KR101649398B1 - 이온 교환 장치 - Google Patents

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오르가노 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 압력 손실을 낮게 억제하여, 이온 교환체에 의해 처리된 물을 원활하게 장치 밖으로 배출하는 것을 과제로 한다. 이온 교환 장치 (1) 는, 내부 공간 (2) 을 갖는 외측 용기 (3) 와, 내부 공간 (2) 중 적어도 일부를 상측 공간 (2a) 과 하측 공간 (2b) 으로 나누고, 상측 공간 (2a) 에 충전되도록 된 이온 교환체를 유지할 수 있는 이온 교환체 유지부 (4) 를 갖고 있다. 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 중 적어도 일부는, 이온 교환체를 유지함과 함께 이온 교환체에 의해 처리된 물을 하측 공간 (2b) 으로 유통시키는 유로를 구비한 적어도 1 개의 스크린으로 구성되어 있다.

Description

이온 교환 장치{ION EXCHANGE EQUIPMENT}
본 발명은 이온 교환 장치에 관한 것으로, 특히 화력 발전소 또는 원자력 발전소의 복수 (復水) 처리 시스템에 설치되는 탈염탑 또는 재생탑의 구성에 관한 것이다.
화력 발전소나 원자력 발전소에서는, 증기 발생기 등에 의해 급수를 증기로 하고, 증기로 터빈을 구동시킴으로써 발전이 행해진다. 터빈의 구동에 사용한 증기는, 복수기에 의해 응축된 후, 복수 처리 시스템에 있어서 복수 처리가 행해지고, 다시 급수로서 증기 발생기 등에 공급된다. 화력 발전소나 원자력 발전소에 있어서의 복수 처리 시스템은, 대량의 복수를 처리할 수 있는 것을 전제로, 복수 중의 용해성 불순물 (이온성 불순물) 을 제거하고, 발전 설비에 필요한 수질을 안정적으로 확보하는 것이 요구된다. 이온성 불순물은, 통상적인 운전 중 이외에, 복수기에서 냉각수로서 사용하고 있는 해수나 호소수 (湖沼水) 등이 만일의 누설에 의해 복수계에 유입된 경우에도 발생한다.
일반적으로, 복수 처리 시스템은, 복수 중의 이온성 불순물을 제거하는 탈염탑을 갖고 있다. 도 1a ∼ 1c 에는, 종래 일반적으로 사용되고 있는 탈염탑의 예를 나타내고 있다. 도 1a 는 가압수형 원자력 발전소 및 화력 발전소에서 일반적으로 사용되고 있는 탈염탑 (101a) 의 단면도를 나타내고 있고, 그 일례는 특허문헌 1 에도 개시되어 있다. 도 1b 는 비등수형 원자력 발전소에서 일반적으로 사용되고 있는 탈염탑 (101b) 의 단면도를 나타내고 있다. 이들 탈염탑은, 통상적으로 양이온 교환 수지와 음이온 교환 수지가 충전된 혼상 (混床) 식의 수지 충전층 (121a, 121b) 을 구비하고 있다.
도 1a 에 나타내는 탈염탑 (101a) 에서는, 이온 교환 수지는 탈염탑 (101a) 의 하부 공간에 충전된다. 탈염탑 (101a) 의 상부에는 복수 입구 배관 (111a), 즉 탈염 처리가 행해지기 전의 복수의 입구 배관이 접속되어 있다. 이온 교환 수지의 수지 충전층 (121a) 내에는 복수의 집수관 (123), 즉 탈염 처리가 행해진 후의 복수의 집수관이 설치되어 있다. 집수관 (123) 은 복수의 링상의 관으로 되어 있고, 집수관 (123) 의 표면에 집수를 위한 다수의 개구가 형성되어 있다. 집수관 (123) 은 여과천으로 덮이는 경우도 있다. 집수관 (123) 은 출구 배관 (115a) 에 접속되고, 출구 배관 (115a) 은 탈염탑 (101a) 의 저부를 관통하여 탈염탑 (101a) 의 외측에 연장되어 있다.
도 1b 에 나타내는 탈염탑 (101b) 에서는, 탈염탑 (101b) 의 하부 공간에 이온 교환 수지의 유지판 (104) 이 형성되어 있고, 이온 교환 수지는 유지판 (104) 의 상방에 충전된다. 유지판 (104) 의 하방 공간은, 이온 교환 수지가 충전되지 않고, 탈염 처리가 행해진 후의 복수의 집수 공간으로 되어 있다. 하방 공간에는, 탈염탑 (101b) 의 저부를 관통하여 탈염탑 (101b) 의 외측에 연장되는 출구 배관 (115b) 이 접속되어 있다. 도 1c 는 도 1b 의 A 부의 확대도를 나타내고 있고, 유지판 (104) 에는 다수의 개구 (104a) 가 형성되고, 각 개구 (104a) 에 캡상의 스트레이너 (135) 가 장착되어 있다. 스트레이너 (135) 는, 특허문헌 2, 3 에도 개시되어 있는 바와 같이, 축 (135a) 주위에 스트레이너 부재 (135b) 를 주상 (周狀) 으로 배치하고, 도시하지 않은 너트에 의해 고정 지그 (135c) 와 함께 유지판 (104) 에 고정되도록 되어 있다. 유지 부재 (104) 는 평면상이어도 되지만, 도 1b 의 파선으로 나타내는 바와 같이, 굽힘 응력을 저감시키기 위해 하측에 만곡된 오목상으로 형성되는 경우도 있다.
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이와 같은 이온 교환 장치는, 이온 교환체에 의해 처리된 물을 원활하게 장치 밖으로 배출하는 것이 어렵다. 도 1a 에 나타내는 탈염탑에서는, 물은 집수관 (123) 을 통과하여 흐르고, 도 1b 에 나타내는 탈염탑에서는, 물은 스트레이너 (135) 의 측방으로부터 스트레이너 (135) 를 통과하여 흐른다. 즉, 처리된 물의 유로 면적이 제약받기 쉽기 때문에, 압력 손실이 높아지는 경향이 있다.
본 발명은 이와 같은 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 압력 손실이 낮고, 이온 교환체에 의해 처리된 물을 원활하게 장치 밖으로 배출할 수 있는 이온 교환 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시양태에 관련된 이온 교환 장치는, 내부 공간을 갖는 외측 용기와, 내부 공간 중 적어도 일부를 상측 공간과 하측 공간으로 나누고, 상측 공간에 충전되도록 된 이온 교환체를 유지할 수 있는 이온 교환체 유지부를 갖고 있다. 이온 교환체 유지부의 상면 중 적어도 일부는, 이온 교환체를 유지함과 함께 이온 교환체에 의해 처리된 물을 하측 공간으로 유통시키는 유로를 구비한 적어도 1 개의 스크린으로 구성되어 있다.
이온 교환체 유지부의 상면 중 적어도 일부가, 처리된 물을 하측 공간으로 유통시키는 유로를 구비한 적어도 1 개의 스크린으로 구성되어 있기 때문에, 유로 면적의 확보가 용이하여, 압력 손실이 낮게 억제된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 압력 손실이 낮고, 이온 교환체에 의해 처리된 물을 원활하게 장치 밖으로 배출할 수 있는 이온 교환 장치를 제공할 수 있다.
도 1a 는 종래의 탈염탑의 예를 나타내는 단면도이다.
도 1b 는 종래의 탈염탑의 예를 나타내는 단면도이다.
도 1c 는 종래의 탈염탑의 예를 나타내는 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 탈염탑의 단면도이다.
도 3 은 이온 교환체 유지부의 분해 사시도이다.
도 4 는 도 3 의 파선부로 나타내는 영역의 이온 교환체 유지부의 부분 분해 사시도이다.
도 5 는 스크린과 제 1 스크린 유지판의 개구의 위치 관계를 나타내는 평면도이다.
도 6a 는 스크린과 제 1 스크린 유지판의 분할 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 6b 는 스크린과 제 1 스크린 유지판의 분할 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 6c 는 스크린과 제 1 스크린 유지판의 분할 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 6d 는 스크린과 제 1 스크린 유지판의 분할 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 6e 는 스크린과 제 1 스크린 유지판의 분할 패턴을 나타내는 모식도이다.
도 7 은 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 8 은 이온 교환체 유지부 (제 1 스크린 유지판) 의 하면도이다.
도 9 는 공기 공급 수단의 다른 예를 나타내는 단면도이다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 탈염탑의, 이온 교환체 유지부의 사시도이다.
도 11 은 도 10 에 나타내는 이온 교환체 유지부의 부분 단면도이다.
도 12 는 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 탈염탑 (복수 탈염탑) 의 부분 단면도이다.
도 13 은 도 12 에 나타내는 탈염탑의 이온 교환체 유지부의 변형예를 나타내는 모식도이다.
도 14a 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14b 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14c 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14d 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14e 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14f 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14g 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14h 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14i 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14j 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14k 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14l 은 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14m 은 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14n 은 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14o 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14p 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14q 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14r 은 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14s 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
도 14t 는 다른 실시형태에 관련된 이온 교환체 유지부의 단면도이다.
본 발명의 이온 교환 장치는, 전형적으로는 발전 설비의 복수의 처리에 사용되는 탈염탑 (탈염 장치) 으로서 이용할 수 있다. 본 발명의 이온 교환 장치는, 발전 설비의 복수의 처리에 사용한 이온 교환체의 재생에 사용되는 재생탑 (재생 장치) 으로서 이용할 수도 있는 것 외에, 이온 교환체를 유지하는 모든 용기, 및 이 용기로부터 이온 교환체가 이송되는 모든 용기에 적용할 수 있다. 이하에서는, 탈염탑으로서 이용되는 이온 교환 장치의 실시형태를 중심으로 설명한다.
도 2 는, 본 발명의 제 1 실시형태에 관련된 탈염탑의 단면도를 나타내고 있다. 탈염탑 (1) 은, 내부 공간 (2) 을 갖는 외측 용기 (3) 를 갖고 있다.
탈염탑 (1) 은 또, 내부 공간 (2) 을 상측 공간 (2a) 과 하측 공간 (2b) 으로 나누는 이온 교환체 유지부 (4) 를 갖고 있다. 이온 교환체 유지부 (4) 는, 상측 공간 (2a) 에 충전되도록 된 이온 교환체를 매끄러운 면상으로 퍼지는 상면 (4a) 에서 유지할 수 있다. 도 2 의 이온 교환체 충전층 (21) 은 이온 교환체가 충전되는 공간을 나타내고 있다.
이온 교환체는, 복수의 수질을 감안하여 선택할 수 있고, 예를 들어, 입상 이온 교환 수지 (이하, 이온 교환 수지라고 한다), 이온 교환 섬유, 모노리스상 다공질 이온 교환체를 들 수 있다. 그 중에서도, 가장 범용적이고, 우수한 이온 제거 능력과 높은 이온 교환 용량을 구비하고, 또한 용이하게 재생할 수 있는 이온 교환 수지가 바람직하다. 이온 교환 수지로는 음이온 교환 수지와 양이온 교환 수지를 들 수 있다. 음이온 교환 수지로는 강염기성 음이온 교환 수지, 약염기성 음이온 교환 수지를 들 수 있다. 양이온 교환 수지로는 강산성 양이온 교환 수지, 약산성 양이온 교환 수지를 들 수 있다. 이들은 단독으로 사용해도 되고, 2 종 이상을 조합하여 사용해도 된다. 이하에서는, 이온 교환 수지를 예로 들어 설명한다.
이온 교환 수지의 충전 형태는, 복수의 수질과 탈이온수에 요구되는 수질을 감안하여 결정할 수 있다. 이온 교환 수지의 충전 형태로는, 음이온 교환 수지의 단상 (單床) 형태, 양이온 교환 수지의 단상 형태, 또는 음이온 교환 수지와 양이온 교환 수지의 혼상 혹은 복상 (複床) 형태를 사용할 수 있다. 특히, 음이온 교환 수지와 양이온 교환 수지의 혼상 형태는, 복수 중의 이온성 불순물인 양이온 성분 및 음이온 성분을 고도로 제거할 수 있기 때문에 바람직하다.
탈염탑 (1) 의 외측 용기 (3) 는, 용기 본체 (3a) 와, 용기 본체 (3a) 에 장착 가능한 상덮개 (3b) 를 갖고 있다. 용기 본체 (3a) 및 상덮개 (3b) 는 압력 용기의 일부를 이룬다. 이 때문에, 용기 본체 (3a) 는 바람직하게는 원통 형상이고, 상덮개 (3b) 는 바람직하게는 볼트 등의 내부 압력에 견딜 수 있는 수단에 의해 용기 본체 (3a) 에 장착되어 있다. 상덮개 (3b) 는 용기 본체 (3a) 에 대해 착탈 가능 (떼어냄 가능) 하게 형성되어 있지만, 개폐만이 가능하도록, 힌지 등에 의해 장착되어도 된다. 상덮개 (3b) 에는 착탈식의 복수 입구 배관 (11) 이 접속되어 있다. 용기 본체 (3a) 의 저면에는 복수 출구 배관 (15) 이 접속되어 있다.
탈염탑 (1) 은 내부 공간 (2) 에 이온 교환체 유지부 (4) 를 갖고 있다. 도 3 에는 이온 교환체 유지부의 분해 사시도를, 도 4 에는 도 3 의 파선부로 나타내는 영역의 이온 교환체 유지부의 부분 분해 사시도를 나타내고 있다.
이온 교환체 유지부 (4) 는, 이온 교환체를 유지하는 원형의 스크린 (5) 과, 스크린 (5) 의 하방에 위치하여 스크린 (5) 을 유지하는, 원형의 제 1 스크린 유지판 (6) 을 갖고 있다. 스크린 (5) 의 외경은 용기 본체 (3a) 의 내경보다 조금 작고, 따라서, 스크린 (5) 은 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a) 의 전체 면을 구성하고 있다. 본 실시형태에서는, 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a), 즉 스크린 (5) 의 상면 (5a) 은 수평면으로 되어 있다.
스크린 (5) 은 서로 간격을 두고 일 방향으로 연장되는 복수의 와이어 부재 (5b) 와, 와이어 부재 (5b) 와 직교하는 방향으로 연장되어, 복수의 와이어 부재 (5b) 를 유지하는 복수의 서포트 로드 (5c) 로 구성되어 있다. 와이어 부재 (5b) 및 서포트 로드 (5c) 는 금속 또는 수지로 제조되며, 금속으로 제조되어 있는 경우에는 용접 등의, 수지로 제조되어 있는 경우에는 접착제 등의 적절한 수단으로 서로 고정되어 있다. 와이어 부재 (5b) 와 서포트 로드 (5c) 는 직교하고 있지 않아도 되고, 와이어 부재 (5b) 를 고정시킬 수 있는 한, 임의의 각도로 교차될 수 있다.
와이어 부재 (5b) 의 단면 형상은 특별히 한정되지 않지만, 상측에 한 변이 위치하도록 배치된 삼각형 단면, 상측에 장변이 위치하도록 배치된 사다리꼴 단면 등이 특히 바람직하다. 와이어 부재 (5b) 는 상측의 간격이 좁고, 하측의 간격이 넓게 되어 있기 때문에, 이물질이 와이어 부재 (5b) 사이의 간극에 포착되는 것이 방지된다. 와이어 부재 (5b) 의 단면 형상으로는 그 밖에도, 홈 베이스상의 단면, 원 또는 타원의 절반부에 상당하는 단면 등을 들 수 있다. 와이어 부재 (5b) 의 상면에 있어서의 간격 (d) 은, 이온 교환 수지가 유출되지 않도록 선택되지만, 이 간격은 이온 교환체 유지부 (4) 의 개구율에 영향을 미치기 때문에, 필요한 유량, 압력 손실 등을 감안하여 결정하는 것이 바람직하다.
스크린 (5) 은 상기의 구성에 한정되지 않고, 이온 교환 수지를 유지하여 복수가 통과할 수 있는 개구 또는 유로를 갖는 한, 여러 가지 구성을 이용할 수 있다. 일례로서, 짜기 철망, 타발 철망 등의 철망을 들 수 있다.
스크린 (5) 은 용기 본체 (3a) 의 내경과 거의 동일한 외경의 원판이기 때문에, 그 전체 면에 유로 (22) 를 형성할 수 있다. 도 1a 에 나타내는 종래예에서는, 한정된 수의 링상의 집수관에 한정된 수의 개구만 형성할 수 있기 때문에, 유로의 단면적이 링상의 집수관의 개구로 제약되어, 집수관에 큰 차압이 발생한다. 여과천을 집수관에 감는 경우에는 더욱 큰 차압이 발생한다. 큰 차압은, 특히 고유속으로 복수를 공급하는 경우에 펌프의 고양정화 (高揚程化) 와 동력비의 증가를 초래한다. 펌프의 고양정화는 또한 이온 교환 장치를 포함하는 계통의 설계 압력의 증가를 초래하여, 플랜트 전체의 비용 증가로 이어진다. 도 1b 에 나타내는 종래예에서는 스트레이너의 배치 밀도에 한계가 있기 때문에, 유로의 단면적이 스트레이너의 유로 면적으로 제약되어, 동일한 문제가 발생한다. 본 실시형태는 유로 면적의 제약이 작기 때문에, 복수를 고유속으로 처리하는 경우, 특히 유효하다.
제 1 스크린 유지판 (6) 의 외경은 스크린 (5) 의 외경과 거의 동일하다. 제 1 스크린 유지판 (6) 은 스크린 (5) 및 이온 교환 수지에 의해 발생하는 차압 하중 외에, 스크린 (5) 의 자중, 이온 교환 수지의 자중도 지지하기 때문에, 금속으로 제조하는 것이 바람직하다. 제 1 스크린 유지판 (6) 은 스크린 (5) 과 일체 형성되어 있어도 되고, 분리 가능해도 된다.
제 1 스크린 유지판 (6) 은 복수의 개구 (6a) 를 구비하고 있다. 도 5 에는, 스크린 (5) 을 구성하는 와이어 부재 (5b) 및 서포트 로드 (5c) 와, 제 1 스크린 유지판 (6) 의 개구 (6a) 의 위치 관계를 나타내고 있다. 도 4, 5 로부터 알 수 있는 바와 같이, 이온 교환체 유지부 (4) 에 유지된 이온 교환 수지를 통과한 복수는, 서로 인접하는 와이어 부재 (5b) 사이의 간극 (5d) 을 통과하고, 다음으로, 서로 인접하는 서포트 로드 (5c) 사이의 공간 (5e) 에 들어가고, 그 후 제 1 스크린 유지판 (6) 의 개구 (6a) 에 유입되어, 하측 공간 (2b) 으로 유출된다. 도 5 에 나타내는 바와 같이, 서로 인접하는 서포트 로드 (5c) 로 둘러싸이는 공간 (5e) 은, 반드시 어느 개구 (6a) 와 연통되어 있고, 서포트 로드 (5c) 로 둘러싸이는 공간 (5e) 에 유입된 복수가 하측 공간 (2b) 으로 배출되도록 되어 있다. 개구 (6a) 는, 도 5 에 나타내는 바와 같이 복수의 공간 (5e) 에 걸치도록 위치해도 되지만, 하나의 공간 (5e) 과만 연통되도록 위치해도 된다. 이와 같이, 스크린 (5) 및 제 1 스크린 유지판 (6) 은, 이온 교환 수지에 의해 처리된 물을 하측 공간 (2b) 으로 유통시키는 유로 (22) 를 구비하고 있다. 하측 공간 (2b) 으로 배출된 복수는 탈염탑 (1) 의 저부로 유도되어, 탈염탑 (1) 의 저면의 복수 출구 배관 (15) 으로부터 탈염탑 (1) 의 외부로 배출된다.
도 2 를 참조하면, 이온 교환체 유지부 (4) 는 용기 본체 (3a) 의 내주면에 지지되어 있지만, 본 실시형태에서는, 통상의 지지체 (8) 에 의해서도 지지되어 있다. 지지체 (8) 는 내부 공간 (2) 에 위치하며, 하단이 외측 용기 (3) 의 저면에 고정되어 있다. 이온 교환체 유지부 (4) 는 이온 교환 수지를 유지하기 때문에 큰 굽힘 응력을 받는다. 이온 교환체 유지부 (4) 의 중심과 외주부의 중간 부근에서 이온 교환체 유지부 (4) 를 지지체 (8) 에 의해 지지함으로써, 이온 교환 수지와 이온 교환체 유지부 (4) 의 자중의 일부를 외측 용기 (3) 의 저면에 전달할 수 있다. 이로써, 이온 교환체 유지부 (4) 를 박육화할 수 있다. 지지체 (8) 의 측면에는 물 및 공기의 유통용 개구 (8a) 가 형성되어 있고, 개구 (8a) 의 크기는 지지체 (8) 의 내외를 통과하는 물 및 공기의 유량을 고려하여 결정하는 것이 바람직하다. 통상의 지지체 (8) 대신에, 직사각형 등의 다각형 단면의 주상체를 사용해도 되고, 혹은 주상의 지지체를 하나의 원주를 따라 다수 형성할 수도 있다.
이온 교환체 유지부 (4), 특히 스크린 (5) 은 이물질의 제거, 청소 등을 위해 정기적인 메인터넌스를 실시하는 것이 바람직하다. 이온 교환체 유지부 (4) 는 스크린 (5) 과 제 1 스크린 유지판 (6) 을 조합한 단순한 구성이기 때문에 메인터넌스가 용이하다. 스크린 (5) 과 제 1 스크린 유지판 (6) 을 탈염탑 (1) 으로부터, 일체로 또는 개별적으로 반출하는 것도 용이하다.
또한, 스크린 (5) 과 제 1 스크린 유지판 (6) 중 적어도 어느 것을 분할할 수 있도록 구성할 수 있다. 분할 구조를 채용함으로써, 메인터넌스성이 향상되는 경우가 있다. 도 6a ∼ 6e 는, 스크린 (5) 및 제 1 스크린 유지판 (6) 의 분할 패턴을 모식적으로 나타내고 있다. 스크린 (5) 과 제 1 스크린 유지판 (6) 은, 각각 도 6a, 6b 에 나타내는 바와 같이 분할할 수 있다. 제 1 스크린 유지판 (6) 은, 2 개의 반원형의 내주부 (601a, 601b) 와, 링상의 외주부 (602) 로 분할할 수 있다. 이 때, 내주부 (601a, 601b) 의 외측 가장자리부와 외주부 (602) 의 내측 가장자리부가 지지판 (8) 에 지지되도록 분할하는 것이 바람직하다. 스크린 (5) 은, 제 1 스크린 유지판 (6) 의 2 개의 내주부 (601a, 601b) 와 동일한 형상, 크기의 2 개의 내주부 (501a, 501b) 와, 선형 (扇形) 으로 등분할된 8 개의 외주부 (502a ∼ 502h) 로 분할할 수 있다. 스크린 (5) 의 내주부 (501a) 와 제 1 스크린 유지판 (6) 의 내주부 (601a) 끼리, 및 내주부 (501b) 와 내주부 (601b) 끼리를 일체화함으로써 메인터넌스성이 더욱 향상된다.
또한, 스크린 (5) 과 제 1 스크린 유지판 (6) 중 적어도 어느 것은, 도 6c 에 나타내는 바와 같이, 중심을 통과하는 선으로 동일한 형상으로 분할해도 되고, 도 6d 에 나타내는 바와 같이, 복수의 평행선을 따라 분할해도 되고, 도 6e 에 나타내는 바와 같이, 동심원상으로 분할해도 된다. 분할 수는 한정되지 않지만, 4 분할 ∼ 18 분할이 바람직하다. 제 1 스크린 유지판 (6) 을 분할하는 경우, 제 1 스크린 유지판 (6) 을 유지하기 위한 빔재 (도시 생략) 를 형성하는 것이 바람직하다.
내부 공간 (2) 에는, 스크린 (5) 의 상면 (5a) 중 적어도 일부, 바람직하게는 전체 면에 살수하는 샤워링관 (12) 이 연장되어 있다. 샤워링관 (12) 은, 링 형상의 관에 스프레이 노즐이 일정 간격으로 설치된 구조로 되어 있다. 유량의 확보가 용이한 점, 넓은 살수 범위가 얻어지는 점 등에서, 스프레이 노즐은 충원추 분무형이 바람직하지만, 직진, 선형, 공원추, 플랫 분무형을 사용할 수도 있다. 스크린 (5) 전체 면에 샤워링수를 살수함으로써, 이온 교환 수지를 유동화시키고, 발취 후의 잔류 이온 교환 수지의 양을 저감시킬 수 있다.
내부 공간 (2) 에는 또한 복수 입구 배관 (11) 의 바로 아래에 정류판 (9) 이 형성되어 있다. 정류판 (9) 은 다수의 개구가 형성된 대략 원형의 판상 부재이며, 복수 입구 배관 (11) 으로부터 유입된 복수를 이온 교환 수지 충전층 (21) 에 균등하게 배분한다.
이온 교환 수지의 재생에는, 이온 교환 수지의 발취 (拔取) 와 충전이 필요하다. 이온 교환 수지의 발취를 위해, 이온 교환 수지의 발취 배관 (13) 이 형성되어 있다. 발취 배관 (13) 은 외측 용기 (3) 의 측벽에 있어서, 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a) 부근 (이온 교환 수지 충전층 (21) 의 저부 부근) 에 개구되어 있다. 이온 교환 수지의 충전을 위해, 이온 교환 수지 충전층 (21) 의 상방에 이온 교환 수지를 충전하는 이온 교환 수지 충전 배관 (14) 이 형성되어 있다.
일반적으로 수지의 발취구는 수지 충전층의 최하부에 형성되어 있고, 도 1a 의 예에서는 탈염탑 (101a) 의 최하부에, 도 1b 의 예에서는 유지판 (104) 의 바로 윗쪽의 위치에 형성되어 있다 (발취 배관 (113a, 113b)). 그러나, 수지는 매우 미세한 입상체여서, 탈염탑 내부에 체류되기 쉽다. 도 1a 의 예에서는 수지는 링상의 집수관 (123) 의 주위에 체류되기 쉽고, 도 1b 의 예에서는 스트레이너 (135) 의 주위에 체류되기 쉽다. 불순물을 흡착한 수지가 수지 충전층의 최하부에 체류된 경우, 통수시에 불순물을 방출한다는 문제도 있다. 이 때문에, 수지의 회수 효율의 개선이 과제가 되어 있다.
스크린 (5) 의 상면 (5a) 은 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a) 과 일치되어 있고, 따라서 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a) 을 구성하고 있다. 이온 교환체는 매끄러운 면상으로 퍼지는 상면에서 유지된다. 매끄러운 면상으로 퍼지는 상면은, 그 윤곽면에 요철이 존재하지 않는다. 구체적으로는, 이온 교환체 유지부 (4) 는, 이온 교환체를 유지하는 스크린 (5) 을 갖고, 스크린 (5) 의 상면 (5a) 은, 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a) 중 적어도 일부를 구성하고 있다. 요컨대 스크린 (5) 의 상면 (5a) 은, 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a) 과 정렬되어 있다. 스크린 (5) 의 상면 (5a), 따라서 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a) 은 요철이 없는 매끄러운 수평면으로 되어 있기 때문에, 이온 교환 수지를 발취할 때에 이온 교환 수지의 이동이 저해되지 않아, 이온 교환 수지의 순조로운 배출이 가능해진다. 이온 교환체는, 이온 교환체 유지부의 상면을, 요철 등의 장애물에 방해받지 않고 이동할 수 있어, 종래보다 회수 효율을 높일 수 있다.
또, 도 1a 의 예에서는, 집수관 (123) 은 탈염탑 (101a) 의 저면를 따른 3 차원상으로 배치되어 있지만, 집수관 (123) 과 탈염탑 (101a) 의 저면 사이에는, 집수관 (123) 의 장착을 위해, 일정한 공간이 필요해진다. 수지는 이 공간에도 충전된다. 그러나, 탈염된 물은 주로 집수관 (123) 의 상방의 수지를 통과하여 집수관 (123) 에 유입되기 때문에, 이 공간에 충전된 수지는 탈염 기능에 충분히 기여하지 않아, 설계상으로는 탈염에 기여하지 않는 무효 수지 (125a) 로서 취급된다. 도 1b 의 예에서는, 스트레이너 (135) 는 유지부 (104) 로부터 돌출되도록 배치되어 있다. 수지는 스트레이너 (135) 의 측부에도 충전되지만, 탈염된 물은 주로 스트레이너 (135) 의 상부로부터 스트레이너 (135) 의 내부에 유입된다. 이 때문에, 스트레이너 (135) 의 측부에 충전된 수지는 탈염 기능에 충분히 기여하지 않아, 설계상으로는 탈염에 기여하지 않는 무효 수지 (125b) 로서 취급된다. 이와 같이, 종래 기술의 어느 구성에 있어서도, 무효 수지가 발생하여, 운전 비용 면에서 개선이 요구되고 있다.
본 실시형태에서는, 스크린 (5) 의 상면 (5a) 이 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4a) 과 정렬되어 있기 때문에, 무효한 이온 교환체의 양을 저감시켜 이온 교환체의 이용 효율을 높일 수 있다.
이온 교환체 유지부 (4) 의 상면은, 도 2 에 파선으로 나타내는 바와 같이 하측에 만곡된 오목상면 (상면 (4b)), 즉 아암상의 형상을 갖고 있어도 된다. 이 경우, 이온 교환 수지의 발취 배관 (13') 은 오목상면의 최하부에 접속되어, 이온 교환체 유지부 (4) 를 관통하여 탈염탑 (1) 의 외부까지 연장될 수 있다. 스크린 (5) 및 제 1 스크린 유지판 (6) 은 모두 하측에 만곡된 거의 동일한 아암상의 형상으로 형성된다. 아암상의 형상으로 형성됨으로써 굽힘 응력이 저감되기 때문에, 지지체 (8) 를 생략할 수 있는 경우가 있다. 물론 지지체 (8) 를 형성할 수도 있다. 이온 교환체 유지부 (4) 의 상면 (4b) 은 요철이 없는 매끄러운 오목상면으로 되어 있기 때문에, 이온 교환 수지를 발취할 때에 이온 교환 수지의 이동이 차단되지 않고, 게다가, 오목상면의 최하부에 이온 교환 수지의 발취 배관 (13') 이 형성되기 때문에, 이온 교환 수지가 더욱 원활하게 배출된다.
도 7 은, 이온 교환체 유지부 (4) 의 단면도를 나타내고 있다. 제 1 스크린 유지판 (6) 에는 복수의 관 (17) 이 장착되어 있다. 관 (17) 은 제 1 스크린 유지판 (6) 에 용접 등에 의해 고정되고 있어도 되고, 제 1 스크린 유지판 (6) 에 떼어낼 수 있도록 장착되어 있어도 된다. 도 8 은, 이온 교환체 유지부 (4) (제 1 스크린 유지판 (6)) 의 하면도이며, 개구 (6a) 의 도시는 생략되어 있다. 하측 공간 (2b) 에는, 외측 용기 (3) 의 외부로부터 공급된 공기를 스크린 (5) 의 복수의 위치, 구체적으로는 복수의 관 (17) 에 분배하는 배관 (18) 이 형성되어 있다. 배관 (18) 은 공기 공급원 (도시 생략) 에 접속된 주관 (18a) 과, 주관 (18a) 로부터 분기된 복수의 지관 (18b) 으로 이루어지는 공기 공급 수단이다. 모든 관 (17) 은 주관 (18a) 또는 어느 지관 (18b) 에 접속되어, 공기 공급원의 공기가 공급된다. 주관 (18a) 에는 밸브 (18c) 가 형성되어 있어, 복수의 처리시에는 밸브 (18c) 가 폐지되어, 처리된 복수의 공기 공급원으로의 유입이 방지된다. 배관의 구성은 이것에 한정되지 않고, 직경이 상이한 링상의 배관을 동심원상으로 배치하고, 이들을 서로 접속시키는 구성이어도 된다. 관 (17) 은 개구 (6a) 에 접속되어도 되고, 이 경우, 관 (17) 은 복수의 통수시에는 복수의 유로로서 기능하고, 공기 공급시에는 공기 공급 수단으로서 기능한다.
이온 교환 수지의 배출시에는 밸브 (18c) 가 개방되어, 스크린 (5) 의 복수의 위치, 즉 복수의 관 (17) 에 상방향의 공기류가 공급된다. 공기는 관 (17), 서로 인접하는 서포트 로드 (5c) 사이의 공간 (5e), 서로 인접하는 와이어 부재 (5b) 사이의 개구 (5d) (도 7 에는 도시 생략) 를 유통한다. 공기는 개구 (5d) 를 통과하여, 스크린 (5) 의 상면 (5a) 에서 상승류가 되어, 스크린 (5) 의 복수의 위치로부터 배출된다. 스크린 (5) 의 와이어 부재 (5b) 는 매우 다수 형성되어 있기 때문에, 스크린 (5) 의 상면 (5a) 의 거의 전체 면으로부터 균일하게 공기류가 배출된다. 이로써, 이온 교환 수지는 스크린 (5) 의 상면 (5a) 부터 들어 올려져, 상방으로부터 공급되는 샤워링수와 협동하여, 이온 교환 수지를 원활하게 이동시켜, 탈염탑 (1) 의 외부로 배출한다.
도 1a 에 나타내는 종래의 구성인 경우도, 링관을 공기 공급원으로서 사용할 수 있다. 그러나, 공기의 유출 위치가 링관에 한정되어 있기 때문에, 공기를 이온 교환 수지에 대해 균일하게 공급하는 것은 곤란하다. 도 1b 에 나타내는 종래 구성의 경우에는, 비교적 균일하게 공기를 공급할 수 있지만, 유지판 (104) 과 이온 교환 수지의 접촉면에 직접 공기를 공급할 수 없기 때문에, 최하층의 이온 교환 수지를 충분히 유동화시킬 수 없다. 본 실시형태는, 최하층의 이온 교환 수지에 대해 보다 균일하게 공기를 공급할 수 있다.
상기 서술한 공기 공급 수단은, 이온 교환 수지의 역세 (逆洗) 에도 이용할 수 있다. 역세는, 이온 교환 수지가 수중에 있는 상태에서, 이온 교환체 유지부 (4) 의 하방로부터 상방향의 공기를 공급하는 조작이다. 공급된 공기는, 이온 교환체 유지부 (4) 를 통과할 때에 기포가 되어, 이온 교환 수지 충전층 (21) 내를 상승한다. 이 때, 기포의 상승류에 의해 이온 교환 수지의 에어 스크러빙 세정이 행해져, 이온 교환 수지의 표면의 부착물이 박리된다.
도 9 는, 공기 공급 수단의 다른 예를 나타내고 있다. 외측 용기 (3) 의 측면 (저면이어도 된다) 에, 하측 공간 (2b) 에 개구하는 공기 공급 노즐 (16) 이 형성되어 있다. 이온 교환체 유지부 (4) 의 제 1 스크린 유지판 (6) 에는, 하측 공간 (2b) 에 연장되는 복수의 관 (27) 이 장착되어 있다. 이들 관 (27) 도, 상기 서술한 실시형태와 마찬가지로, 제 1 스크린 유지판 (6) 에 용접 등에 의해 고정되어 있어도 되고, 제 1 스크린 유지판 (6) 에 떼어낼 수 있도록 장착되어 있어도 된다. 관 (27) 은 도 7, 8 에 나타내는 관 (17) 과 거의 동일한 구성이지만, 각각의 관 (27) 의 측면의 일부에는 개구 (27a) 가 형성되어 있다. 공기 공급 노즐 (16) 로부터 공급된 공기는 제 1 스크린 유지판 (6) 의 하면 부근에 체류되고, 개구 (27a) 의 압력 손실에 따른 공기층이 형성되어, 공기가 개구 (27a) 로부터 관 (27) 의 내부에 유입된다 (도 9 의 화살표 참조). 특히 공기 공급 노즐 (16) 이 외측 용기 (3) 의 측면에 개구하는 경우에는, 공기 공급 노즐 (16) 로부터 공급된 공기가 특정한 관 (27) 에만 집중하여 유입되지 않도록, 관 (27) 의 하단은 공기 공급 노즐 (16) 의 하단보다 하방에 위치하는 것이 바람직하다.
이온 교환 수지의 배출시에는 공기 공급 노즐 (16) 로부터 하측 공간 (2b) 에 공기가 공급된다. 하측 공간 (2b) 은 잔류수, 샤워링수 등의 물로 채워져 있어, 공급된 공기는 제 1 스크린 유지판 (6) 의 하면 (6b) 부근에 체류된다. 공기류량을 적절히 선택함으로써, 제 1 스크린 유지판 (6) 의 하면 (6b) 의 거의 전체 면과 접하도록 공기층 (22) 이 형성된다. 공기층 (22) 의 공기는 각 관 (27) 의 개구 (27a) 를 통과하여 관 (27) 의 내부에 유입되고, 전술한 실시형태와 동일한 경로를 통하여, 스크린 (5) 의 상면 (5a) 에서 상승류가 되어 배출된다.
도 10 은, 본 발명의 제 2 실시형태에 관련된 탈염탑의, 이온 교환체 유지부의 사시도이다. 도 11 은, 이온 교환체 유지부의 부분 단면도이다. 본 실시형태에서는, 이온 교환체 유지부 (34) 는, 복수의 서로 이간되어 배치된 스크린 (35) 을 갖고 있다. 각 스크린 (35) 은 제 1 실시형태와 동일한 와이어 부재 (35b) 와 서포트 로드 (35c) 로 이루어지고, 전체가 원형으로 형성되어 있다. 스크린 (35) 은 접시 형상의 스크린 수용 부재 (35d) 에 유지되고, 스크린 수용 부재 (35d) 의 저면 중앙은 개구 (35e) 로 되어 있다. 이 개구 (35e) 에는 전술한 관 (17 또는 27) 과 동일한 구성의 관 (37) 이 접속되어 있다. 관 (37) 은 스크린 수용 부재 (35d) 에 용접 등에 의해 고정되고 있어도 되고, 스크린 수용 부재 (35d) 에 떼어낼 수 있도록 장착되어 있어도 된다. 관 (37) 은 복수의 유로와 공기의 공급로를 겸하는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
이온 교환체 유지부 (34) 는 추가로 제 2 스크린 유지판 (36) 을 갖고 있다. 제 2 스크린 유지판 (36) 은 제 1 스크린 유지판 (6) 과 동일한 원형 부재이며, 스크린 수용 부재 (35d) 를 삽입 가능한 복수의 개구 (36a) 를 구비하고 있다. 스크린 (35) 이 장착된 스크린 수용 부재 (35d) 를 개구 (36a) 에 삽입했을 때, 스크린 (35) 의 상면 (35a) 은, 제 2 스크린 유지판 (36) 의 상면 (36a) 과 일치한다. 이와 같이, 복수의 스크린 (35) 은 대응하는 복수의 개구 (36a) 에 의해 유지되고, 각 스크린 (35) 은, 스크린 (35) 의 상면 (35a) 이 이온 교환체 유지부 (34) 의 상면 (34a) 의 일부를 구성하도록, 제 2 스크린 유지판 (36) 의 상면 (36a) 과 정렬되어 있다. 본 실시형태는, 도 1b 에 나타내는 종래 구성의 개량된 구성으로서 바람직하게 적용할 수 있다.
본 실시예에서도, 제 2 스크린 유지판 (36) 을 하측에 만곡된 아암상의 형상으로 할 수 있다. 그 경우, 제 2 스크린 유지판 (36) 의 상면 (36a) 이 매끄러운 곡면이 되도록, 스크린 (35) 은 제 2 스크린 유지판 (36) 의 상면 (36a) 을 따라 비스듬하게 장착하는 것이 바람직하다.
본 실시형태에 있어서도, 도 7 ∼ 9 를 참조하여 설명한 공기 공급 수단을 형성할 수 있다.
도 12 는, 본 발명의 제 3 실시형태에 관련된 탈염탑 (41) 의 부분 단면도이다. 본 실시형태의 탈염탑 (41) 은, 내부 공간의 일부에 필터부를 갖는 복수 탈염탑이다. 구체적으로는, 탈염탑 (41) 의 내부 공간은 내벽 (42) 에 의해, 반경 방향으로 내주부와 외주부로 나뉘어지고, 내주부가 여과재 (50) 가 배치되고, 필터부를 구성하는 여과실 (43), 외주부가 탈염부를 구성하는 탈염실 (44) 로 되어 있다. 이하에 서술하는 실시형태에서는, 이온 교환 수지에 의해 처리되기 전의 물이 필터부를 통과하지만, 이온 교환 수지에 의해 처리된 물이 필터부를 통과하도록 할 수도 있다.
내벽 (42) 은 본 실시형태에서는 대체로 원통 형상이며, 외측 용기 (45) 와 동심원상으로 형성되어 있다. 내벽 (42) 은 외측 용기 (45) 의 저면까지 상하 방향으로 연장되어 있고, 탈염실 (44) 의 하부는, 이온 교환 수지가 충전되는 이온 교환 수지 충전층 (46) 으로 되어 있다. 내벽 (42) 은, 하단이 전체 둘레에서 외측 용기 (45) 의 저부에 이르고 있어, 내벽 (42) 의 외측과 내측이 완전히 나뉘어져 있다. 이에 반해, 내벽 (42) 의 상단은 내부 공간에서 종단 (終端) 되어 있다. 이 때문에, 여과실 (43) 과 탈염실 (44) 은, 내벽 (42) 의 상방에 위치하는 외측 용기 (45) 의 상부 공간 (47) 을 개재하여 연통되어 있다.
내벽 (42) 은 외측 용기 (45) 와 비교하여 얇은 구조물로 할 수 있다. 이것은, 본 실시형태에서는, 여과실 (43) 이 내벽 (42) 을 개재하여, 탈염실 (44) 의 내측에 배치되어 있기 때문에, 내벽 (42) 에는 사실상, 여과실 (43) 및 탈염실 (44) 에서 발생하는 압력 손실에 상당하는 차압만 가해지기 때문이다. 이 때문에, 내벽 (42) 의 물량을 줄여, 복수 탈염탑의 설비 비용의 저감이 가능해진다.
내벽 (42) 은 약간의 차압만 가해지기 때문에, 형상의 자유도가 높아, 필요에 따라 삼각 단면, 사각 단면, 육각 단면, 팔각 단면 등의 다각형 단면 형상을 채용하는 것이 용이하다. 단, 차압에 대한 내압성의 확보나, 후술하는 이온 교환 수지의 플러싱 수류를 원활하게 발생시키는 관점에서는, 내벽 (42) 은 원통형 또는 이것에 가까운 다각형 단면 형상인 것이 바람직하다.
내벽 (42) 의 상단에는 칸막이 판 (48) 이 지지되어 있다. 칸막이 판 (48) 은, 내벽 (42) 의 내측 공간을 덮어 여과실 (43) 의 정상면을 획정한다. 내벽 (42) 의 하부 부분에는 여과실 (43) 의 저부를 획정하는 분산판 (49) 이 고정되어 있다. 분산판 (49) 은, 예를 들어 여과재 (50) 와 동일한 수의 관통공 (49a) 이 형성된 원형의 부재이다. 분산판 (49) 의 하방은 외측 용기 (45) 의 저부의 중앙 영역으로 되어 있고, 복수가 공급되는 입구 배관 (51) 에 접속된 입구 노즐 (52) 이 형성되어 있다. 여과재 (50) 로는, 중공사막 모듈이 특히 바람직하게 사용된다. 복수는 입구 노즐 (52) 로부터 외측 용기 (45) 의 내부에 유입되고, 중공사막을 투과하여 중공사막의 내부 (중공공) 에 이른다. 복수는 또한 중공사막의 상단면으로부터 유출구를 통과하여 상부 공간 (47) 으로 유출된다.
외측 용기 (45) 의 측벽과 내벽 (42) 의 외측면 사이에는, 탈염실 (44) 과 동일한 단면을 갖는 링상의 이온 교환체 유지부 (53) 가 형성되어 있다. 이온 교환체 유지부 (53) 는, 외측 가장자리가 외측 용기 (45) 의 측벽을 따라, 내측 가장자리가 내벽 (42) 을 따라, 둘레 방향으로 연속적으로 연장되어 있다. 이온 교환체 유지부 (53) 의 내측 가장자리부는, 내벽 (42) 의 하부 부분에 용접 등에 의해 고정되어 있다. 이온 교환체 유지부 (53) 는 탈염실 (44) 의 저면을 획정함과 함께, 그 상면에서 이온 교환 수지를 유지하고, 이온 교환 수지 충전층 (46) 을 형성한다. 이온 교환체 유지부 (53) 의 하방은 외측 용기 (45) 의 저부의 외주 영역으로 되어 있고, 출구 배관 (62) 에 접속된 출구 노즐 (64) 이 형성되어 있다.
이온 교환체 유지부 (53) 는, 제 1 실시형태 및 제 2 실시형태와 동일한 구성으로 할 수 있다. 전자의 경우, 링상의 이온 교환체 유지판 위에 링상의 스크린이 설치된다. 이 경우, 이온 교환체 유지부 (53) 의 메인터넌스를 용이하게 하기 때문에, 스크린은 분할 구조로 하는 것이 바람직하고, 링상의 스크린을 동일 형상의 선형으로 분할하는 것이 특히 바람직하다. 후자의 경우, 다수의 개구가 형성된 링상의 이온 교환체 유지판에, 개구를 개재하여 다수의 원형의 스크린이 설치된다. 이 경우, 이온 교환체 유지부 (53) 의 메인터넌스를 용이하게 하기 위해, 스크린이 설치된 링상의 이온 교환체 유지판을 동일 형상의 선형으로 분할하는 것이 특히 바람직하다.
본 실시형태에 있어서도, 전술한 공기 공급 수단을 동일하게 형성할 수 있다. 도 12 에 나타내는 실시형태에서는, 외측 용기 (45) 의 측벽에는, 이온 교환 수지의 발취 및 역세시에 이온 교환체 유지부 (53) 의 하방 공간에 공기를 공급하는 공기 공급 노즐 (57) 이 형성되어 있고, 이온 교환체 유지부 (53) 는 관 (27) 과 동일한 관 (58) 을 구비하고 있다.
외측 용기 (45) 의 측벽과 내벽 (42) 의 외측면 사이의, 이온 교환체 유지부 (53) 의 상방에는, 탈염실 (44) 의 정상면을 획정하는 정류판 (54) 이 형성되어 있다. 정류판 (54) 은 외측 용기 (45) 의 측벽과 내벽 (42) 사이를, 외측 가장자리가 외측 용기 (45) 의 측벽을 따라, 내측 가강자리가 내벽 (42) 을 따라, 둘레 방향으로 연속적으로 연장되는, 이온 교환체 유지부 (53) 와 동일한 링상의 구조물이다. 정류판 (54) 은 칸막이 판 (48) 보다 약간 하방에 형성되어 있다. 이 때문에, 여과실 (43) 을 나온 복수는, 칸막이 판 (48) 의 유출구로부터 유출된 후, 칸막이 판 (48) 의 외측에 위치하는 정류판 (54) 에 오버플로우된다. 정류판 (54) 으로 흘러들어온 복수는, 정류판 (54) 의 상면에 분산되어 일시적으로 체류되어, 액면이 거의 균일화된다. 정류판 (54) 에는 복수의 개구가 형성되어 있고, 정류판 (54) 의 상면에 일시적으로 체류된 복수는, 각 개구로부터 탈염실 (44) 을 향하여 거의 균등한 양으로 낙하된다.
이온 교환 수지를 발취하기 위해, 이온 교환 수지의 발취 배관 (61) 이 형성되어 있다. 발취 배관 (61) 은 이온 교환체 유지부 (53) 의 상면에 개구되어, 하방으로 연장되어 있다. 발취 배관 (61) 대신에, 외측 용기 (45) 의 측벽에 있어서, 이온 교환체 유지부 (53) 의 상면 부근 (이온 교환 수지 충전층 (46) 의 저부 부근) 에 개구하는 발취 배관 (61') 을 형성해도 된다. 이 경우, 이온 교환체 유지부 (53) 의 상방에는, 외측 용기 (45) 의 측벽에 개구하는 플러싱 노즐 (56) 을 형성하는 것이 바람직하다. 플러싱 노즐 (56) 은, 이온 교환 수지의 발취시에 외측 용기 (45) 의 측벽측으로부터 수평 방향으로 송출되어, 이온 교환 수지를 이온 교환체 유지부 (53) 의 상면을 따라 둘레 방향으로 흘러가게 하는 수류를 공급한다. 탈염실의 상부에는, 제 1 실시형태와 동일한 샤워링관 (63) 이 형성되어 있다.
이온 교환 수지의 충전을 위해, 정류판 (54) 의 하방에서, 이온 교환 수지 충전층 (46) 의 상방에는 이온 교환 수지를 충전하는 이온 교환 수지 충전 배관 (55) 이 형성되어 있다. 이온 교환 수지 충전 배관 (55) 은 탈염실 (44) 의 상부 위치에 개구되어 있다. 이온 교환 수지를 가능한 한 평탄하게 충전하기 위해, 수지면 평탄화 노즐 (59) 을 구비할 수도 있다. 도 12 에 파선으로 나타내는 바와 같이, 수지면 평탄화 노즐 (59) 은, 탈염실 (44) 의 측방 위치에서 외측 용기 (45) 에 개구되어 있고, 대략 수평 방향으로 공기류를 공급한다.
외측 용기 (45) 의 측벽에는, 여과실 (43) 의 하방 공간과 접속된 공기 공급 배관 (65) 과, 여과실 (43) 의 상부와 접속된 공기 배출 배관 (60) 이 형성되어 있다. 공기 공급 배관 (65) 및 공기 배출 배관 (60) 은 여과재 (50) 의 역세시에, 여과실 (43) 에 공기를 유통시킨다.
이온 교환체 유지부 (53) 의 상면은 도 13 에 나타내는 바와 같이, 이온 교환 수지의 발취 배관 (61) 을 향하여 하방향으로 경사져 있어도 된다. 이온 교환체 유지부 (53) 의 상면이 요철이 없는 매끄러운 면이어서, 중력의 효과도 발생하기 때문에, 이온 교환 수지의 회수가 용이해진다. 경사진 이온 교환체 유지부는 제 1 및 제 2 실시형태에서도 채용할 수 있다.
본 발명을 복수 처리 시스템의 탈염탑을 예로 들어 설명했지만, 본 발명은 전술한 바와 같이 재생탑에도 적용할 수 있다. 재생탑의 기본적인 구성은 도 2 에 나타내는 탈염탑과 동일하다. 재생탑의 내부에는 탈염탑으로부터 회수된 사용이 끝난 이온 교환 수지가 충전되고, 복수 대신에 산 또는 알칼리의 약제가 주입되어, 이온 교환의 원리에 의해, 사용이 끝난 이온 교환 수지가 재생된다. 재생탑은 탈염탑에 형성되어 있는 것과 동일한 이온 교환체 유지부를 구비하고 있고, 상기 서술한 바와 동일한 구성을 취할 수 있다.
특히, 재생탑에서는 아니온 교환 수지와 카티온 교환 수지를 함께 탑 내에 공급하고, 양자를 비중비를 이용하여 분리하는 경우가 있다. 이 때, 이온 교환체 유지부의 하방으로부터 공기류를 공급하여, 역세과 동일한 조작을 실시하는 경우가 있다. 본 발명에 의하면, 공기류를 이온 교환 수지에 균일하게 공급할 수 있기 때문에 분리 효율이 향상된다.
또한, 본 발명은 발전 설비의 복수 처리 시스템뿐만 아니라, 수처리용 이온 교환 장치 전반에 적용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 이온 교환체 유지부의 상면은 수평면 또는 하방으로 돌출되는 만곡된 오목상면인 것이 바람직하지만, 예를 들어, 도 14a ∼ 14h 와 같이 다소의 단차를 갖고 있어도 상관없다. 이들 도면은 이온 교환체 유지부의 개략 단면도를 나타내고 있으며, 해칭으로 나타낸 부위가 스크린 (4) 으로서 구성되어 있다. 도 14a 에서는 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 볼록부의 상면이 스크린으로 되어 있다. 도 14b 에서는 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 오목부의 상면이 스크린으로 되어 있다. 도 14c 에서는 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 볼록부의 상면 및 측면이 스크린으로 되어 있다. 도 14d 에서는 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 오목부의 상면 및 측면이 스크린으로 되어 있다. 도 14e 에서는 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역이 스크린으로 되어 있다. 도 14f 에서는 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역이 스크린으로 되어 있다. 도 14g 에서는 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역 및 측면이 스크린으로 되어 있다. 도 14h 에서는 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역 및 측면이 스크린으로 되어 있다.
이온 교환체 유지부의 상면은, 도 14i ∼ 14l 과 같이 곡면으로 되어 있어도 상관없다. 도 14i 에서는, 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역이 스크린으로 되어 있다. 도 14j 에서는 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역이 스크린으로 되어 있다. 도 14k 에서는, 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 중앙의 볼록부의 상면이 스크린으로 되어 있다. 도 14l 에서는 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 중앙의 오목부의 상면이 스크린으로 되어 있다.
이온 교환체 유지부의 상면은, 도 14m ∼ 14t 와 같이 원추형 또는 원추 사다리꼴로 되어 있어도 상관없다. 도 14m 에서는, 원추의 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 중앙의 볼록부의 상면이 스크린으로 되어 있다. 도 14n 에서는, 원추의 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 중앙의 오목부의 상면이 스크린으로 되어 있다. 도 14o 에서는, 원추의 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역이 스크린으로 되어 있다. 도 14p 에서는, 원추의 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 상면 전에 영역이 스크린으로 되어 있다. 도 14q 에서는, 원추대의 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 중앙의 볼록부의 상면이 스크린으로 되어 있다. 도 14r 에서는, 원추대의 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 중앙의 오목부의 상면이 스크린으로 되어 있다. 도 14s 에서는, 원추대의 중앙부가 상방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역이 스크린으로 되어 있다. 도 14t 에서는, 원추대의 중앙부가 하방으로 돌출되어 있고, 상면 전체 영역이 스크린으로 되어 있다.
이들 각 도 14a ∼ 14t 에 있어서, 이온 교환체 유지부의 회수 효율을 높여, 무효한 이온 교환체의 양을 저감시키기 위해, 높낮이 차 (h) 는 가능한 한 작은 것이 바람직하고, 구체적으로는 이온 교환체 유지부의 두께의 2 배 이하인 것이 바람직하다.
1 : 탈염탑
2 : 내부 공간
3 : 외측 용기
4, 34 : 이온 교환체 유지부
4a, 34a : 이온 교환체 유지부의 상면
5, 35 : 스크린
5a, 35a : 스크린의 상면
5b, 35b : 와이어 부재
5c, 35c : 서포트 로드
6 : 제 1 스크린 유지판
8 : 지지체
21 : 이온 교환 수지 충전층
36 : 제 2 스크린 유지판
36a : 제 2 스크린 유지의 상면
37 : 관

Claims (19)

  1. 내부 공간을 갖는 외측 용기와,
    상기 내부 공간 중 적어도 일부를 상측 공간과 하측 공간으로 나누고, 상기 상측 공간에 충전되도록 된 이온 교환체를 유지할 수 있는 이온 교환체 유지부를 갖고,
    상기 이온 교환체 유지부의 상면 중 적어도 일부는, 상기 이온 교환체를 유지함과 함께 상기 이온 교환체에 의해 처리된 물을 상기 하측 공간에 유통시키는 유로를 구비한 적어도 1 개의 스크린으로 구성되어 있고,
    상기 스크린은 서로 간격을 두고 일 방향으로 연장되는 복수의 와이어 부재와, 상기 와이어 부재와 교차하는 방향으로 연장되어, 상기 복수의 와이어 부재를 유지하는 복수의 서포트 로드를 갖고,
    상기 이온 교환체 유지부는, 상기 스크린을 유지함과 함께 상기 스크린을 유통한 물을 상기 하측 공간으로 유통시키는 복수의 개구를 구비한 스크린 유지판을 추가로 갖고, 상기 서포트 로드는, 상기 와이어 부재와 상기 스크린 유지판 사이에 복수의 공간을 형성하는 이온 교환 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 적어도 1 개의 스크린의 복수의 위치에 상방향의 공기류를 공급하는 공기 공급 수단을 갖는 이온 교환 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 공기 공급 수단은, 상기 하측 공간에 위치하고, 상기 외측 용기의 외부로부터 공급된 공기를 상기 복수의 위치에 분배하는 배관을 갖는 이온 교환 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 공기 공급 수단은, 상기 외측 용기로부터 상기 하측 공간에 개구하는 공기 공급 노즐과, 상기 이온 교환체 유지부로부터 상기 하측 공간으로 연장되는 복수 관을 갖고, 상기 복수의 관은, 각각이 상기 스크린에 연통됨과 함께, 각각의 측면의 일부가 개구되어 있는 이온 교환 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 복수의 관은 상기 이온 교환체 유지부와 일체로 형성되어 있는 이온 교환 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 교환체 유지부의 상기 상면의 최고점과 최저점의 고도차는, 상기 이온 교환체 유지부의 두께의 2 배 이하인 이온 교환 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 교환체 유지부의 상기 상면에 상기 이온 교환체의 발취구를 갖고, 상기 이온 교환체 유지부의 상기 상면은 상기 발취구를 향하여 하방향으로 경사져 있는 이온 교환 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 이온 교환체 유지부는 상기 외측 용기의 내주면에 지지됨과 함께, 상기 내부 공간에 위치하여 하단이 상기 외측 용기의 저면에 고정된 적어도 1 개의 지지체에 의해 지지되어 있는 이온 교환 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 스크린의 상면에 살수하는 수단을 갖고 있는 이온 교환 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 내부 공간의 일부에, 상기 이온 교환체에 의해 처리된 물 또는 상기 이온 교환체에 의해 처리되기 전의 물이 통과하는 필터부를 갖고 있는 이온 교환 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    발전 설비의 복수의 처리에 사용되는 이온 교환 장치.
  13. 제 1 항에 있어서,
    발전 설비의 복수의 처리에 사용한 이온 교환체의 재생에 사용되는 이온 교환 장치.
  14. 삭제
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