流速の差
ΔＶ＝｜Ｖ−Ｖ₀ ｜が設定値Ｋよりも大きくなったとき
に、イオン交換樹脂が異常と判定する。 【効果】 逆洗時の展開率は同一イオン交換樹脂及び同
一逆洗水温であれば逆洗時の上向流速により決定される
ので、逆洗時の展開率が常に一定となるように逆洗流速
を制御して逆洗を行なった場合、劣化していないイオン
交換樹脂であれば、Ｖ＝Ｖ₀ であるが、イオン交換樹脂
が劣化するとΔＶが大きくなる。従って、ΔＶとＫとを
比較することにより劣化の有無を知ることができる。本
発明によれば、逆洗の毎にイオン交換樹脂の異常の有無
を自動的に検知又は予測することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はイオン交換樹脂異常検出
装置に係り、特に、イオン交換樹脂塔に充填されたイオ
ン交換樹脂の物理的又は化学的異常をイオン交換樹脂の
逆洗時に自動的に検出、判定する検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】水中の塩類除去等の目的で、イオン交換
樹脂を用いるイオン交換法は、各種工場や発電所等にお
ける給水処理設備や復水処理設備、その他幅広い分野に
おいて実用化されている。

【０００３】イオン交換樹脂塔に充填されたイオン交換
樹脂は、その使用を継続することにより、当然のことな
がら物理的及び／又は化学的特性が変化する。このイオ
ン交換樹脂の物理的及び／又は化学的特性の変化として
は次のような現象があり、いずれの場合もイオン交換能
の低下を引き起こすことから、できるだけ早期にイオン
交換樹脂の交換などの対応を採る必要がある。

【０００４】イオン交換樹脂のバランス不良 原因：（１）イオン交換樹脂の破砕によるイオン交換樹
脂流失 （２）ストレーナ破損によるイオン交換樹脂流失 （３）混床型イオン交換樹脂塔における中間樹脂抜出量
の過不足 イオン交換樹脂の見掛密度、有効径の変化 原因：（１）イオン交換樹脂形の変化 （２）鉄クラッドや有機物等によるイオン交換樹脂表面
被覆

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来、イオン交換樹脂
の物理的、化学的特性の変化は、処理水の導電率の悪
化、収率低下等の時間遅れ要素の大きい情報としてしか
知ることができず、異常を確認したときには既に手遅れ
となっている場合が多い。この場合には、イオン交換樹
脂の交換或いは倍量再生の実施といった大掛りで煩雑な
作業を要し、工場の操業を停止することにより水処理装
置の運用計画に多大な悪影響を及ぼすなど、その損失は
極めて大きい。

【０００６】即ち、工場や発電所等における給水処理設
備や復水処理設備は基幹設備であり、これらの設備にお
けるトラブルは当該施設全体の操業に直接的に影響す
る。

【０００７】このようなことから、イオン交換樹脂塔に
充填使用されているイオン交換樹脂の物理的、化学的特
性の変化は、できるだけ早期に検知して、迅速に対応す
ることが望まれている。

【０００８】本発明は上記従来の実情に鑑みてなされた
ものであって、イオン交換樹脂に充填されたイオン交換
樹脂の物理的又は化学的特性の変化を、イオン交換樹脂
の逆洗時に、自動的に検出、判定することができるイオ
ン交換樹脂異常検出装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のイオン交換樹脂
異常検出装置は、イオン交換樹脂塔に充填されたイオン
交換樹脂の異常を判定するための検出装置であって、該
イオン交換樹脂を、逆洗時の展開層が所定高さとなるよ
うに上向流速を制御して逆洗する逆洗手段と、該展開層
が所定高さとなっているときの逆洗流速（以下、「基準
高さ展開流速」という。）を、イオン交換樹脂の新品時
における基準高さ展開流速と比較し、これらの基準高さ
展開流速の差が予め設定された値よりも大きくなったと
きに、イオン交換樹脂が異常と判定する判定手段と、を
備えてなることを特徴とする。

【００１０】

【作用】イオン交換樹脂塔に充填されたイオン交換樹脂
を上向流で逆洗してイオン交換樹脂を展開させた場合の
展開率（非通水時のイオン交換樹脂層の高さに対する逆
洗展開時の高さ方向の膨張率）は、同一イオン交換樹脂
及び同一逆洗水温であれば逆洗時の上向流速により決定
される。例えば、アニオン交換樹脂の逆洗時展開率と流
速との関係は図２に示す通りであり、同一逆洗水温
（Ｔ）であれば、流速により展開率が決まる。

【００１１】従って、逆洗時の展開率が常に一定となる
ように、即ち、逆洗時の展開層位置が所定高さとなるよ
うに、逆洗流速を制御して逆洗を行なった場合、物理
的、化学的特性が変化していないイオン交換樹脂であれ
ば、その逆洗流速、即ち基準高さ展開流速は、新品のイ
オン交換樹脂の基準高さ展開流速（以下「初期基準高さ
展開流速」という。）と等しく、常に一定となる。

【００１２】一方、物理的、化学的特性が変化したイオ
ン交換樹脂であれば、その基準高さ展開流速は初期基準
高さ展開流速とは異なる値となる。例えば、イオン交換
樹脂の見掛密度、比重、有効径に変化が生じると基準高
さ展開流速は初期基準高さ展開流速とは異なる値とな
り、イオン交換樹脂の比重が大きくなると基準高さ展開
流速は初期基準高さ展開流速より大きくなり、イオン交
換樹脂の比重が小さくなると基準高さ展開流速は初期基
準高さ展開流速より小さくなる。

【００１３】従って、イオン交換樹脂塔に充填されてい
るイオン交換樹脂の基準高さ展開流速（Ｖ）を測定し、
この値と初期基準高さ展開流速（Ｖ₀ ）との差（ΔＶ＝
｜Ｖ−Ｖ₀ ｜）を求め、この差を予め設定した許容値
（Ｋ）と比較することにより、イオン交換樹脂の物理
的、化学的特性の変化の有無、或いは、イオン交換樹脂
の交換、補充時期を知ることができる。

【００１４】即ち、例えば、ΔＶ≦Ｋの場合には「正
常」と判定し、逆洗後イオン交換処理を再開し、ΔＶ＞
Ｋの場合には「異常」と判定し、イオン交換樹脂をイオ
ン交換樹脂塔から抜き出して検査し、必要に応じて交
換、補充等の処置を施す。

【００１５】なお、初期基準高さ展開流速は、計算によ
り容易に求められる。また、許容値は実験により容易に
設定できる。

【００１６】ところで、イオン交換樹脂の展開率は逆洗
水温によっても変動する。従って、逆洗水温が変動する
場合には、当然基準高さ展開流速も変わることから、逆
洗水温に応じて測定された基準高さ展開流速を補正すれ
ば良い。

【００１７】

【実施例】以下に図面を参照して本発明の実施例につい
て具体的に説明する。

【００１８】図１は本発明のイオン交換樹脂異常検出装
置の一実施例を示す系統図である。本実施例は、本発明
の検出装置をアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを
充填した混床型イオン交換樹脂装置に適用した例を示す
ものであり、逆洗時の展開層の所定高さとしてカチオン
交換樹脂展開層とアニオン交換樹脂展開層の界面を採用
している。

【００１９】即ち、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹
脂とでは、例えば表１に示すように比重や有効径が異な
るため、当然逆洗時展開率も相違する。このため、この
特性の差を利用して、カチオン交換樹脂層の上にアニオ
ン交換樹脂層が形成されるように逆洗により展開分離す
ることができる。

【００２０】

【表１】

【００２１】図１中、１はイオン交換樹脂塔であり、下
部に逆洗水の導入管２が、また、上部に逆洗排水の排出
管３が接続されており、また、内部にアニオン交換樹脂
１Ａとカチオン交換樹脂１Ｂとが展開されている。この
イオン交換樹脂塔１の側壁には、アニオン交換樹脂１Ａ
の展開層とカチオン交換樹脂１Ｂの展開層との界面１Ｃ
を検出する樹脂界面センサ４が取り付けられている。こ
の樹脂界面センサ４としては特に制限はないが、アニオ
ン交換樹脂１Ａとカチオン交換樹脂１Ｂ及び逆洗水とで
は色調が異なることから、適当なカラーセンサを用いる
のが有利である。この樹脂界面センサ４は、予め設定し
た逆洗時の各樹脂の展開率に応じて、逆洗時に、アニオ
ン交換樹脂１Ａの展開層とカチオン交換樹脂１Ｂの展開
層との界面１Ｃが位置する部分のイオン交換樹脂塔側壁
に取り付けられる。なお、４Ａは覗窓である。

【００２２】再生水ポンプ等から送給される逆洗水の導
入管２には、温度センサ５、流量センサ６及び流量制御
弁７が設けられており、温度センサ５の測定値は信号変
換器５Ａを介して、また、流量センサ６の測定値は信号
変換器６Ａ及びアイソレータ６Ｂを介して、それぞれ、
インターフェース８に入力され、更に、比較部９に入力
される。

【００２３】１０は、樹脂界面センサ４の検出結果と流
量センサ６の測定結果が入力され、これらの結果に基い
て流量制御弁７の開度を調節して、アニオン交換樹脂１
Ａとカチオン交換樹脂１Ｂとの界面１Ｃが常に予め設定
した所定位置となるように逆洗水の流量を調節する流量
調節計である。

【００２４】また、１１は比較部９の結果を表示する表
示部である。

【００２５】本実施例の装置においては、逆洗水を導入
管２よりイオン交換樹脂塔１に導入し、上向流によりア
ニオン交換樹脂１Ａ及びカチオン交換樹脂１Ｂを展開さ
せて逆洗を行ない、逆洗排水は排出管３より排出する。

【００２６】その際、前述の如く、流量調節計１０によ
るフィードバック制御により、常に、イオン交換樹脂塔
１内のアニオン交換樹脂１Ａの展開層とカチオン交換樹
脂１Ｂの展開層との界面１Ｃは予め設定した位置となる
ように、導入管を通る逆洗水の流量（流速）が制御され
ている。

【００２７】この状態において、温度センサ５で測定さ
れた逆洗水温と流量センサ６で測定された逆洗水量とが
それぞれ信号変換器５Ａ、信号変換器６Ａ及びアイソレ
ータ６Ｂを介してインタフェース８に入力され、更に比
較部９に入力される。

【００２８】比較部９では、予め入力されている当該逆
洗水温及び設定展開率における初期基準高さ展開流速
（或いは当該設定展開率における逆洗水温の関数として
算出した初期基準高さ展開流速）Ｖ₀ と、流量センサ６
の測定流量から求めた逆洗流速（基準高さ展開流速）Ｖ
とを比較し、両基準高さ展開流速の差ΔＶ＝｜Ｖ−Ｖ₀
｜が設定値Ｋ以下であれば「正常」と判定し、設定値Ｋ
よりも大きければ「異常」と判定して、それぞれ信号を
出力して表示部１１より表示する。

【００２９】この場合、ΔＶ＝｜Ｖ−Ｖ₀ ｜の変化を記
録して、変化の度合を求め、ΔＶがＫを超える時期を予
測して、イオン交換樹脂が劣化に到る時期を予知するこ
とも可能である。

【００３０】なお、上記実施例はアニオン交換樹脂とカ
チオン交換樹脂とを充填した混床型イオン交換樹脂塔に
おけるイオン交換樹脂の劣化を検知するためのものであ
るが、本発明はアニオン交換樹脂のみ或いはカチオン交
換樹脂のみを充填したイオン交換樹脂塔におけるイオン
交換樹脂の異常を検知する場合にも適用できることは言
うまでもない。この場合、各々の樹脂を展開した際の上
面が樹脂界面センサ４の検知位置となり、樹脂と逆洗水
の色調の違いにより検知する。

【００３１】また、センサ４の取付け位置、樹脂展開部
の容量や樹脂量との関係から、展開した際の下面を検知
しても良い。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明のイオン交換
樹脂異常検出装置によれば、イオン交換樹脂塔に充填さ
れたイオン交換樹脂の物理的、化学的特性の変化、それ
に基く異常を、別途処理を行なうことなく逆洗の際に自
動的にかつ迅速に検知ないし予知することができる。

【００３３】本発明のイオン交換樹脂異常検出装置によ
れば、イオン交換樹脂の逆洗による再生処理を行なう都
度、イオン交換樹脂が正常か異常かを判定できることか
ら、逆洗後のイオン交換処理時に迅速に対応策を採るこ
とができる。

【００３４】また、イオン交換樹脂が劣化傾向にあるこ
と或いはその劣化時期を検知できることから、イオン交
換樹脂の劣化によるトラブルを確実に防止することがで
きる。

【００３５】特に、本発明のイオン交換樹脂異常検出装
置は、原子力発電プラントの復水処理設備における混床
型イオン交換樹脂塔であって、逆再生樹脂の低減のため
に中間樹脂として抜き取り作業を行なっているイオン交
換樹脂塔において、当該中間樹脂の抜き取り量の過不足
によるイオン交換樹脂の異常の監視のために極めて有用
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るイオン交換樹脂異常検出
装置を示す系統図である。

【図２】アニオン交換樹脂の逆洗時展開率と流速との関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ イオン交換樹脂塔 １Ａ アニオン交換樹脂 １Ｂ カチオン交換樹脂 １Ｃ 界面 ２ 逆洗水導入管 ３ 逆洗排水排出管 ４ 樹脂界面センサ ５ 温度センサ ６ 流量センサ ７ 流量制御弁 ９ 比較部 １０ 流量調節計

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 御子柴 卓 東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗田 工業株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン交換樹脂塔に充填されたイオン交
   換樹脂の異常を判定するための検出装置であって、 該イオン交換樹脂を、逆洗時の展開層が所定高さとなる
   ように上向流速を制御して逆洗する逆洗手段と、 該展開層が所定高さとなっているときの逆洗流速（以
   下、「基準高さ展開流速」という。）を、イオン交換樹
   脂の新品時における基準高さ展開流速と比較し、これら
   の基準高さ展開流速の差が予め設定された値よりも大き
   くなったときに、イオン交換樹脂が異常と判定する判定
   手段と、を備えてなるイオン交換樹脂異常検出装置。