JPS6260126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、比重の異なる二種以上の充填材を使
用している充填塔において、使用済みとなつた充
填材を逆洗分離し分離された上層の充填材を他塔
へ確実に移送すると共に、単一又は複数の充填材
を使用している充填塔において、逆洗した後の表
層部分の微細な充填材を有効に排除するための充
填材移送方法に関するものである。

一般に充填材を充填することにより流体を処理
している例は数多く、充填材としては砂、アンス
ラサイト、活性炭、イオン交換樹脂等多種類のも
のが単一あるいは複数で使用されている。複数で
使用する場合は周知のように、それ等を積層させ
て使用する場合と、混合して使用する場合があ
る。本発明の対象は、充填材の種類および充填材
の充填状態によりその範囲が限定されるわけでは
ないが、ここでイオン交換樹脂を使用している例
をとり説明する。

脱塩塔（以下MBと称す）、カチオン再生塔
（以下CRTと称す）、アニオン再生塔（以下ART
と称す）および樹脂貯槽（以下RSTと称す）よ
りなる復水脱塩装置においては、従来より強酸性
カチオン交換樹脂（以下SARと称す）と強塩基
性アニオン交換樹脂（以下SBRと称す）とを混合
してMBに充填し、復水を処理するが、再生時期
に到達すると樹脂をMBからCRTに移送する。
CRTで逆洗し、SARとSBRの比重差を利用して
下層のSARと上層のSBRに分離し、分離された
SBRをARTへ移送する。その後CRTに酸をART
にアルカリ通液することによりSARおよびSBR
を再生する。再生された両樹脂はRSTに移送
し、混合した後一定期間貯留し再びMBにて使用
する。

ところで、最近超臨界圧ボイラおよび原子力発
電ボイラに普及に伴い、ますます高度を水質管理
が必要とされ、復水脱塩装置の性能を改善しなけ
ればならなくなつてきている。

たとえば超臨界圧ボイラにおいては、従来より
SARのＨ型とSBRのOH型とを混合した状態、い
わゆるＨ―OHサイクルで運転されてきたが、最
近SARが復水中に加えられているアンモニアで
破過した後も復水処理を行う、いわゆるアンモニ
アサイクルで運転される例が多くなつている。こ
のアンモニアサイクルで復水を処理する場合の最
も大きな問題点は、Ｈ―OHサイクルからアンモ
ニアサイクルに移行する際、 Ｒ−Na＋NH₄CH→Ｒ−NH₄＋Na⁺ の反応式に従いNa⁺が漏出し、給水制限値を満足
しなくなるという点であつたが、そればかりでは
なくMBの樹脂層のPHが高くなる結果、cl―又は
SO₄ ^2-などのアニオンが漏出し易くなるという点
も問題となつている。

これ等不純物イオンの漏出は、再生後の混合樹
脂層内にNa型のSARおよびcl型、又は硫酸型の
SBRが存在することに起因している。海水リーク
等の異常事態を除くとNa型のSARが生成する原
因は、ART内に混入したSARが再生剤である苛
性ソーダと接触するからである。同様にcl型又は
硫酸型のSBRが生成する原因も、CRT内に残留
したSBRが再生剤である塩酸又は硫酸と接触する
からである。したがつて、高純度の処理水を得る
ためにはSARとSBRとの分離移送を確実に行う
か、分離されないで混入した樹脂に薬品を通し、
不純物イオンを漏出しない他のイオン型に転換し
なければならない。

さて、従来からMBにおいて復水を処理し使用
済みとなつた樹脂は混合状態のままCRTに移送
され、CRTにおける逆洗によつて上層のSBRと
下層のSARとに分離され、この工程において
は、一般にSARとSBRとの分離境界面より下層
のSAR層中には殆どSBRは含まれないのである
が、SBRの中には粒径および比重大の粒子が存在
し、これらがCRT底部に沈降する場合が少なく
ない。しかし、この問題はこれらのSBRをCRT
底部に残留したままにし、イオン交換に使用しな
いことによつて解決できる。

これに対し、第１図に斜線部で示す如く、MB
からCRT１に樹脂を移送する際、集水管２、樹
脂コレクター３および通薬管４の上部に沈積した
混合樹脂はCRT１の底部からの逆洗流の影響を
受けず、逆洗分離した後もそのまま残留している
場合が多い。従来は上記の残留樹脂を無視し、
CRT１の底部からスルージング水を導入し、
SAR層を若干膨張さながらSARとSBRとの分離
境界面より下方に設置した樹脂コレクター３より
SBRと一部分のSARをARTへ移送している。

しかし、このような移送方法では、第２図およ
び第３図の斜線部に見られる如く、SBRの移送終
了後においてもCRT１内の樹脂層表層にSBRが
残留し、完全に移送することは困難である。第２
図は従来の方法によりSBRを移送した後の様子を
側面から見た場合であり、第３図は上から見た場
合である。第２図における層厚ｌは場合により３
〜４cmにもなり、SBRの残留量は全SBRに対し数
％の高さとなることがある。

このように従来より行われている復水脱塩装置
におけるイオン交換樹脂の移送方法では、余分な
再生剤が必要であり、しかも再生操作が繁雑で再
生時間も長くかかる等、多くの欠点があつた。

本発明者らは、前記第１図乃至第３図により説
明した事実及び問題点に鑑みて、上記従来の欠点
のない合理的なイオン交換樹脂の移送方法につい
て鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成するに至
つたものである。

すなわち、本発明は比重の異なる二種以上の充
填材を使用している充填塔において、使用済みと
なつた充填材を逆洗水にて逆洗分離し沈静させた
後、上層の充填材を他塔に移送するに際し、充填
材移送用コレクターを前記充填塔内かつ該塔の中
心軸付近にその開口部を、移送する部分が上層の
充填材の全量である場合は充填材の分離界面近傍
に、また移送する部分が充填材の表層部である場
合は該表層部より上方に位置せしめ、圧力水を前
記上層より上方から、又は前記表層部より上方か
ら充填塔内に導入して充填材に旋回流を与えて塔
壁から塔中心軸へ向けて移動させる充填材移送操
作と、前記逆洗・沈静操作を交互に繰り返して行
うことを特徴とする充填材移送方法である。

本発明では、この旋回流を与えることにより集
水管、樹脂コレクターおよび通薬管の上に沈積
し、CRT底部からの逆洗水によつても沈降せず
残留していた樹脂が水平方向の流れにより落下
し、さらに従来の移送方法ではSARの表層に残
留していたSBRだ第４図に示す如く、旋回流導入
管５からの旋回流によつて塔壁から塔中心軸方向
に移動し、該中心軸付近に開口している樹脂コレ
クター３から確実に移送され、CRT１内にSBR
は残留することがない。したがつて、SBRが酸と
接触することはなく、復水処理において不純物ア
ニオンの漏出を防止することができるのである。

また、本発明では樹脂コレクター３の開口部を
SARとSBRとの分離界面近傍、すなわち分離界
面付近、やや上方又はやや下方にするが、好まし
くは20〜100mm上部にすることにより、SBRを
ARTへ移送する際混入するSARの量を殆ど無く
することができる。そして更に重要なことは、従
来のスルージング水を用いる移送方法ではART
へ混入していくSARの量を一定にすることが難
しく、樹脂バランスがくずれ易い欠点があつた
が、この欠点をも本発明は解消するものである。

上記の如く旋回流を与えながら樹脂を移送して
いくと、次第に樹脂表層面に凹凸が生じてくる
が、本発明では、この凹凸を無くし円滑にSBRが
移送されるように、〔逆洗―沈静―旋回流を与え
ながら移送〕という操作を繰り返すものであり、
これによつて、より確実な移送が助長される。こ
のように逆洗操作は樹脂表層面の凹凸を無くする
ため行うものであり、所要時間は５分以内と極く
短時間でよく、かつ流速も小さくてよい。

さらに、本発明をARTに適用すれば、下記の
如くNa⁺の漏出をさらに低減することができる利
点がある。

すなわち、ARTに移送されたSBR中には多量
のSARを含有しているが、従来ART内だ過剰の
SBRの存在下で逆洗し、分離されたSBRの上層部
分で、かつ復水脱塩に使用する量を再生し使用す
ることが行われている。しかし、この方法では大
部分のSARがART底部に沈降するので問題発生
の原因とはならないが、微細なSARはSBRと同
程度の沈降速度を持つているので、極く微量では
あるがSBR層中に混入することになる。この微細
なSARは再生剤である苛性ソーダと接触してNa
型となり、復水処理をするにあたり極く微量では
あるがNa⁺漏出の原因となるものである。

本発明者らがSBR層中に混入している微細
SARの分布を調査したところ、SBRの表層１〜
２cmに比較的多量のSARが存在するという結果
を知得している。したがつて、ARTに移送され
たSBRと一部分のSARを過剰のSBRの存在下で
逆洗し、その後本発明方法を適用し、旋回流を与
えながらSBRの表層部分を移送排除することによ
つて、SBR層中に混入しNa⁺漏出の原因となる微
細SARの量を極めて少なくすることができるの
である。また、同時に微細なSBRも排除されるの
で、脱塩塔の差圧も小さくすることができる効果
がある。

次に、本発明の実施態様の一例を図面により詳
しく説明する。

第５図において、MBで復水処理することによ
り使用済みとなつた混合樹脂は樹脂移送管６を経
てCRT１へ移送される。CRT１では逆洗弁７お
よび逆洗排水弁８を開き逆洗水を導入することに
より混合樹脂と逆洗し、下層のSAR９と上層の
SBR１０の二層に分離する。逆洗分離が完了する
と旋回流導入管５に付設され旋回流導入弁５′お
よび樹脂コレクター３に付設された弁３′を開
き、SBR１０と一部分のSAR９をART１７へ移
送する。

旋回流導入管５は、たとえば第６図に示される
如く、旋回流導入管５の先端をCRT１の塔内壁
の接線方向に向けておけばよいが、第７図に示さ
れる形状でもよく、以上の形状に限定されるわけ
ではない。また、旋回流導入管５の設置箇所は、
SAR９層を乱さないようにするため、CRT１に
おけるSAR９とSBR１０との樹脂分離境界面よ
り30〜40cm以上上方に距離をおいた方がよい。

いずれにしても、樹脂に旋回流を与えるための
加圧水（圧力水）は、移送対象の樹脂より上方位
置から導入することが重要である。

さらに、旋回流の流速は塔壁における流速が
0.05〜0.2ｍ／secとなるよう導入するのが好まし
い。旋回流を与えることより生じる樹脂表層の凹
凸を解消し、SBR１０を樹脂コレクター３の開口
部を確実に集めるために、〔逆洗→沈静→旋回流
を与えながらの移送〕という操作を数回繰り返
す。

第５図における樹脂コレクター３の開口部は、
CRT１内かつその中心軸付近に設けてあり、そ
の高さ位置は若干下方に設定されているが、樹脂
分離境界面の上方20〜100mmとするのが好まし
く、この場合上記の方法でSBR１０を移送する
と、ART１７へ混入するSAR９の量は極めて少
なくなり、樹脂バランスも適正に保たれる。な
お、前記樹脂コレクター３の開口部は、上記のよ
うに移送する対象が上層樹脂の全量である場合
は、上記のように樹脂分離境界面近傍、好ましく
はこれより上方に位置せしめるが、移送対象が樹
脂の表層部である場合には、該表層部より上方に
位置せしめて移送操作が行われる。

かくして大半のSBR１０の移送が完了すると、
旋回流導入弁５′を閉じ、旋回流の導入を停止
し、同時に空気弁１２を開き、CRT１の上部空
間の水を抜く。こうすることによつて、CRT１
の塔中心軸に沿つて浮遊していたSBR１０は樹脂
コレクター３の開口部の周囲に沈静し、ART１
７へ適確に移送される。

SBR１０の移送が完全に終了すると、逆洗弁７
および空気抜き弁１３を開き、少量の逆洗水を導
入し、SAR９表層の凹凸を無くす。その後再生
剤流入弁１４および再生剤流出弁１５を開き、再
生剤である塩酸又は硫酸を通薬する。次いで押出
し、洗浄を行い再生されたSAR９は樹脂移送管
１６を経てRST（図示せず）へ移送される。

一方、ART１７に移送されたSBR１０は、過
剰のSBR１０の存在下で逆洗弁１８および逆洗排
水弁１９を開き逆洗される。この工程で移送時に
持ち込まれたSAR９はART１７の底部に沈静す
る。次いでSBR１０の表層より上方に設置された
旋回流導入弁５′および微細樹脂コレクター２０
に付設された弁２１を開き、旋回流を与えながら
表層のSBR１０と微細なSAR９を移送排除す
る。

微細樹脂コレクター２０の開口部はSBR１０の
表層より上方に設置するのが好ましい。この工程
においても旋回流の導入を停止した後、空気弁２
２わ開き、SBR１０上部の空間の水を抜き去るこ
とが必要である。しかしこの微細樹脂を排除する
工程は毎サイクル行う必要はなく、数サイクルあ
るいは数十サイクルに一度、Na⁺漏出量および
MBの差圧上昇に注意を払いながら適宜行えばよ
い。したがつて、通常は逆洗した後に再生剤の通
薬を行つてもよいが、微細樹脂を排除した場合
は、逆洗弁１８および空気抜き弁２３を開き
SAR表層の凹凸を無くした後通薬に移る。通薬
は、再生剤流入弁２４、集配液機構２５に付設さ
れた弁２６および加圧水導入弁２７を開として行
い、次いで押出し、逆洗を行う。

続いて、集配液機構２５上方の再生されたSBR
１０のうち復水脱塩に使用する量を、SAR９表
層より600〜1000mm上方で、かつ集配液機構２５
の若干上方に位置する樹脂コレクター２８より公
知の方法でRSTへ移送する。RSTでは先に移送
さたSAR９とSBR１０が混合され、MBに移送さ
れた後、再び復水脱塩に使用されるが、Na型の
SAR９およびcl型又は硫酸型のSBR１０はほとん
ど含まれず、非常に高純度の処理水が得られる。

なお、図中２９，３０，及び３１は弁である。

以上述べたように、本発明は、二層以上の充填
材を使用する充填塔において、下層充填材は動か
さないように上層充填材に旋回流を与えて、これ
を塔外へ移動させるものであり、充填塔内の軽質
充填材（微細径のものも含む）部分を選択的に的
確に塔外へ移送することができ、また、本発明を
復水脱塩に適用すれば、簡便な操作で高度な水質
管理の要求にも十分対応しうるなどの効果を奏し
うるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は混合樹脂の残留を示すカチオン再生塔
の縦断面図、第２図及び第３図はそれぞれ強酸性
カチオン交換樹脂の表層における強塩基性アニオ
ン交換樹脂の残留を示すカチオン再生塔の縦断面
図及び平面図、第４図乃至第７図は本発明の一実
施態様を示し、第４図は強塩基性アニオン交換樹
脂を移送中のカチオン再生塔の縦断面図、第５図
は工程説明図、第６図及び第７図は旋回流導入管
の形状、配置状況を示す平面図である。 １……CRT（カチオン再生塔）、２……集水
管、３……樹脂コレクター、４……通薬管、５…
…旋回流導入管、５′……旋回流導入弁、６……
樹脂移送管、７……逆洗弁、８……逆洗排水弁、
９……SAR（強酸性カチオン交換樹脂）、１０…
…SBR（強塩基性アニオン交換樹脂）、１１……
加圧水導入弁、１２……空気弁、１３……空気抜
き弁、１４……再生剤流入弁、１５……再生剤流
出弁、１６……樹脂移送管、１７……ART（ア
ニオン再生塔）、１８……逆洗弁、１９……逆洗
排水弁、２０……微細樹脂コレクター、２２……
空気弁、２３……空気抜き弁、２４……再生剤流
入弁、２５……集配液機構、２７……加圧水導入
弁、２８……樹脂コレクター。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 比重の異なる二種以上の充填材を使用してい
   る充填塔において、使用済みとなつた充填材を逆
   洗水にて逆洗分離し沈静させた後、上層の充填材
   を他塔に移送するに際し、充填材移送用コレクタ
   ーを前記充填塔内かつ該塔の中心軸付近にその開
   口部を、移送する部分が上層の充填材の全量であ
   る場合は充填材の分離界面近傍に、また移送する
   部分が充填材の表層部である場合は該表層部より
   上方に位置せしめ、圧力水を前記上層より上方か
   ら、又は前記表層部より上方から充填塔内に導入
   して充填材に旋回流を与えて塔壁から塔中心軸へ
   向けて移動させる充填材移送操作と、前記逆洗・
   沈静操作を交互に繰り返して行うことを特徴とす
   る充填材移送方法。