JPS6388050A - イオン交換樹脂の分離方法 - 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〕 この発明は、陰・陽画イオン交換樹脂を混合状態で用い
て純水を製造する方法において、使用により飽和した両
イオン交換樹脂を再生するために夫々陰・陽イオン交換
樹脂を分離し抜き出す方法に関するもの〒ある。

〔従来の技術〕

イオン交換樹脂を用いて水の脱塩を行なうイオン交換装
置においては、脱塩に使用された陽イオン交換樹脂及び
陰イオン交換樹脂は再生され、再び脱塩に使用される。

再生に当っては、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂
とを別々の塔に入れて用いろ複床式のイオン交換装置で
はそのままで再生できるが、陰・陽画イオン交換樹脂を
混合状態フ用いる混床式あるいはモノ・ベッド式イオン
交換装置では陰・陽画イオン交換樹脂を一旦、別々に分
離しなければならない。

混床式イオン交換装置の再生においては、先ずタンク（
脱塩塔とは別の塔である分離塔を用いるのが普通である
）内において、混合状態の陰・陽画イオン交換樹脂を逆
洗して汚れを除去すると共に、比重差により陰イオン交
換樹脂を上層に、また陽イオン交換樹脂を下層にと、２
層に分離し、上層の陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹
脂再生塔に導入し、カセイソーダ水溶液等で再生し２、
またタンクに残っている陽イオン交換樹脂は該タンク内
″ｔｓ硫酸等〒再生され、その後再生された両樹脂をそ
れぞれ洗浄し、両樹脂を混合後、タンクρ）ｈ脱塩塔に
戻して再び脱塩に使用している。

そして、この従来法においては、陰・陽画イオン交換樹
脂を２層に分離後、両樹脂の分離面近く　　　　“で、
かつ陰イオン交換樹脂層内にあるように設けられた１本
の樹脂抜出し管から陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹
脂再生塔に抜き出している。

この樹脂抜出し管を用いる陰イオン交換樹脂の抜出しに
さいしては、脱塩塔から分離塔への樹脂移送状態、脱塩
処理の状態、陰・陽画イオン交換樹脂の表面電位の相違
による樹脂粒子相互のからみ（クランピング）などによ
り、前記分離面が樹脂抜出し管に対する所定の位置から
上下にずれることがあり、従って、前記分離面の近くに
設けた樹脂抜出し管から上層の陰イオン交換樹脂を抜出
す際、陽イオン交換樹脂の一部も共に抜は出されること
があり、また陰イオン交換樹脂が全部抜は出されずに、
その一部が分離塔内に残ることもある。

この場合、陰イオン交換樹脂と共に抜き出された陽イオ
ン交換樹脂は、陰イオン交換樹脂再生塔〒カセイソーダ
水溶液により逆再生され（完全にＮａ型となって脱塩能
力を失う）、また陽イオン交換樹脂中に残っている陰イ
オン交換樹脂は硫酸１逆再生され、そのため脱塩にさい
してイオン交換樹脂全体のイオン交換能力が低下すると
共に、イオン交換樹脂の再生に供されたナトリウムイオ
ンあるいは硫酸イオンが脱塩塔通水中にイオン交換樹脂
から解離して下流側にリークし、−次系の水質に悪影響
を及ぼすことが予測される。

このような問題を解消する方法として、分離補填用イオ
ン交換樹脂を使用し、複数本の樹脂抜出し管を用いて陰
・陽画イオン交換樹脂を分離する方法があるが、この方
法については次の問題点がある。

１）　陰・陽画イオン交換樹脂の分離面のレベルの変動
幅を予め予測して設計していても、その範囲を逸脱した
場合は、逆再生等の不具合を起す可能性がある。

２）原子力発電所等の設置スペースの余裕のないプラン
トにおいては分離補填用樹脂の貯蔵タンク等の附帯設置
がかなり難かし′くスペース上の問題がある。

３）分離塔内に複数本の樹脂抜出し管を設置するため、
陰・陽画イオン交換樹脂の逆洗による分離のさい、逆洗
の水流に対する障害となり、両樹脂の分離がされいに行
われないおそれがある。

４）余分なイオン交換圏脂を充英するため、操作の数が
増え、分離塔の容積も大きくする必要がある。

〔発明の解決しようとする問題点〕

この発明を工、前記の従来技術の問題点を解決するもの
で、従来対応できなかった樹脂分離面のレベルの変動幅
に対して、十分な対応することが可能であり、常に陰・
陽両イオン交換樹脂の混合物η）ら陽イオン交換樹脂と
陰イオン交換樹脂とに完全に分離し、両性（脂をそれぞ
れ純粋な状態〒再生して脱塩塔に戻せるようにする方法
を提供するもの）ある。

更に、比較的設置スペースにおいて余裕のない原子力発
電所において使用しても従来と同程度のスペースで十分
対応″？′きる両樹脂の分離方法を提供するものｔある
。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明者は、従来法における前記の欠点を改良するため
種々検討を行った結果、分離塔に形成される陰・陽両イ
オン交換樹脂の分離面のレベルを陰イオン交換樹脂抜出
し管の位置より下層るように下層の陽イオン交換樹脂の
一部を分離塔底部より抜き出し、前記のレベルの位置を
調整することにより、陽イオン交換樹脂の陰イオン交換
樹脂再生塔への混入防止を達成（７た。

更に、分離塔中に残留する陰イオン交換樹脂については
、分離塔下部より逆洗水を注入し、樹脂層を展開させ、
分離面のレベルを上昇させ陰イオン交換樹脂のみ陰イオ
ン交換樹脂抜出し管より抜き出すことにより、陰イオン
交換樹脂の分離塔内の残留を極小とし、た。

すなわち、この発明は、採水運転を完了した陽イオン交
換樹脂と陰イオン交換樹脂との混合状態のイオン交換樹
脂な通薬再生する為に夫々の樹脂に分離する方法におい
て、 （１）脱塩塔から分離塔（陽イオン交換樹脂再生塔も兼
ねる）に混合状態のイオン交換樹脂を導入し、この導入
されたイオン交換樹脂を逆洗し、陰イオン交換樹脂層並
びに陽イオン交換樹脂層の２層を形成せしめる第１工程
。

（１１）分離塔の中間位置に設けた陰イオン交換樹脂抜
出し管に対して、隘イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂
との分離面がそれを下層る様、陽イオン交換樹脂層中の
陽イオン交換樹脂の一部を分離塔底部に設けた陽イオン
交換樹脂抜出し管より樹脂貯槽へ抜き出す第２工程、 皿　分離塔内の陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹脂抜
出し管より陰イオン交換樹脂再生塔へ抜き出す第６エ程
、 （１φ　分離塔内に残留した陰イオン交換樹脂を、分離
塔下部からゆるい逆洗を行ない、その逆洗水量を調整し
て、樹脂分離面のレベルを展開上昇させることにより、
陰イオン交換樹脂抜出し管より抜き出し、陰イオン交換
樹脂再生塔へ送る第４工程、 （Ｖ）　　第２工程′″ｒ！樹脂貯槽へ抜き出した陽イ
オン交換樹脂を分離塔に戻す第５工程、 よりなるイオン交換樹脂の分離方法フある。

この方法により、従来では対応できなかった樹脂分離レ
ベルの変動幅に対して、十分な管理、制御が可能となり
、常に陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を完全に
分離し、再生することが可能となった。

そして、陰・降雨イオン交換樹脂の逆洗による分離にお
いては、陰イオン交換樹脂抜出し管を両樹脂の分離面の
レベル附近に設けるよう予め設計しておいても、後述す
るように実際の分離面のレベルは目標とするレベルより
上にき易いし、また陰イオン交換樹脂を陰イオン交換樹
脂再生塔へ送るためにスルージング水を送るときに、そ
の水流により陽イオン交換樹脂層が多少膨張、展開し、
て前記分ｉ面のレベルが上へ上るため、通常陰イオン交
換樹脂抜出し管へ陽イオン交換樹脂が入ってき易いが、
この発明フは前記分離面のレベルを陽イオン交換樹脂の
一部の抜出しにより目標とする分離面のレベルまで下げ
ておくのマ、実際の分離面のレベルが変動しても毎回同
じように分離を完全に行うことが１きる。

この分離方法の運転操作は、目視手動によって実施する
ことが可能であるが、イク（脂分離面のレベルを確認す
る手段として、陽イオン交換樹脂並びに陰イオン交換樹
脂の色差（輝度）又は電気伝導度（μＳ／α）の差等を
連続的に検知する装置を用いることりこより、自動的に
樹脂分離面のレベルを監視し、プログラムタイマ又はシ
ーケンスコントローラ等と連動している弁部、ポンプ類
により、第２工程〒の陽イオン交換樹脂の抜出しレベル
のコントロールを行ない、また同様に第４工程での分離
塔下部からの逆洗水量のコントロール弁による制御によ
る分離レベルのコントロールを行ナウことにより完全自
動運転も可能となる。

〔実施例〕

つぎにこの発明の詳細な説明するが、この発明はこの実
施例のみに限定されるもの〒はない。

第１図は、この発明の分離方法におけろ各工程を図示し
たものマある。

（１）は、陰・陽画イオン交換樹脂の混合状態にある４
オン交換樹脂の逆洗による陽イオン交換樹脂と陰イオン
交換樹脂との分離を行う第１工程な示すものマある。１
は、分離塔（陽イオン交換樹脂再生塔）で、この塔の中
に脱塩塔から飽和した、混合状態のイオン交換樹脂を導
入し、塔下部の管９ρ）ら逆洗水を導入して逆洗すると
、上部の陰イオン交換樹脂４０層と下部の陽イオン交換
樹脂５の層とに分ｍ１．、両層の境界フある分離面６は
分離塔の９間位置の所定の位置に設けた陰イオン交換樹
脂抜出し管１１の少し上に来たとする。７はオーバーフ
ロー出口管！あり、８は集水管、１０は分配管である。

（２）は、陽イオン交換樹脂層から陽イオン交換樹脂の
一部を樹脂貯槽へ移送する第２工程を示すものフある。

管１２から空気を送入して加圧している状態で管９から
スルージング水を送入し、塔１の底部に設けた陽イオン
交換樹脂抜出し管１４の　　　　□弁を開くと、陽イオ
ン交換樹脂層の陽イオン交換樹脂が管１４力）ら樹脂貯
槽６へ送られる。この移送に伴い前記分離面６０レベル
が下るから、そのレベルが目標とするレベルま〒下った
ら、前記管１４の弁を閉じて陽イオン交換樹脂の移送を
停止する。

（３）は、陰イオン交換樹脂を分離塔から陰イオン交換
樹脂再生塔へ移送する第３工程を示すものである。管１
２から９気を送入して加圧し、かつ管９からスルージン
グ水を送入して陰イオン交換樹脂抜出し管１１に連らな
る管１３の弁を開くと、陰イオン交換樹脂４が管１１及
び管１３を通って陰イオン交換樹脂再生塔２へ移送され
る。この移送によっては陰イオン交換樹脂層の管１１よ
りも上の部分が送られる。前記層の下の部分はスルー、
ジング水の水流が弱いために管１１ま１上昇しないため
管１１から移送されない。

（４）は、分離塔内に残留した陰イオン交換樹脂を陰イ
オン交換樹脂再生塔へ送る第４工程を示すものである。

管１２から空気を送入して加圧した状態↑管９から逆洗
水を送入し、その逆洗水の送入は前記分離面を乱すこと
がないが両横脂層が上方へ展開上昇するようにその水量
を調整するとぎには陰イオン交換樹脂が上昇して来て管
１１及び管１３を通って前記層２へ陰イオン交換樹脂が
移送される。陰イオン交換樹脂の移送が完了したら陽イ
オン交換樹脂が混入して来るので、逆洗水の送入を停止
する。

（５）は、樹脂貯槽にある陽イオン交換樹脂を分離塔へ
返送する第５工程を示すものである。樹脂貯槽３へ管１
５から空気を送入して加圧した状態で、貯槽下部に管１
６からスルー、ジング水を送入し、管１７の弁を開くと
、貯槽３内の陽イオン交換樹脂が分離塔１へ送られる。

以上の諸工程により分離塔には陽イオン交換樹脂が、ま
た陰イオン交換樹脂再生塔には陰イオン交換樹脂がほと
んど純粋な状態〒分離される。

（６）は、両樹脂の再生工程を示すものである。分離塔
１には管１８から硫酸を、また陰イオン交換樹脂再生塔
２には管１９からカセイソーダ水溶液を送入して、両樹
脂をそれぞれ再生する１゜前述の運転は、目視手動操作
により実施可能であるが、樹脂分離レベルを確認する手
段として、陽イオン交換樹脂並びに陰イオン交換樹脂の
色差（輝度）又は電気伝導度（μＳ　／ｃｘ　）の差等
を連続検知する装置を用いることにより、自動的に樹脂
分離レベルを監視し、プログラムタイマ又はシーケンス
コントローラ等と連動している弁部、ポンプ類により自
動運転を行なうことが可能である。

その際、特にこの発明の特徴〒ある、前述の（２）およ
び（４）に示す工程における運転制御方式につい【説明
する。

第２図は、（２）の第２工程で陽イオン交換樹脂の一部
を樹脂貯槽へ移送する際の運転制御方式を示すものであ
り、符号１４までは第１図と同じものを示し、プログラ
ムタイマー又はシーケンスコントローラ２３からの指示
により色差式樹脂分離レベル検知装置２４を作動させる
と、走査式検知部２５が上下に動いて実際の分離レベル
Ｌｒを検出し、その信号は演算装置２６へ送られ、そこ
マ分離レベルの目装置ＬＯと実際の分離レベルＬ「との
差ｌを演算し、その信号を演算装置２７（演算装置２６
と同一の装置であってもよい）へ送り、そこで樹脂の抜
出し速度より空気入口弁２０、スルー・クング水入口弁
２１、及び樹脂出口弁２２の開時間を演算し、その信号
をプログラムタイマー又はシーケンスコントローラ２３
へ送ると、そこ！弁部及びポンプ類の作動時間が指示さ
れ、そこからの出力が前記の６弁２０．２１及び２２が
送られ、自動的に運転を行うことができる。

第３図は、（４）の第４工程〒残留陰イオン交換樹脂を
陰イオン交換樹脂再生塔へ移送する際の運転制御方式を
示すものであり、プログラムタイマー又はシーケンスコ
ントローラ２３かもの指示により色差式樹脂レベル検知
装置２４を作動させると、走査式検知部２５が上下に動
いてこの工８における実際の分離レベルＬｓを検出し、
その信号は演算装＃２６へ送られ、そこで分離レベルＬ
ｓと陰イオン交換樹脂抜出し管１１のレベルＬｔとの差
ｌ′を演算し、その信号を演算装置２７へ送り、そこで
逆洗展開率と逆洗流量との関係から逆洗水の流路に設け
た流ｉｋ！！ｌ整弁２９の制御値を演算し、設定する。

そのさい、水温による展開率の相違についても要因に入
れておく。そして、その信号をプログラムタイマ又はシ
ーケンスコントローラ２３へ送り、そこ〒弁部及びポン
プ類の作動を指示する。これｋより自動的に運転を行う
ことができる。

〔発明の効果〕

この発明は、前述の各工程を有することｋより、常に陽
イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを見金に分離する
ことがフきる。そして、従来〒は対応できなかった樹脂
分離レベルの変動幅に対しても対応することができる。

また、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とをほとん
ど純粋な状態で再生に供することが〒きるので再生効率
がよい。

さらに、両樹脂は逆再生が極めて少ない状態で脱塩塔に
戻すことが可能となり、脱塩にさいして良好な処理水質
が確保できるようＫなった。

この分離方法を採用したＢＷＲプラントの例では原子炉
に用いる水の水質が従来方式に比較して次のように向上
した。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の分離方法における各工程を図示し
たもの〒あり、第２図は、第２工程において陽イオン交
換樹脂の一部を樹脂貯槽へ移送する際の運転制御方式を
示し、第３図は、第４工程において残留陰イオン交換樹
脂を陰イオン交換樹脂再生塔へ移送する際の運転制御方
式を示すものフある。 １：分離塔　　２：陰イオン交換樹脂再生塔３：樹脂貯
槽　　　　　　４：陰イオン交換樹脂５：陽イオン交換
樹脂　　６：分離面 ９：管　　　１１：陰イオン交換樹脂抜出し管１３：管
　　　１４　：ｒａイオン交換樹脂抜出し管１７：管 第　　１ 図 Ｓ）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）採水運転を完了した陽イオン交換樹脂と陰イオン
   交換樹脂との混合状態のイオン交換樹脂を通薬再生する
   為に夫々の樹脂に分離する方法において、 （ｉ）脱塩塔から分離塔（陽イオン交換樹脂再生塔も兼
   ねる）に混合状態のイオン交換樹脂を導入し、この導入
   されたイオン交換樹脂を逆洗し、陰イオン交換樹脂層並
   びに陽イオン交換樹脂層の２層を形成せしめる第１工程
   、 （ｉｉ）分離塔の中間位置に設けた陰イオン交換樹脂抜
   出し管に対して、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂
   との分離面がそれを下廻る様、陽イオン交換樹脂層中の
   陽イオン交換樹脂の一部を分離塔底部に設けた陽イオン
   交換樹脂抜出し管より樹脂貯槽へ抜き出す第２工程、 （ｉｉｉ）分離塔内の陰イオン交換樹脂を陰イオン交換
   樹脂抜出し管より陰イオン交換樹脂再生塔へ抜き出す第
   ３工程、 （ｉｖ）分離塔内に残留した陰イオン交換樹脂を、分離
   塔下部からゆるい逆洗を行ない、その逆洗水量を調整し
   て、樹脂分離面のレベルを展開上昇させることにより、
   陰イオン交換樹脂抜出し管より抜き出し、陰イオン交換
   樹脂再生塔へ送る第４工程、 （Ｖ）第２工程で樹脂貯槽へ抜き出した陽イオン交換樹
   脂を分離塔に戻す第５工程、 よりなるイオン交換樹脂の分離方法。
2. （２）第２工程で陽イオン交換樹脂を抜き出すにさいし
   、樹脂分離面のレベルを確認する手段として、陽イオン
   交換樹脂並びに陰イオン交換樹脂の色差（輝度）又は電
   気伝導度（μＳ／ｃｍ）の差等を連続検知する装置を用
   いることにより、自動的に樹脂分離面のレベルを監視し
   、プログラムタイマ又はシーケンスコントローラ等と連
   動している弁類、ポンプ類により、陽イオン交換樹脂の
   抜出しレベルのコントロールを行い、又同様に第４工程
   で残留陰イオン交換樹脂を抜き出すにさいし、分離塔下
   部からの逆洗水量のコントロール弁による制御により樹
   脂分離面のレベルのコントロールを行なう第１項記載の
   イオン交換樹脂の分離方法。