JPS6211916B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラやタービンなどのスケール生
成および腐蝕を防止するために復水中に含有する
不純物を除去するため復水を浄化処理する方法に
関するものである。

一般に、火力発電所においてはボイラで生成さ
れた高温高圧の水蒸気によつて発電用タービンを
回転させ、使用後の水蒸気は復水器で凝縮させた
のち、再びボイラ給水として使用するという水循
環を行つているが、配管の腐蝕生成物や復水器冷
却水のリークなどによる塩類やシリカなどの不純
物が循環水中に蓄積されるのを防ぐために、大型
ユニツトでは復水処理装置を設けるのが普通であ
る。この復水処理装置には、種々の方式がある
が、普通に多く用いられているのはＨ形の強酸性
カチオン交換樹脂（以下カチオン交換樹脂とよ
ぶ）とOH形の強塩基性アニオン交換樹脂（以下
アニオン交換樹脂とよぶ）を混合して充填した脱
塩塔である。一方、循環水のPH調整をすることに
より配管の腐蝕を防ぐことは広く行なわれてお
り、この目的のため循環水中にはアンモニアが注
入される。復水処理装置の目的は先に示したよう
な不純物を除去することであるが、その機能から
して本来「不純物」ではないアンモニウムイオン
もＨ形のカチオン交換樹脂に吸着されるため、こ
れがカチオン交換樹脂の負荷となり、結局脱塩塔
の再生頻度が高くなるという問題が生ずる。

即ち、再生頻度が高くなるということはそれだ
け高価な再生剤を多量に消費することになり不経
済なので、再生頻度を低く抑えるために本来アン
モニアブレークの時点で通水を停止して再生すべ
きところを、アンモニアブレーク以後も通水を続
けるいわゆる「アンモニアサイクル」方式が採用
されつつある。アンモニアサイクルは脱塩塔の再
生から次の再生までの通水継続時間が長くとれる
ので経済的ではあるが、アンモニアブレーク以後
の処理水質を良好に保つことが難しく、この問題
を解決することがアンモニアサイクル成否の鍵で
あると言つても過言ではない。これまでにも数々
の手段によつてこの問題の解決が図られてきた
が、それぞれ一長一短があり決定的有効な方法は
見い出されていない。

本来、混床式脱塩塔はＨサイクルで用いたとき
にその特長を発揮する。すなわちＨ形のカチオン
交換樹脂とOH形のアニオン交換樹脂の混合樹脂
層は、流入水の水質や樹脂相のイオン組成あるい
は再生後の水洗状況などによらず、良好な処理水
質を与えるというすぐれた性質をもつているが、
NH₄形のカチオン交換樹脂とOH形のアニオン交
換樹脂の混合樹脂層にはこの性質はない。これは
流入水中の不純物イオンと樹脂相内イオンのイオ
ン交換反応生成物が、前者ではH₂Oであり、後者
ではNH₄OHであることによる。H₂Oの解離定数
は非常に小さい（Ｋ_W＝10^-14）ので、Ｈ／OH混床
塔におけるカチオン交換反応とアニオン交換反応
は不可逆的に進行するが、NH₄OHの解離は無視
できない（Ｋ＝1.8×10^-5）ので、NH₄／OH混床
塔においては塔底部で逆反応を生じ、Ｎ_a ^＋イオ
ンやcl^-，SO₄ ^2-イオンを脱離する可能性がある。
したがつてアンモニアサイクルで用いる脱塩塔は
その出口部の樹脂中に不純物を含んでいてはなら
ないし、またアンモニアサイクルの場合は混床で
ある必要はないとも言える。

従来、アンモニアサイクルの最大の問題はアン
モニアブレーク以後に処理水中にナトリウムイオ
ンがリークすることであつた。このナトリウムリ
ークに対処する手段として従来法では再生時にカ
チオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の分離をよく
してアニオン交換樹脂再生塔へ混入するカチオン
交換樹脂量を減らすことや、生じたＮ_a形の樹脂
をアンモニア水や消石灰溶液のような薬品を用い
てNH₄形やＣ_a形に交換することが行なわれてき
た。しかしこのために再生に要する時間が長くな
り、また余分な薬品を使わなくてはならないとい
う不利があつた。

本発明は、これら従来の諸問題に関して抜本的
な解決手段を与えるものであり、従来の復水脱塩
方法の欠点を除去し、極めて高純度の処理水を安
定して得る方法を提供することを目的としたもの
である。

また本発明の他の目的は復水脱塩処理のための
再生剤量を著しく低減させ運転維持管理を容易で
経済的にすることが可能な有効な復水処理方法と
することにある。

本発明は、復水をイオン交換樹脂を充填した脱
塩塔によつて処理するに際し、脱塩塔内には下流
側から強酸性カチオン交換樹脂層（以下第２カチ
オン層とよぶ）、強塩基性アニオン交換樹脂層
（以下アニオン層とよぶ）、強酸性カチオン交換樹
脂層（以下第１カチオン層とよぶ）の順に配備
し、塔内へ復水を流入させて各層に順次通水して
処理水を流出させることとし、このとき３つの樹
脂層に用いる樹脂は前記通水工程終了後の全樹脂
を再生塔に移送して逆洗分離したときに、下層の
カチオン交換樹脂のうち下部に位置する樹脂すな
わち上下両樹脂層の界面から離れた部分の樹脂を
酸によよる再生後に脱塩塔内の第２カチオン層と
して用い、上層のアニオン交換樹脂をアルカリに
よる再生後にアニオン層として用い、残つたカチ
オン交換樹脂を酸による再生後に第１カチオン層
として用い、通水および再生をくりかえすことに
より復水を脱塩処理することである。

即ち、復水を第１カチオン層、アニオン交換樹
脂層及び第２カチオン層の順に充填した樹脂塔に
直列に通水して脱塩処理することを特徴とするも
のである。この際、アンモニアサイクルによる運
転を前提としているので、前記第２カチオン層、
アニオン層は再生後の通水開始時点で不純物イオ
ンを含有していてはならない。しかし、アニオン
層にＮ_a形のカチオン交換樹脂が混入することは
さしつかえない。

本発明の実施態様を図面を参照して説明する
と、第１図に示す例では脱塩工程を一塔の脱塩塔
１を用いて行なうもので、この場合脱塩塔１内の
最下部には第２カチオン層ｃを充填し、その上部
にはアニオン層ｂを、またさらに、その上には第
１カチオン層ａを充填してある。復水２を塔頂部
より流入させ、下向流で通水し、塔底部から処理
水３を流出させるものである。この場合、樹脂の
再生は次のようにして行なう。まず通水行程を終
了した全樹脂を第２図に示すような再生塔に移送
する。続いて逆洗分離を行ないカチオン交換樹脂
とアニオン交換樹脂を分離する。ここで下層のカ
チオン交換樹脂層のうち上下両樹脂層の界面から
離れた下部の樹脂はほとんどアニオン交換樹脂を
含まない純粋なカチオン交換樹脂であり、これを
酸によつて再生したのち脱塩塔内の第２カチオン
層ｃとして用いる。上層のアニオン交換樹脂をア
ルカリによつて再生したのち脱塩塔１内のアニオ
ン層ｂとして用いる。残りのカチオン交換樹脂
は、酸で再生したのち、前記脱塩塔１内の第１カ
チオン層ａとして用いる。

なお樹脂の再生には次のような方法を用いると
再生塔一塔だけで再生ができ非常に効率的であ
る。すなわち、第２図例の再生塔４に移送された
全樹脂を逆洗分離したのち、塔底部から酸を上向
流で通液し、塔頂部からアルカリを下向流で通液
し、カチオン交換樹脂層とアニオン交換樹脂層の
界面付近に設けられた集水機構５から排出するこ
とにより、両樹脂を同時に再生するのである。再
生後、前記脱塩塔１に樹脂を移送すればよい。た
だし、この場合、集水機構５は上下両樹脂界面よ
り下側のカチオン交換樹脂層ａ内に設け、アニオ
ン交換樹脂が酸と接触しないようにする必要があ
る。

図中６はアルカリ供給管、７は上部デイストリ
ビユータ、８は酸供給管、９は逆洗水供給管、１
０は下部デイストリビユータ、１１は逆洗廃水流
出管である。

本発明方法によれば、アンモニアサイクルで用
いるため樹脂の再生頻度を低く抑えることができ
て経済的であり、しかも第２カチオンに不純物を
ほとんど含まずアニオン層中のＮ_a形樹脂からリ
ークするＮ_a ^＋イオンは第２カチオン層で捕捉さ
れるため、処理水中の不純物リークを著しく低く
することができると共に従来では樹脂の混合には
空気を用いるので、激しい撹拌の結果破砕される
樹脂が生ずる欠点があが、本発明では第１カチオ
ン層を空気でスクラビングする以外、空気を用い
ないので樹脂粒の破砕がかなりの程度抑えられる
ことになるし、また第１段にカチオン交換樹脂層
をおいているために後段のアニオン交換樹脂の重
金属による汚染を防止できる。即ち、カチオン交
換樹脂は重金属（水）酸化物の微細懸濁粒子を効
率よく捕捉する性質をもつており、この性質は特
に再生後のＨ形樹脂で著しいが、NH₄形の樹脂で
もかなりの程度捕捉するので、後段のアニオン交
換樹脂の重金属汚染がかなり防げることなる。

また、本発明の方法は、従来の復水処理システ
ムで生じた諸問題点を適確に解決し、運転維持管
理も容易で質的にも良好で経済的な処理水を得る
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は、本発明の実施例を示し、第１図は系統
説明図、第２図は本発明の実施に用いられる再生
塔の縦断面図である。 ａ……第１カチオン層、ｂ……アニオン層、ｃ
……第２カチオン層、１，１′，１″……脱塩塔、
２……復水、３……処理水、４……再生塔、５…
…集水機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 復水をイオン交換樹脂を充填した脱塩塔によ
   つて処理するに際し、脱塩塔内には下流側から強
   酸性カチオン交換樹脂層（以下第２カチオン層と
   する）、強塩基性アニオン交換樹脂層（以下アニ
   オン層とする）、強酸性カチオン交換樹脂層（以
   下第１カチオン層とする）の順に配備し、塔内へ
   復水を流入させて各層に順次通水して処理水を流
   出させることとし、このとき３つの樹脂層に用い
   る樹脂は前記通水工程終了後の全樹脂を再生塔に
   移送して逆洗分離したときに、下層のカチオン交
   換樹脂のうち下部に位置する樹脂すなわち上下両
   樹脂層の界面から離れた部分の樹脂を酸による再
   生後に脱塩塔内の第２カチオン層として用い、上
   層のアニオン交換樹脂をアルカリによる再生後に
   アニオン層として用い、残つたカチオン交換樹脂
   を酸による再生後に第１カチオン層として用い、
   通水および再生をくりかえすことにより復水を脱
   塩処理することを特徴とする復水処理方法。 ２ 前記脱塩工程が、アンモニアサイクルで運転
   するものである特許請求の範囲第１項記載の復水
   処理方法。 ３ 前記再生工程が、脱塩塔への通水工程終了後
   に脱塩塔内の全樹脂を一旦再生塔に移送して逆洗
   分離を行つたのち、再生塔頂部のデイストリビユ
   ータよりアルカリを下向流で流し、再生塔底部の
   デイストリビユータより酸を上向流で流し、上下
   両樹脂層の界面よりやや下部のカチオン交換樹脂
   層内に設けた集水機構より排出させて処理される
   ものである特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の復水処理方法。