JPS63147556A - イオン交換樹脂の分離移送方法 - 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） 本発明は純水、超純水製造装置特に火力発電所、原子力
発電所の復水処理用の復水脱塩装置に関する。

（従来の技術） ２種類のイオン交換樹脂、特に強酸性陽イオン交換樹脂
（以下ＢＡＲと記す）と強塩基性陰イオン交換樹脂（以
下ＳＤＲと記す）の混合樹脂層は純水、超純水製造装置
のポリラシャ−及び火力、原子力発電所の復水脱塩装置
に不可欠である。

ＰＷＲ型原子力発電所の復水処理で要求される水質は最
もきびしく下記の如くである。

Ｎａ　（ナトリウムイオン）濃度　　α０２　ｐｐｂ以
下ｃｚ（塩素イオン）濃度　　　　　（ＬＯ５ｐｐ’ｂ
＃これらのイオン濃度は低ければ低い程よい。

これらのイオンの混合樹脂層からのリーク量は入口水質
条件、混合樹脂層の運転条件（ＬＶ等）を除くと混合樹
脂層内の塩型樹脂の割合によって支配されている。

すなわちＲ−０１（塩素型アニオン樹脂）、Ｒ−Ｎａ（
ナトリウム型カチオン樹脂）の存在割合が多い程Ｎａ”
、　ＯＬ−のリークが増大する。

これらのＲ−Ｎａ％Ｒ−Ｃ１が生成する原因は原水に由
来するＮａ、ＯＬを除くと下記の理由が主である。

Ｒ−Ｎａ　：　　Ｅ３ＡＲ％ＳＥＲの分離移送が不完全
でＳＢＲ層中に混入したＢＡＲが再生剤のＮａＯＨと接
触して生成する。

Ｒ−ａｔ　：　　（１）再生剤ＮａＯＨ中の不純物（Ｈ
ａ（！ｔ）によって生成する。

（２）Ｒ−Ｎａと同様ＥＩＡＲと８ＢＩＲの分離が不完
全でＢＡＲ層中に残留したＳＤＲが再生剤のＨＯＡと接
触して生成する。

Ｒ−Ｎａの生成を少くする方法は種々研究され代表的に
は特許第１０２７７５０号が提案されている。

Ｒ−ＣＬ生成の主原因（１）はＮａ０Ｂの品質向上によ
って問題は小さくなっている。（２）については従来の
技術では分離移送が不完全でＥＩＡＲ層に全ＳＢＨの１
〜２憾程度のＳＤＲが残留し再生毎にこれが蓄積される
ため平衡状態では混合樹脂層のＲ−Ｃｔは全Ｆ３ＢＲの
２０数優から３０数壬の値とかつている。

従来の分離移送は下記の如く行われている。

即ち、第５図に示す如く塔下部からＬＶ８〜１０ｍ／時
の逆洗水を導入し十分逆洗分離し、沈静した後塔下部か
らスルージング水をＬＶ２、５　ｍ　／時程度で導入し
１３ＡＲ層１を若干流動させながら塔上部から加圧水、
又は加圧空気を導入してアニオン再生樹脂２をアニオン
再生塔へ移送してしまう。

樹脂移送管４の開口部４′Ｆｉ第５図では塔中心軸上に
あるが塔壁にある場合もあり、又°とい″を利用してい
るものもある。又開口部４′の高さは樹脂分離界面ｄの
若干下部とするのが普通である。

このような移送を行うと第６図に斜線部で示すＳ　Ｄ　
Ｒ２’が数Ｗ〜２０数■残留することは避けられない。

この理由は塔壁に近いＳＢＲ程移送管の開口部に達する
のに時間がかかりその間に開口部付近の樹脂が移送され
かつ塔下部からのスルージング水により樹脂面が平面と
々す、開口部４′と樹脂面との間に第６図に示す如くあ
る距離ｔが生じ８ＢＲは開口部４′へ吸いこまれなくな
り移送されなくなってしまうことによる。

この現象はスルージング水量を増し５ＡＲ９１の展開率
を大きくしても、又開口部４′の高さ、形状を変えても
同じように起こりＳＤＲの完全な分離移送は達成されな
い。

これら残留し７’（８Ｂ　Ｒ２’は再生剤のＨａｔと接
触してＲ−Ｏ２が生成してしまう。

第５図に示す方法では８ＢＲががなり残留してしまうが
、第７図、第８図に示す方法も提案され、ＳＢＨの残留
は非常に少くなっている。

第７図に示す方法は従来の方法によって大部分のＥＩＢ
Ｒを移送後、残留しているＳ　Ｂ　Ｒ２’を移送するに
際して８ＡＲ１を弁９を開とし逆洗水を導入し、弁１０
を開として逆洗排水を排出しなから逆洗展開させ流動状
態としながら塔上部に設けられた円周方向に圧力水を吹
き出す装置３，３′により、塔上部の水に旋回流を起し
、分離境界面θの若干上部に設けられた樹脂移送管４の
開口部４′を介し、弁１１　、１１’を開とし旋回流に
よって塔内に生ずる塔中心軸に集まる流れを利用しＳ　
Ｅ　Ｒ２’を開口部４′に集め連続的にＳ　Ｂ　Ｒ２’
を移送するものである。本方式では樹脂移送管４の弁１
２を開として水の流れを作らないとＳＤＲが塔中心軸に
集まる流れは生じない。

樹脂移送管４の弁を閉とし塔上部の集水装置の弁１０を
開としても、満水状態であるといくら旋回流を起しても
ＢＢＲは塔中心軸には集まらない。

本方式の特長は短時間で残留Ｂ　Ｂ　Ｒ２’の移送が達
成されることである。

しかし本方式の欠点は下記の如くである。

１）塔下部からの逆洗水の流速がＬＶ５〜１０ｍ／時と
大きいためＥＩＡＲ１の逆洗展開率が大量く、この流速
について厳密なコントロールが必要である。逆洗展開率
は水温によっても異なるため水温を加味し九精密なコン
トロールが必要である。

弁９の開度コントロールが十分でなく、逆洗展開率が設
定値より大きくなりすぎると５ＡＲ１が大量に移送され
たり、又逆洗展開率が小さいと５ＢＲ２の移送が十分で
なく残留する危険がある。

ツレ故に、ＢＡＲとＳＢＨの樹脂バランスがくずれてい
く。

通常復水脱塩装置では脱塩塔が２〜１０塔アリ、樹脂バ
ランスがくずれることは脱塩塔の処理性能に大きく影響
してしまう。

２）すなわち本方式では全自動で無人運転する場合、８
ＡＲ１を流動層としているため、８ＡＲ−１の定量性に
大きな不安要素がちり信頼性に欠けるのである。そのた
め再生時は逆洗展開率のチェックのため有人運転が必要
となる。

（発明が解決しようとしている問題点）本発明は前記（
２）の問題を解決しつつ、更に分離移送時にＢＡＲ中に
残留する１３１Ｒを少くし、かつ信頼性の高い、８ＡＲ
１の定量性にすぐれた全自動無人運転が可能な方法を提
供するものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明者らは、従来の分離移送方法の問題点を解決すべ
く実用規模の直径の大きい塔を用いて鋭意研究した結果
本発明に至ったものである。

本発明は大部分の比重の小さい５ＢＲ２を移送し７’Ｃ
１とＢＡＲ層１の上に残留している５ＢＲ２′を移送す
るに際して １）第２図に示す如く塔内の水位を適宜位置（残留して
いる比重の小さいイオン交換樹脂の表層近く、またはそ
れより上方の位置）、例えば旋回流用水導入管３，３′
の若干上部６′まで下げ、かつ塔上部の排気弁８を開と
し塔内を大気開放の状態とし、この状態で逆洗水Ｑｌ　
　１ｋＬ　Ｖ　８〜１５　ｑ　７時で導入しつつ旋回流
用水導入管より旋回流用水Ｑ！　をＬＶ２〜５ｍ／時で
導入し数分後に十分な旋回流が起き念らＱｒ　ｐ　Ｑ！
の導入を止め樹脂層を沈静化させる。

２）第３図に示す如く沈静後の塔内の水位６′は第２図
に示す水位６′より数１０ｒ１ｎ高くなる位置となる。

沈静時間の間、す々わち逆洗展開時の・樹脂層表層位置
すが沈静後の固定層表層の位ｆｉａになるまでの間、１
〜２分の間に旋回流とＳＡＲと１３ＢＨに比重の違いが
あり、沈降速度がちがうことからＳＡＲと５ＢＲｔｒｉ
よく分離され、そして第３図に示す如く塔中心動付近に
残留Ｓ　Ｂ　Ｒ２’が集中する。

３）そして塔中心軸にかつ固定層時の分離界面Ｃの若干
下部に設けた樹脂移送管４の１０部４′から固定層状態
で集中しているＳ　Ｂ　Ｒ２’と、塔上部から導入され
る加圧空気又は加圧水のみを用いて移送してしまう。移
送後は第４図に示す如く集中しているＢ　Ｂ　Ｒ２’の
部分が移送され、その部分はへこみが生ずる。

このような移送を行うと８ＡＲ１が余分に移送されるこ
とはなくなり、かえってＢＡＲ１が設定値以上に残留し
てしまう傾向となる。そして８ＡＲ１の量を設定値に確
実に保つため第１図に示す分離界面の若干下部に設けた
移送用スルージング管７から移送水Ｑ３　　をＬＶ’）
−５〜５ｍ／時で導入し、塔上部から加圧水Ｑ４　　又
は加圧空気を導入し前記移送口４′を介して移送を行う
。

このように本発明は〔逆洗水＋旋回流〕で残留したＥＩ
　Ｂ　Ｒ２’を塔中心細に集め、固定層とし、塔中心細
に設は北移送口４′から移送し、次いで余分のＳＡＲの
移送を大部分のＢＡＲを固定層とじ念まま移送用スルー
ジング管７からのスルージング水を用いて行うものでメ
ジ、確実な残留８　Ｂ　Ｒ２’の移送及びＢＡＲの定量
性が確保されるものである。

移送後残留するＢＡＲけ移送用スルージング管７の下部
の固定層の分と移送用スルージング水Ｑ３　　による流
動を受ける移送用スルージング管７の上部の分の和であ
る。

第１図中では移送後のＳＡＲ表層の位置であるが固定層
となっているＢＡＲの分が全体の大部分であり、かつ流
動を受ける移送前の分離面Ｃと移送用スルージング管７
の距離を１００〜２５０飄と短かくすることにより、Ｑ
ｓ　　ががなり変動してもｆの変動はごくわずかである
。

移送用スルージング管の構造は塔断面全域にある程度均
一に水のでるものであればよく塔下部集水装置１７、又
は塔下部集水装置１８の類似のものでよい。

つぎに、本発明を第１図に基いてくわしく説明する。脱
塩塔（図示せず）から分離塔２２に樹脂を移送した後、
弁９．１０を開とし逆洗水を導入し十分逆洗分離を行う
。

弁９，１０を閉とし樹脂層の沈静後、弁１６を開とし、
Ｌ　”Ｉ　Ｌ　５　ｍ　／時程度の移送用スルージング
水を導入しつつ、弁１３、弁１２を開とし加圧水Ｑ４　
　ｋ導入し大部分の８ＢＲをアニオン再生塔（図示せず
）に移送する。

次いで本発明の移送方法を行う。

弁１２．１３．１６を閉とし、弁１９を開とし加圧空気
を導入し、フリーボードドレン管２０の弁２１を開とし
水位を満水状態から旋回流分起す円周方向への水の吹き
出し管３，３′の下部に位置するフリーボードドレン管
２０の位置まで下げる。

ついで弁２１を閉、弁８．１０を開とし塔内部を大気開
放状態とし、弁９を開とし逆洗水Ｑ１をＩ、７５〜１０
州／時で導入しつつ弁１１゜１１′を開としＱ、をＬＶ
２〜５．／時で１〜３分間導入して旋回流を起こさせる
。

Ｑｌ　　の導入数分後Ｑ、を導入するのも効果的である
。

そして１〜３分後弁８，９，１０．１１゜１１′を閉と
し１〜３分開沈静させる。

この時の水位はフリーボードドレン管２０の位置から第
１図の水位６まで数十個上昇するだけである。沈静期間
中に旋回流とＢＡＲ，ＳＤＲの比重の相違により残留Ｓ
　Ｂ　Ｒ２’が第３図の如く塔中心細に集まってくる。

第３図に示す残留Ｓ　Ｂ　Ｒ２’の拡がシは１５０〜６
００φであり、これは残留しているＳ　Ｅ　Ｒ２’の量
及びＱｔ　　によって支配される。

塔中心細、すなわち樹脂移送管４の開口部４′付近に集
つ九残留Ｓ’ＢＲ２’を弁１３乞開とし加圧水Ｑ４　　
又は弁１９を開とし加圧空気を導入し、弁１２を開とし
て固定層状態の残留８　Ｂ　Ｒ２’をアニオン再生塔へ
移送する。

この時移送されるＢ　Ｂ　Ｒ２’の量は、前記した拡が
りに１５０〜６００φと変動があるため全量は移送され
にくい。その念め再度逆洗＋旋回流、移送をくシ返すの
が好ましい。

くり返す工程をまとめると次の通りである。

開状態の弁 工程（１）　　ドレン　　１９２１ 工程（２）　　逆洗　　　３　９　１０　　２〜５分工
程（３）　　逆洗＋　　８　９　１０　１１１１’旋回
流　　１〜３分 工程（４）　　沈静　　　すべて閉 工程（５）移送　　　１２１３ このくり返しＦｉ５回程度で十分である。残留８　Ｂ　
Ｒ２’の量が少なくなる程開口部４′近くに残留Ｂ　Ｂ
　Ｒ２’が集まる九めである。

更にＳＡＲの定量性を保つため余分のＳＡＲを移送する
。

弁ｊ２．１３を閉とし念後、弁１５を開とし移送用スル
ージング水Ｑｓ　ｔ−Ｌｖ４〜５Ｗ１／時で導入し弁１
２．１３１ｉ−開とし加圧水Ｑ４　　を導入し余分の８
ＡＲを移送する。

この時のＱ８　　は弁１６を開とするＳＡＲの大部分移
送の時の値よりは大きくしておくのがよい０ 以上のような操作を行うことにより残留５ＢＲ２′の確
実な移送が可能となり、かつＳＡＲの定量性が安定して
保持されるため全自動無人運転が可能となる。

次に本発明の実施例を示す。

比較例１ 内径１８００φ、高さ５０００■の分離塔に８ムＲとし
てＤｏｗｅｘ　ＨＧＲ−Ｗ　（登録商標）　４５００１
％ＢＢＲとしてＤｏｗｅｃ　ＴＧ　５５０Ａ　（登録商
標）ＺＱＯＱＡの混合樹脂を充填した。ＬＶｌ（１ｍ／
時で３０分間逆洗分離し、沈静後塔下部からスルー、ジ
ング水をＬｖ２．５ｍ／時で導入し同時に塔上部から加
圧水をＬｖ４ｍ／時で導入し念。

樹脂移送管の開口部は塔中６軸の１ケ所とし７５φのも
のを用いた。

又、その位置は樹脂境界面から１００ｍ＋下部とした。

移送後残留したＳＥＲは全ＳＥＲのα６〜ｔｏ係であっ
た。

残留ＳＤＲの調査は下記の如く行つ念。

移送後ＬＶ１２ｍ／時で４０分間逆洗後表層にあつまつ
７′？、ＢＥＲをすべてかきと９体積を測定した。

実施ＰＡＵ１ 比較例１と同一の塔及び樹脂を用い念。

工程は下記の如くである。

〔１〕大部分ＳＢＨの移送　　Ｑｚ　：　Ｌ　Ｖ　２．
　Ｓ　ｍ／時Ｑ４　　：ＬＶ４　　ｍ／時 〔２〕くり返し工程 工程（１）　　ドレン　　　　　弁２１開　加圧空気Ｌ
ｖ１０Ｗ１／時工程（２）　　逆　洗　　　　　Ｑ、：
　１７１２ｍ７時　３分間工程（４）　　沈　静　　　
　　　　　　　　　　　　　３分間工程（５）　　移　
送　　　　　Ｑ、＝ｉ、７　４．．７時　５分間以上の
工程を３回くり返した。

〔３〕余分のＢＡＲの移送　ｏ、、　＝Ｌ７　　ｓ、、
７時　　５分間Ｑ、＝１ｔＶ　　ａｍ１時 次いで残留８ＢＨの測定を行ったところ全ＳＢＲのα０
２〜（ＬＯ３憾であつ九。

実施例２ 余分のＳＡＲを移送する際のＱ、の許容値を実施例１と
同一条件で余分のＳＡＲ移送時のＱ３を変えて測定した
。

：１５０ｍ この時の第１図のｆの位置変動は５ｆｌ以下と小さかっ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のイオン交換樹脂の分離移送方法を説明
するための図面、第２図は旋回流用水を導入する際の塔
内水位を示す図面、第５図は旋回流沈静後の水位並びに
陰イオン交換樹脂の集中状態を示す図面、第４図は残存
陰イオン交換樹脂移送後の状態を示す図面、第５図は従
来のイオン交換樹脂の分離移送方法を説明するだめの図
面、第６図は陰イオン交換樹脂移送後なお、陽イオン交
換樹脂層上に残留する陰イオン交換樹脂層を示す図面、
第７図は第５図とは異なる従来のイオン交換樹脂の分離
移送方法を示すための図面、第８図は樹脂界面付近にお
ける水の流れを示す図面である。 １・・・陽イオン交換樹脂層、２・・・陰イオン交換樹
脂層、２′・・・残留陰イオン交換樹脂層、５．３／・
・・圧力水吹出装置、４・・・樹脂移送管、４′・・・
開口部、６′・・・旋回流開始時の水位、７・・・移送
用スルージング水導入管 特許出願人　　荏原インフィルコ株式会社同　　　株式
会社　荏ｍｓ作所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、比重の異なる２種類のイオン交換樹脂を充填してな
   るイオン交換塔において、逆洗によつてイオン交換樹脂
   を２層に分離し、塔上部から加圧空気又は加圧水を導入
   して大部分の比重の小さいイオン交換樹脂を移送し、該
   移送後も比重の大きいイオン交換樹脂層上に残留してい
   る比重の小さいイオン交換樹脂を分離移送する方法にお
   いて、 ａ）適宜位置まで水をドレンし、かつ、塔上部を大気開
   放状態とした後、塔下部から逆 洗水を導入しつつ比重の小さいイオン交換 樹脂の表層の上部に位置する位置から円周 方向に圧力水を吹き出し、塔内の水に旋回 流を与える工程 ｂ）十分な旋回流が得られた後、前記逆洗水の導入及び
   円周方向への圧力水の吹出しを 中止して樹脂層を沈静せしめ、逆洗展開し ている樹脂層が沈静し固定層となるまでの 間に逆洗残留していた比重の小さいイオン 交換樹脂を比重のちがいによる分離作用及 び旋回作用により塔中心軸付近に集める工 程 ｃ）前記塔中心軸付近に集つた比重の小さいイオン交換
   樹脂を樹脂移送管を介して塔上 部から加圧空気又は加圧水のみを導入して 移送する工程 から成るイオン交換樹脂の分離移送方法。 ２、前記イオン交換樹脂の分離移送方法において、ａ）
   、ｂ）、ｃ）の工程をくり返すことよりなる特許請求の
   範囲第１項記載の方法。 ３、樹脂移送管の開口部の位置を固定層時の分離境界面
   の若干下部とする特許請求の範囲第１項又は第２項記載
   の方法。 ４、大部分の比重の小さいイオン交換樹脂を移送するに
   際し、樹脂移送管開口部の若干下部に設けた中間スルー
   ジング管からスルージング水を導入する特許請求の範囲
   第１項、第２項又は第３項記載の方法。