JPH1147744A

JPH1147744A - 復水処理方法

Info

Publication number: JPH1147744A
Application number: JP9206774A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nomura; 誠埜村; Takeshi Tsurumi; 武鶴見
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 1997-07-31
Filing date: 1997-07-31
Publication date: 1999-02-23

Abstract

(57)【要約】【課題】復水から効率よく有機酸イオンを除去すると
ともに脱塩することができる復水処理方法を提供する。【解決手段】アニオン交換樹脂を充填したアニオン交
換樹脂層６ａ、６ｂ…の下流に、アニオンおよびカチオ
ン交換樹脂を充填した混床式樹脂層５ａ、５ｂ…が形成
された脱塩塔２ａ、２ｂ…を有する復水処理装置に、有
機酸イオンを含有する復水を通水し、アニオン交換樹脂
層６ａ、６ｂ…で有機酸イオンを交換吸着させて除去
し、混床式樹脂層５ａ、５ｂ…で脱塩する復水処理方
法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は有機酸イオンを含む
復水をイオン交換樹脂により処理する復水処理方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所、原子力発電所では蒸気の凝
縮により復水が生成するが、この復水をボイラ水として
再利用するために、復水脱塩装置が設けられている。こ
の復水脱塩装置は高度な水質が要求されるので、通常ア
ニオン交換樹脂およびカチオン交換樹脂が混合状態で充
填された混床式の脱塩塔が採用され、このような脱塩塔
が複数個並列に設置される。

【０００３】復水はこのような脱塩塔に通水され、配管
腐食やタービンスケールの原因となるカチオンおよびア
ニオンを含むイオン性物質が除去されるとともに、金属
酸化物を主とする固形物も除去される。しかし、従来の
復水脱塩装置においては、有機酸が十分には除去され
ず、復水中に残留する場合がある。

【０００４】ここで問題となる有機酸は、グリコール
酸、蟻酸、酢酸などであり、これらは２次系統水に添加
されるアミン等の薬剤の分解により生じるものである。
すなわち発電プラントにおいては、蒸気発生器および系
統配管の腐食を防止するため、２次系統水はＮＨ₃（ア
ンモニア）やＥＴＡ（モノエタノールアミン）などの薬
剤が添加されるが、これらの薬剤は高温、高圧下のボイ
ラ内部で分解し、分解生成物が生成することがある。た
とえば、ＥＴＡの分解生成物として前述のグリコール
酸、蟻酸、酢酸などが生成する。これらの有機酸はイオ
ン交換樹脂の表面に電荷的に吸着することもあるが、大
部分はイオン交換反応によってイオンとしてイオン交換
樹脂に吸着される。これらの有機酸は一般的には陰イオ
ンとして存在し、したがってアニオン樹脂に吸着され
る。

【０００５】一般にイオン交換樹脂の交換基は、イオン
状に解離して初めてイオン交換を行なうことができる。
一方、イオン交換される物質は、イオンとして水中に存
在していなければならない。ところがイオン状の物質
は、それぞれに特有な解離定数を持ち、ｐＨに依存した
平衡状態で水中に存在する。グリコール酸、蟻酸のよう
な有機酸は、この値がアルカリ側にあり、したがってア
ルカリ雰囲気でより解離が進む。このため解離を維持
し、より高い吸着効率を得るためには、ｐＨを高く維持
しなければならない。

【０００６】一方、脱塩塔内に形成される混床式樹脂層
は、上部は流入する復水のアルカリ度によりその周囲水
はアルカリ域にあるが、内部はイオン交換反応やイオン
平衡のためにその周囲水は中性域にある。このため、効
率的に有機酸を吸着できるのは混床式樹脂層の上部だけ
となるが、この領域の樹脂はイオン交換により交換能が
小さくなっているため、実際には十分な有機酸吸着能を
持っているとは言えない。

【０００７】このため混床式のイオン交換装置のみを用
いる従来の復水処理装置では有機酸を十分に除去するこ
とができず、有機酸イオンが復水中に残留する場合があ
る。復水中にこのような有機酸イオンが残留すると、こ
れがボイラに持ち込まれることになり、腐食や熱効率の
低下の原因となるという問題点がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、効率
よく有機酸イオンの除去と脱塩を行うことができる復水
処理方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、アニオン交換
樹脂を充填したアニオン交換樹脂層と、このアニオン交
換樹脂層の下流側に設けられたアニオンおよびカチオン
交換樹脂を充填した混床式樹脂層とを有する復水処理装
置に、有機酸イオンを含有する復水をアルカリ性の状態
で通水し、有機酸イオンを交換吸着除去するとともに脱
塩することを特徴とする復水処理方法である。

【００１０】本発明で処理の対象となる復水は、有機酸
イオンを含有する復水である。この復水は火力発電所、
原子力発電所等において蒸気の凝縮により発生するもの
であり、特にモノエタノールアミン、モルホリン、メト
キシプロパノールアミン等の揮発性アミンその他の防食
用の薬剤を注入する２次系統水から発生する復水は、上
記アミン等の薬剤の分解により有機酸イオンを含有して
いる。有機酸としては使用する薬剤によって異なるが、
一般的にはグリコール酸、蟻酸、酢酸などが含まれる。

【００１１】これらの有機酸はいずれも酸ないし中性付
近では解離定数が低く、アルカリ性では高い。上記のよ
うに揮発性アミン等の防食用の薬剤やアンモニアを注入
する系では、復水は上記揮発性アミンやアンモニアを含
有してアルカリ性となっている。このためアルカリ性の
状態で復水処理を行うことにより、有機酸イオンが解離
した状態を保ってイオン交換を行い、アニオン交換樹脂
による交換吸着効率を高くすることができる。復水がア
ルカリ性でない場合は、アンモニア等のアルカリ剤を注
入してｐＨ調整することができる。

【００１２】本発明で用いる復水処理装置は、アニオン
交換樹脂を充填したアニオン交換樹脂層が上流側に配置
され、アニオンおよびカチオン交換樹脂を混床式に充填
した混床式樹脂層が下流側に配置される。アニオン交換
樹脂層および混床式樹脂層は１つの塔内に形成すること
もできるし、別々の塔に形成することができるが、１つ
の塔内に形成する方が既存の復水脱塩装置を利用するこ
とができるので好ましい。

【００１３】１つの塔内にアニオン交換樹脂層および混
床式樹脂層を形成する際、下向流で復水を通水する場合
には混床式樹脂層の上部にアニオン交換樹脂層を形成す
る。この場合、混床式樹脂層の上部に直接アニオン交換
樹脂層を形成することもできるし、両層の間にセパレー
タやイナート樹脂層を設けることもできる。

【００１４】別々に塔を設ける場合、アニオン交換樹脂
層を形成したアニオン交換樹脂充填塔が混床式樹脂層を
形成した混床式樹脂充填塔（脱塩塔）の上流側（前段）
となるように直列に配置する。

【００１５】アニオン交換樹脂層に充填するアニオン交
換樹脂としては、有機酸イオンに対する交換吸着性の高
い樹脂を用いるのが好ましいが、混床を形成するアニオ
ン交換樹脂と同じ樹脂を用いてもよい。このようなアニ
オン交換樹脂としては強塩基性アニオン交換樹脂をＯＨ
形で用いるのが好ましい。

【００１６】混床式樹脂層を形成するアニオン交換樹脂
およびカチオン交換樹脂としては、従来から復水脱塩装
置の混床式の脱塩塔に充填されている樹脂が制限なく使
用できる。アニオン交換樹脂としては、強塩基性アニオ
ン交換樹脂をＯＨ形で用い、カチオン交換樹脂としては
強酸性カチオン交換樹脂をＨ形、ＮＨ₄形またはＥＴＡ
等のアミン形で用いるのが好ましい。

【００１７】アニオン交換樹脂層を形成するアニオン交
換樹脂の使用量はグリコール酸、蟻酸等の有機酸イオン
を十分に交換吸着除去することができる量以上であれば
よく、例えば層高１ｍの混床式樹脂に対して１０ｃｍ以
上の樹脂層高、好ましくは３０ｃｍ以上の樹脂層高とす
るのが望ましい。

【００１８】

【作用】本発明の復水処理方法では、アニオン交換樹脂
層、混床式樹脂層の順に復水が通水されて処理される。
ｐＨ９前後の復水がアニオン交換樹脂層を通過する際、
カチオン成分は除去されないため、アニオン交換樹脂層
の全域にわたって復水のｐＨはアルカリ域に維持され
る。このため、アニオン交換樹脂層の全域で、有機酸イ
オンの解離状態が維持されて効率よくアニオン交換樹脂
に交換吸着され、復水中から除去される。このアニオン
交換樹脂による除去は、樹脂層のアニオン交換基による
イオン交換が主であるが、一部電荷的な吸着による除去
も起こる。

【００１９】アニオン交換樹脂層を通過した復水は混床
式樹脂層に流入する。ここでは、アニオン交換樹脂およ
びカチオン交換樹脂により、復水中の他のイオンがイオ
ン交換反応により吸着除去され脱塩される。また有機酸
イオンが残留している場合でも、混床式樹脂層の上部で
交換吸着されて除去される。

【００２０】

【発明の効果】以上の通り、本発明の復水処理方法は、
上流側にアニオン交換樹脂層、下流側に混床式樹脂層が
設けられた復水処理装置に、有機酸イオンを含有する復
水をアルカリ性の状態で通水して処理するため、有機酸
イオンを解離状態に保って、復水中から効率よく交換吸
着により除去することができるとともに、有機酸の混床
式樹脂層への負荷を軽減することができ、これにより効
率よく復水脱塩を行うことができる。

【００２１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を図面
により説明する。図１は実施形態の復水処理装置を示す
系統図であり、１つの塔内にアニオン交換樹脂層および
混床式樹脂層を形成した例を示している。

【００２２】図１において、１は復水処理装置であり、
脱塩塔２ａ、２ｂ…が復水ライン３および処理水ライン
４間に、復水導入路３ａ、３ｂ…および処理水路４ａ、
４ｂ…を介して並列に設けられている。脱塩塔２ａ、２
ｂ…内には、アニオンおよびカチオン交換樹脂が充填さ
れた混床式樹脂層５ａ、５ｂ…が形成され、その上部に
アニオン交換樹脂が充填されたアニオン交換樹脂層６
ａ、６ｂ…が形成されている。

【００２３】各脱塩塔２ａ、２ｂ…の上部および下部に
は、樹脂導入路１１ａ…および樹脂取出路１２ａ…が連
絡するとともに、圧縮空気路１３ａ…および１４ａ…が
連絡しているが、脱塩塔２ａについてのみ図示されてい
る。

【００２４】上記のような復水処理装置１では、発電プ
ラント等で蒸気の凝縮により発生する有機酸イオンを含
有する復水を、アルカリ性の状態で復水導入路３ａ、３
ｂ…を介して脱塩塔２ａ、２ｂ…に並列に通水し、有機
酸イオンの除去および脱塩を行う。この場合、復水がア
ニオン交換樹脂層６ａ、６ｂ…を通過する際に主として
有機酸イオンの除去が行われ、下流の混床式樹脂層５
ａ、５ｂ…を通過する際に主として脱塩が行われる。処
理水は処理水路４ａ、４ｂ…から取出される。

【００２５】アニオン交換樹脂層６ａ、６ｂ…の有機酸
イオンに対する交換能が低下した場合、または混床式樹
脂５ａ、５ｂ…の一般のイオンに対するイオン交換能が
低下した場合には、脱塩塔、例えば２ａを処理工程から
切離して、アニオン交換樹脂層６ａおよび混床式樹脂層
５ａを同時に再生する。再生には通常の復水脱塩塔にお
いて行われている通常の再生方法が採用できる。例え
ば、アニオン交換樹脂層６ａと混床式樹脂層５ａに同じ
アニオン交換樹脂を使用している場合、復水ライン３お
よび処理水ライン４から切離した脱塩塔２ａに、圧縮空
気路１３ａから圧縮空気を送り、樹脂取出路１２ａから
樹脂全量を逆洗分離塔（図示せず）に移送する。ここで
逆洗分離によりアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂
層とに比重差で分離し、各樹脂層をそれぞれアニオン再
生塔およびカチオン再生塔に移して再生を行う。この場
合、逆洗分離塔をカチオン再生塔と兼用することもでき
る。

【００２６】再生を行った各樹脂層は脱塩塔２ａに移送
し、混床式樹脂層５ａおよびアニオン交換樹脂層６ａを
形成する。この場合各層の形成は、図２に示す手順によ
り行うことができる。ここで図２（ａ）は再生が終了し
た状態、（ｂ）は混床式樹脂層５ａを形成した状態、
（ｃ）はアニオン交換樹脂層６ａを形成した状態を示し
ている。

【００２７】混床式樹脂層５ａは、図２（ｂ）に示すよ
うに、カチオン再生塔２１内のカチオン交換樹脂の全量
と、アニオン再生塔２２内のアニオン交換樹脂の一部と
を脱塩塔２ａに移送し、圧縮空気路１４ａから圧縮空気
を導入して攪拌混合することにより形成することができ
る。次に図２（ｃ）に示すように、圧縮空気の導入を停
止し、アニオン再生塔２２内のアニオン交換樹脂の残部
を脱塩塔２ａに移送、充填することにより、アニオン交
換樹脂層６ａを形成することができる。

【００２８】このような樹脂の充填方法を採用すること
により、既存の復水脱塩装置をそのまま用いて、本発明
の復水処理装置に変更することができる。アニオン交換
樹脂層６ａ、６ｂ…と混床式樹脂層５ａ、５ｂ…のアニ
オン交換樹脂として別の樹脂を使用している場合にはそ
れぞれ別に再生したのち充填する。また比重、粒径等に
より分離可能であれば、同時に再生したのち分離して充
填することができる。

【００２９】図１の復水処理装置１では、混床式樹脂層
５ａ、５ｂ…の上部に直接アニオン交換樹脂層６ａを形
成しているが、図３（ａ）に示すように、混床式樹脂層
５ａとアニオン交換樹脂層６ａとの間にイナート樹脂層
３１ａを形成することもできるし、図３（ｂ）に示すよ
うにセパレータ３２ａを設けることもできるし、あるい
は図３（ｃ）に示すように、脱塩塔２ａの上流にアニオ
ン交換樹脂層６ａを形成した別の吸着塔３３ａを配置す
ることもできる。

【００３０】また図１の復水処理装置１では、３個の脱
塩塔２ａ、２ｂ…を用いているが、２個以下でも４個以
上であってもよい。さらに樹脂の再生は、アニオン交換
樹脂層６ａ、６ｂ…の樹脂と混床式樹脂層５ａ、５ｂ…
の樹脂とを別々に行ってもよい。

【００３１】

【実施例】

実施例１図１の復水処理装置を用いて復水処理試験を行った。脱
塩塔としては内径５０ｍｍ、高さ２０００ｍｍのカラム
を用いた。

【００３２】カチオン交換樹脂（三菱化学（株）製、DI
AION PK228GH、商標）１５００ｍｌ、およびアニオン交
換樹脂（三菱化学（株）製、DIAION PA312LOH、商標）
７５０ｍｌをカラムに充填し、混床式樹脂層を形成し
た。次にこの樹脂層の上部に前記と同じアニオン交換樹
脂（三菱化学（株）製、DIAION PA312LOH、商標）５０
０ｍｌを充填し、アニオン交換樹脂層を形成した。

【００３３】上記カラムに表１に示すようにモノエタノ
ールアミン（ＥＴＡ）の分解生成物と推定される有機酸
を含むｐＨ８．９の発電所復水を通水速度ＳＶ＝１００
ｈ^-1で通水し、処理水の各イオン濃度を分析した。結果
を表１に示す。

【００３４】比較例１実施例１の脱塩塔の代わりに、カチオン交換樹脂１５０
０ｍｌ、およびアニオン交換樹脂７５０ｍｌを充填した
混床式樹脂層を形成したカラムを用いた以外は実施例１
と同様にして行った。結果を表１に示す。

【００３５】比較例２実施例１の脱塩塔の代わりに、カチオン交換樹脂１５０
０ｍｌ、およびアニオン交換樹脂１２５０ｍｌを充填し
た混床式樹脂層を形成したカラムを用いた以外は実施例
１と同様にして行った。結果を表１に示す。

【００３６】

【表１】

【００３７】表１の結果から、処理水のＮａおよびＣｌ
の濃度には実施例および比較例で差が認められなかった
が、ＥＴＡの分解生成物と推定される酢酸、グルコール
酸、蟻酸の濃度は実施例１の水質が良いことがわかる。
また、実施例１の場合には通水初期から処理水の電気伝
導度が０．０１ｍＳ／ｍになるまで処理水中の有機酸の
濃度にはほとんど変化はなかった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の復水処理装置を示す系統図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ樹脂の充填状態を示
す図である。

【図３】（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ樹脂の充填形態を示
す図である。

【符号の説明】

１復水処理装置２ａ、２ｂ… 脱塩塔３復水ライン３ａ、３ｂ… 復水導入路４処理水ライン４ａ、４ｂ…処理水路５ａ、５ｂ…混床式樹脂層６ａ、６ｂ…アニオン交換樹脂層１１ａ樹脂導入路１２ａ樹脂取出路１３ａ、１４ａ圧縮空気路２１カチオン再生塔２２アニオン再生塔３１ａイナート樹脂層３２ａセパレータ３３ａ吸着塔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アニオン交換樹脂を充填したアニオン交
換樹脂層と、このアニオン交換樹脂層の下流側に設けられたアニオン
およびカチオン交換樹脂を充填した混床式樹脂層とを有
する復水処理装置に、有機酸イオンを含有する復水をアルカリ性の状態で通水
し、有機酸イオンを交換吸着除去するとともに脱塩する
ことを特徴とする復水処理方法。