JPS61162749A - イオン交換樹脂の性能試験装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はイオン交換樹脂の処理性能を自動的に試験する
装置に関するものである。

（従来技術）　　　゛ イオン交換樹脂を内蔵した水処理装置は、長期間使用し
ていると、水中の各種不純物によつ換しなければならな
い。

このため実際の水処理装置（以下実装置という）からサ
ンづタンクしたイオン交換樹脂の性能を試験することが
従来性われているが、中でも実装置内での状態に近い試
験結果を得諷方法として実装置からサンづリンクしたイ
オン交換樹脂を実装置と同−一樹脂層高を持った小型実
　・験ガラ乙に充填し、これに試験水を通水して、その
処理水の水質から性能を試躾する方法があ：１す る。その従来例を第３図（へ）旬に示す。（イ）は温床
式、に）は二床式である。温床式ではサンプルの陽イオ
ン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を混合してカラム１に充
填する。三原式では陽イオン交換樹脂をカラム１に、陰
イオン交換樹脂をカラム２に充填する。そして試験条件
に合わせて試験水を調整してタンクに準備し、ボンづＰ
を運転して試験水を流置計ＰＩと弁で流量調節を行って
カラムに通水し、カラム入口、出口における導電率を計
器Ｃ工で測定し、記録計ＲＫ記録する。

（発明が解決しようとする問題点） イオン交換樹脂の性能を調べる場合、大別して次の三つ
の試験が行われている。

１１）　　試験水の流量及び水質の変化による処理水の
水質変化の試験、 （２）薬品再生後の洗浄状態の試験、 （３）　　貫流容鎗の試験。

これらの試験においてはカラムに流す試験水の流量や水
質を変える操作、記録苧−夕の新漬のグラフ化を行う操
作などが必要であるが、従来技術ではこれら操作を全て
人手で行うようになっているため、かなりの労力と長い
時間がかかる欠点かあった。このことは、特に沸騰水型
（ＢＷＲ）原子力発電所に用いられている復水脱塩装置
からサンプリングされたイオン交換樹脂の試験の場合に
は測定者の放射線被ｔｍｌ−が多くなるという問題も招
く。

また従来技術は、カラムに流れる試験水の流量や水質を
精密に変化させること、これを迅速に行うことにおいて
満足し得るものとはいえなかった。

本発明は、このような問題点を解決するイオン交換樹脂
の性能試験装置を提供しようとするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明によるイオン交換樹脂の性能試験装置は、高純度
水タンク、薬液タンク、混合室、高純度水を高純度水タ
ンクから混合室に送入するパルスポンプ、薬液タンクか
ら薬液を混合室に送入するパルスポンづ、被試験イオン
交換樹脂全充填可能なカラム、混合室から出る液の濃度
を検出する濃度検出器、該濃度検出器を経た液のプロー
および該カラムへの送入の、いずれかに切換′可能な弁
、該カラムを通過した液の濃度を検出する濃度検出器、
上記各パルスポンプの人力周波数および上記弁の切換を
試験、の工程および設定条件に従って制御する制御装置
、混合室から出る液の流量および濃度並びにカラムを通
過した液の濃度を上記パルス七−夕の入力周波数および
上記濃度検出器の出力から表示・記録する装置；を備え
てなるものである。

（作用） 上記構成において、混合室で薬液が高純度水で希釈混合
されることによって、カラムに流すべき所定濃度の試験
水が混合室から得られる。

試験水の濃度および流量は前記各パルスモータの人力周
波数を調節することによる混合室への高純度水と薬液の
流量の調節によって、自由に制御することができる。こ
のようにして試験水を種々の設定濃度、設定波音でカラ
ムに流し、その入口側、出口側濃度を前記濃度検出器で
測定し、表示・記録することによりイオン交換樹脂の性
能を試験する。高純度水のみを混合室へ、ひいてはカラ
ムへ流せば、洗浄を行うこともできる。

（実施例） 本発明の実施例を以下説明する。

第１図において、ＤＭはイオン交換樹脂混床を内蔵した
前段混床式脱塩塔、Ｃ−１は該脱塩塔ＤＭからの処理水
の塩濃度をその導電率として検出する導電率計ｔル、Ａ
Ｖ−１は電磁弁、Ｔ−１は脱塩水タンク、Ｐ−１は脱塩
水タンクＴ−１内の水を前記の脱塩塔ＤＭに送り込む脱
塩水パルスポジづ、Ａ−１およびＢＰ’Ｖ−１はパルス
ポンプｐ−１の吐出水の脈動を平滑化する為のア牛ユム
し一夕および背圧弁である。

以上の諸機器は、タンクＴ−１から上記の順路でパルス
ホンづＰ−１により水を循環させることによって高純度
の脱塩水ｔタンクＴ−１中に用意し、これをパルスポン
づＰ−Ｉ　Ｋより脱塩塔ＤＭを経て逆上弁ＣＨＶから後
述の洗浄用および薬液希釈用として送出する為の脱塩水
供給装置を構成している。

Ｔ−２は試験用の薬液を貯蔵した薬液タンク、Ｐ−２は
タンクＴ−２内の薬液を混合室庶に送る薬液パルスポン
プ、Ａ−２およびＢＰＶ−２はパルスボンづＰ−２の吐
出液の脈動を平滑するためのア牛ユムレータおよび背圧
弁、　ＭＸは薬液タンク’Ｉ’−２から送られた薬液を
前記脱塩水供給装置から逆止弁（ＨＶを経て送られた脱
塩水と混合希釈して所定濃度の試験水を作るための混合
室、Ｃ−２は混合室ＭＸの出口水の濃度を検出する導電
率計セル、ＡＶ−２は電磁弁である。　　　゛には実装
置からサンプリンジされ再生処理された被試験イオン交
換樹脂を充填するカラム、Ｃ−３は該カラムにの出口水
の濃度を検出する導を率計ｔ＋ｂ、ＢＰＶ−３ｄ逆止弁
、Ａｖ−ａａ　力５　Ｌ　Ｋの出口水が高純度の水であ
るときはこれを前記の脱塩水タンクＴ−１に回収するよ
うに切替られる切換電磁弁である。

薬液タンクＴ−２中には、カラムＫに通水すべき試験水
の濃度より５０〜１００倍はど濃い薬液（水溶液）が用
意しである。薬液としては、実装置に流れる塩成分に対
応させて、ＮａＣｌ、　Ｎａ２ＳＯ４又はその両者の水
溶液を用意する。

前記パルスポンプＰ−１、Ｐ−２は、電気パルス入力を
１ヶ受ける毎に、一定体積の液を吐出する一種の定容積
型ポンプで６９、人力パルス周波数を変えればその流量
を変えることができる。

そのストＯ−り、従って１パルス当りの吐出量は、特に
必要がない限り、通常一定値に設定されているものであ
る。本実施例では脱塩水パルスポジづＰ−１としては最
大吐出量が６０００パルス当り５０１のものを用い、薬
液パルスポンづＰ−２としては最大吐出量が７０００パ
ルス当り５１のものを用いた。　　　゛ 表お、第１図中、Ｄはそこから液をづＯ−する（捨てる
）ための排出口、Ｗはカラムに内のイオン交換樹脂の詰
め替え用の圧力水供給口である。またｖ−１〜ｖ−１１
は手動弁を示すもので、常時使用するもので彦＜、省略
してもよい。

欠に、第１図示した上述の装置による試験の工程につい
て、表１および表２を参照しつつ説明する。なお、後述
するように、これら工程の制御・−統括および記録また
は表示はｇｚ図に示す制御・統括系によって行われるよ
うになっている。また表１および表２において、電磁弁
ＡＶ−１、ＡＭ−２のうち開いているもの、導電率計セ
ルＣ−１、Ｃ−２、Ｃ−３のうち検出作動中のもの、お
よびパルスポンプｐ−１、ｐ−２のうち動作中のものは
○印で示し、無印は閉じているもの、非検出作動中のも
の、非動作中のものｔ示す。まり表において、切替電磁
弁ＡＶ−３については、点線丸印は脱塩水タンクＴ−１
側に切替る場合のあることを示し、無印はブロー側へ切
替っていることを示す。

（１１脱塩水の用意 これは表１中の前段循環！および前段循環Ｈの工程によ
り行われる。先ず、前段循環Ｉの工程として、脱塩水パ
ルスポンプＰ−１を起動し、電磁弁ＡＶ−１ｔ−開き、
前段脱塩塔ＤＭおよび脱塩水タンクＴ−１の間で前述の
順路に従って、所定流ｔ（２０１）で水を一定時間（１
０分間）循環させる。次に、前段循環ｌの工程において
は、上記の前段循環Ｉの終りに導電（ｉ−１ 率ｔシテ寛出する処理水の導電率が高純度を示す所定ｆ
［（ｏ、ｘμＶＩＩＬ）以下であれば、１分後にべの配
管洗浄工程に進むが、セルｃ−１で検出する該導電率が
上記所定値以とであった場合は、更に上記循環を続行し
、上記所定導電率以下となった時に配管洗浄工程に進む
。

前段循環Ｈの工程で循環を所定時間（１０ｍ）続行して
もｆｉｌＬ、Ｃ−１の検出する導電率が上記所定値以下
にならない場合には、次の配管洗浄工程に進むのは止め
、警報を表示する。

（２）配管洗浄 この工程においては、上記（１）で得られた高純度の脱
塩水を、電磁弁ＡＶ−１を閉じ電磁弁ＡＶ−２を開くこ
とにより、所定流量で逆止弁ＣＨＶ　、混合室ＭＸ、導
電率計ｔルＣ−２からなる流路に流し、電磁弁ＡＶ−２
か４つローする。これは導電率計ｔ　ｊＬ＋　Ｃ−２の
検出する導電率が所定値（０，１ｐ　Ｓ／６１１　）以
下になるまで続けられる。

これにより前記の脱塩水供給装置からカラ乙にの入口ま
での配管および機器が清浄化される０ 上記（１）および（２）の工程中、流量、時間、セルＣ
−１、Ｃ−２の検出する導電率の表示が行われる。なお
この＜１＋および（２）の工程は下記の（３）、（４）
又は（５）のいずれの試験の場合でも、それに先立って
実施されるものである。

（３）　　カラ乙に流す試験水の流量および濃度の変化
によるカラ乙出口水の濃度変化の試験これは以下の（梢
、（２）、Ｑ〜、口の工程よりなる０ （イ）　カラム中の樹脂の洗浄 この工程は表１中に樹脂洗浄Ｉ％　■として示されてお
り、前記（２）の配管洗浄工程の後、ｉＥ磁弁ＡＶ−１
、ＡＶ−２ｔ−閉Ｌ、逆止弁ｃｉから上記流路を経て前
記の高純度の脱塩水を被試験イオン交換樹脂の充填され
たカラムＫに所定波数で流し、該樹脂を洗浄する工程で
ある。この工程では導電率計セルＣ−３により検出する
ガラム出日水の導電率が所定値（０，２μＳ、＆　）　
基１下になるまではカラム出口水を電磁弁ＡＶ−３から
づＯ−Ｌ、該所定導電率以下になると、電磁弁ＡＶ−３
を切替えてカラム出口水を脱塩水タンクＴ−ＬＫ回収す
る。この工程中は流量、時間、セルＣ−２、Ｃ−３の検
出する導電率の表示および記録がなされる。

Ｕ　　試験水の調整 上記（−０の工程の終了後、電磁弁ＡＶ−２を開き、脱
塩水パルスポンプＰＬＩの他に薬液パルスポンづＰ−２
も作動さ、せ、且つこれらパルスポンづの入力パルス周
波数を調節することＫよって、混合室ＭＸに入る薬液お
よびそれを希釈する脱塩水の流量を調節し、その結果と
して混合室から所定の設定濃度の試験水が出て来るよう
にする。なお、この工程中、混合室から出る試験水は電
磁弁ＡＶ−２からプＯ−され、また、混合室■に入る薬
液および脱塩水の流量の変化にかかわらず、混合室ＭＸ
から出る試験水は一定の設定流量になるように各パルス
ポンづＰ−１、Ｐ−２の人力パルス周波数を制御するも
のとする。

上記の設定濃度の試験水を得るには、まず、薬液タンク
Ｔ−２内の薬液の濃度、試験水の設定濃度および設定流
量の値から、試験水のこの設定濃度および設定流量を得
るために必要なパルスポジづＰ−１、Ｐ−２の夫夫の入
力パルス周波数を算出し、これを夫夫パルスポンプＰ−
１、Ｐ−２に入力する。そして、このとき混合室■から
実際に出て来る試験水の製置、従ってセルＣ−２の検出
する導電率、が上記設定値からずれていれば、そのずれ
を無くすように各パルスポンプＰ−１、Ｐ−２の入力パ
ルス周波数のフィードバック制御を行う（このフィード
バック制御はＰより動作型のものが好ましい）。なお、
こ必濃度のフィードバック制御は次のＱ〜の工程中も継
続される。

Ｑ〜　試験水の通水 上記（Ｏの工程で混合室ＭＸから設定濃度（設定導電率
）の試験水が得られるようになったら、電磁弁ＡＭ−２
を閉じ、所定の設定時間だけカラムＫに該試験水を上記
設定流量で流し、その時間の間、カラムＫから出て来る
処理水の濃度（導電率）をセルＣ−３で検出し、これを
記録する。−この間、該処理水の導電率が所定値（０，
２μ塘）以とであればこれをブローし、以下であれば電
磁弁ＡＶ−３の切替によって、これを脱塩水タンクＴ−
１に回収する。この試験水通水中は前記（ＣＩで述べた
試験水濃度のフィードバック制御は継続される。

ロ　試験水の再調整・再通水 上記Ｑ〜の設定時間の終了後、前記（Ｏと同様の仕方で
試験水の設定流量および／ま蘂は設定濃度を変更したと
で、更に上記Ｑ〜と同じ工程を行う。以下、同様に設定
条件−変更して、これを繰返すことにより、一連の試験
を完了する。

上記（至）、Ｑ〜、に）の工程中は、セルＣ−２、Ｃ−
３の検出する導電率、時間、薬液・脱塩水・試験水容流
量の表示および記録がなされる。

（４）薬品再生後のイオン交換樹脂の洗浄状態の試験゛ 高純度水の通水により洗浄状態を試験する場合は、前述
した脱塩水の用意および配管洗浄を行なった後、前記（
３）の（イ）の工程のみを設定流量を変化させて行う。

試験水の通水により洗浄状態を試験する場合は、（３）
の印の工程を行わず、直ちＫ（［３の工程に入る。

（５）貫流容疑の試験 試験水の濃度および流量を一定に保ち、カラム出口水が
規定の濃度に増加するまで試験水のカラム通水を行うこ
と以外は、前記（３）と同様である。これを表２に示す
。この場合、データ記録の時間間隔は長くとる。

次に第２図について説明する。ここでは第１図に示した
装置がｎヶ（ｎ系列）並設されている例を示しており、
各系列には各１ケの制御ボックスが属し、各制御ボック
スは通信モジュール、制御コンピュータ、アナロジ入力
七ジュール、チジタル出力七ジュール、導電率計セルの
セレクター、導電率計から構成されている。他方、全系
列に共通に統括コンピュータ（これは所謂パーソナルコ
ンピュータであってよい）、づレンジ、Ｘ−Ｙづ０ツタ
、その切換バッファ、子イスづレー（ＣＲＴ表示器）、
フロッピー苧イスクが設けられている。

統括コンピュータにはプロクラムに従って下記の項目が
入力されている。

試験対象系列番号；試験の種別；カラムＫＫ充填した被
試験イオン交換樹脂の名称および体積；薬タンクＴ−２
内の薬液の種類および濃度（導電率）；前述の工程（１
）の所定流量、到達すべき所定導電率、所定循環時間、
工程（２）の所定流量、到達すべき所定導電率、試験（
３）の工程（イ）の所定流量、到達すべき所定導電率、
工程０）、Ｑ〜の試験水の設定導電率、設定流量、回収
のための所定導電率、工程（５の逐次の試験水の設定導
電率、設定流量、試験（４）の各設定値、試験（５）の
設定濃度、設定流量、規定の濃度など、試験のだめの各
設定条件。

統括コンピュータに入力された各設定条件は、制御コン
ピュータのパラメータ定数に変換され、各工程の都度、
通信上ジュールを介して制御コンピュータに与えられる
。制御コンピュータはこの人力された設定条件、および
アナロジ入力上ジュールを介して入力される選択された
導電率計の測定値に基づき演算を行い、前述した各工程
における操作・制御を行９ように各電磁弁へ開閉もしく
は切替信号および各パルスポンプへ所要周波数のパルス
信号を苧ジタル出力モジ、　　ニールを介し°て与える
。各工程が終ると制御コンピュータは統括コンピュータ
から次工程の設定条件をパラメータ定数として受は取り
、同様にして当該次工程を実行する。各工程中に得られ
た前述の測定チークおよび運転チークは通信Ｌジュール
を介して統括コンピュータに返送され、前述した所に従
い、ディ予プレイ上に表示され、又はフ０ツピーヂイス
クに記録される。

試験の全工程が終了するとフロッピー苧イスクの記録内
容はプリンタ又はＸ−Ｙづ０ツタに表出される。

なお、導電率針セルｃ−１、Ｃ−３Ｆ！、同時に検出動
作状態に置かれることはないので、第２図の例ではその
出力を℃しフタで選択して共用の導電率計（回路）に入
力させるようにしているが、各セルに専用の導電率計回
路主膜けてもよい。

また、前述の試験水のフィードバック制御のＰより動作
（これも制御コンピュータで演算制御される）の定数線
通常固定であるが、これら定数を統括コンピュータから
変更することも可能である。

図示の各導電率計憾その測定値（応じ、そのレンジを制
御コンピュータから自動的に切換えることができるよう
になっている。

統括コンピュータと制御ボックスは通信グープルで結ば
れているので、ケーブルを長くすれば、遠隔処理が可能
であり、特に放射線被曝の恐れのめる原子カブ７ントか
らサンプリングしたイオン交換樹脂の試験の場合に、こ
れは％に有利である。

第４図、第５図はＸ−Ｙづ０ツタに片対数グラフとして
得られたもので、第４図は前記（３）の試験結果の例を
示し、第５図は前記（４）の試験結果の例を示す。実線
はカラム入口水の、また点線はカラム出口水の、導ｉｌ
ｃ率を示す。５ｖｔ−１〒示した各時間区間中のカラム
通過流電の設定値を示す（ｓｖとは、−位時間当りカラ
ム中の樹脂体積の何倍の体積の液が流れるかで表わした
流量である。）第４図は性能の落ちた古いイオン交換樹
脂、＄５図は性能のよい新しいイオン交換樹脂の場合の
結果を示している。

なお第１図中のカラムには第７図の如き三原式のカラム
に置換えてもよい。この場合の前記（４）の試験結果の
例を第６図に示す。

（発明の効果） 本発明によれば、カラムに試験水を流すに際して、高純
度の脱塩水と濃い薬液とをリアルタイムで混合希釈して
所定濃度の試験水を作り出すものであるから、予め所定
濃度の試験水を夕　。

ンク内に貯蔵してこれをカラムに流すものに比べて、設
備が簡単になり、且つ試験水の濃度変更を簡単迅速に行
うことができ、試験作業の能率が大幅に向とす□る。し
かも、液を流すためのポンプとしてパルス七−夕を用い
ているので、流量の微細な且つ応答性の゛よい調節が可
能であり、リアルタイムの混合希釈による試験水の濃度
調整を適確に行うことができ、しかも該ポン□プはパル
ス入力を受けて働くものであることから、ディジタルコ
ンピュータによる制御を好適に行うことができ、コンピ
ュータ制御によるイオン交換樹脂性能試験の自動化、遠
隔化が容易に達成できる。従って、労力及び試験所要時
間の節約が可能であり、放射能を帯びたイオン交換樹脂
の試験の場合には放射線被曝の防止効果もめる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における液の流路および機器の
系列を示す図、第２図は同実施例における制御・記録系
統を示す図、第３図（イ）、（０は従来例を示す概略図
、第４図、第５図、第６図は、本発明実施例による試験
結果の例を示すクラ７、第７図は第１図のカラムに置換
可能な三原式カラムを示す図である。 ＡＶ−１、ＡＶ−２、ＡＶ−３−１１Ｅ磁弁Ｐ−１、Ｐ
−２・・・パルスポンプ ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３・・・導電率計セルＤＭ・・・
前段脱塩塔　　Ｔ−１・・・脱塩水タンクＴ−２・・・
薬液タンク　ＭＸ・・・混合室第２図 第３図 （イ） （ロ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高純度水タンク、薬液タンク、混合室、高純度水を高純
   度水タンクから混合室に送入するパルスポンプ、薬液タ
   ンクから薬液を混合室に送入するパルスポンプ、被試験
   イオン交換樹脂を充填可能なカラム、混合室から出る液
   の濃度を検出する濃度検出器、該濃度検出器を経た液の
   ブローおよび該カラムへの送入のいずれかに切換可能な
   弁、該カラムを通過した液の濃度を検出する濃度検出器
   、上記各パルスポンプの入力周波数および上記弁の切換
   を試験の工程および設定条件に従って制御する制御装置
   、混合室から出る液の流量および濃度並びにカラムから
   出る液の濃度を上記パルスモータの入力周波数および上
   記濃度検出器の出力から表示・記録する装置、を備えて
   なるイオン交換樹脂の性能試験装置。