JPH02253159A - 水処理装置の性能診断装置 - 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、原子力発電等の汽力発電プラントの復水浄化
系に用いられるイオン交換型水処理装置に係り、特に処
理水質の把握と、再生または交換時期め把握に好適な、
水処理装置性能診断装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、イオン交換媒体として一般化しているイオン交換
樹脂を用いた水処理装置の処理能力を測定する方法とし
て、実機を模擬した樹脂充填高さを有するカラムに、適
当な濃度のイオン負荷を連続的に与え、出口水質を導電
率でモニターし、処理水質が悪化するまでの時間と、そ
れまでの積算イオン負荷から処理能力を求める方法が取
られて来た。しかし、単位量当りの性能から、全体の処
理能力を推定する公知例は、見あたらない。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術は、過渡的な濃度変化に対応できる等の性
能評価に対する配慮がされておらず、したがって処理能
力を使い切った場合における出口水の性状について予測
できないという問題かあった。従来技術においては、設
計負荷量に対し、充分に余裕を持って再生処理するとい
う対策を取っていたため、特に過渡的な性能を把握する
実運用上の必要性は生じなかったが、反面必要以上に再
生を繰り返すため、廃棄物処理費、再生薬品購入費、再
生操作のための人件費等、経済的な面で負担が大きくな
っていた。

本発明の目的は、適切な時期にイオン交換媒体の再生ま
たは交換実施の判断が可能となるような、水処理装置の
性能診断装置を提供することにより、水処理装置の性能
評価の高度化と、運転コストの低減を図ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するために本発明は、イオン交換媒体
を用いた水処理装置の性能診断装置において、前記イオ
ン交換媒体から複数の試料を分取し、該イオン交換媒体
試料の入口と出口の導電率の変化に基づいて、該試料の
イオン交換能力を同時に分析して前記イオン交換媒体の
イオン交換能力を測定する自動分析手段と、該測定デー
タに基づいて水処理性能を解析するデータ処理手段とを
具備したことを特徴とするものである。

そして、その自動分析手段は、塩化ナトワウ１１濃度１
ｐｐｍないし１１０００ｐｐの範囲の適当な濃度のイオ
ン負荷を与えることにより、前記イオン交換媒体のイオ
ン濃度変化に基づいて、該媒体のイオン交換能力を測定
するものであり、供試塩化ナトリウム溶液の温度を任意
に設定保持し、該溶液の流量を任意に設定可能なもので
ある。

また前記データ処理手段は、前記自動分析手段による測
定データと、前記水処理装置の使用条件とに基づいて、
該水処理装置の処理水質及び運転可能時間を予測するも
のであり、加えて、該水処理装置の過渡的なイオン負荷
上昇に対する処理水質及び運転可能時間を予測するもの
である。

〔作用〕

上記構成によれば、使用中のイオン交換媒体の水処理性
能を短時間に診断可能となり、また複数のイオン交換媒
体を同時に診断することができる。

塩化ナトリウムによるイオン負荷を与えることによって
、導電率変化あるいはイオン濃度変化からイオン交換能
力を自動分析することができ、供試溶液の温度、流量を
任意に設定できるのできわめて容易に分析することがで
きる。

これに実機の使用条件のデータを加えることによって、
特に過渡的な、急激なイオン濃度上昇の変化に対応して
処理水質及び運転可能時間を予測できるので、実機に使
用中のイオン交換媒体の再生又は交換頻度を最適化する
ことができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により説明する。本装
置は、供試液容器１、接続配管２、送液ポンプ３、流量
調整弁４、流量計５、導電率計温度計６、供試イオン交
換媒体容器７、データ処理装置８、及び外部データ入力
装置９からなる。

供試液容器１に１ないし１１０００ｐｐの塩化ナトリウ
ム溶液を入れ、接続配管２を通して送液ポンプ３により
、流量調整弁４と流量計５で流量を調整しながら、供試
イオン交換媒体容器７に供試液を送る。

供試イオン交換媒体容器７には、測定しようとするイオ
ン交換媒体を入れておき、その時のイオン交換媒体層高
さを供試イオン交換媒体の単位処理高さとし、その時の
供試イオン交換媒体容器７の入口と出口の導電率及び温
度を導電率計温度計６により測定し、そのデータをデー
タ処理装置７に入力することにより、任意の温度及び流
速における供試イオン交換媒体のイオン交換能力を測定
し、その他必要データを外部データ入出力装置９に入力
することにより、任意の規模の水処理装置の処理水質を
算出する。

ここで、本実施例によるイオン交換媒体のイオン除去に
関する自動分析及びデータ処理の作用原理について詳細
に説明する。

る。

Ｃ−Ｃｏ　・　（１−ａ）　　Ｚ　−・　（１）但し、
Ｃ：イオン交換媒体層出口濃度（単位任意）ｃｏ＝イオ
ン交換媒体層入口濃度（単位任意）したがって、イオン
交換媒体の一部を採取し単位処理高さ当りの脱塩率を求
める装置と、このブタを処理する装置を組み合わせるこ
とにより、任意の負荷条件における処理水質を把握する
ことが可能となる。

また処理可能時間の算出に必要となるイオン交換媒体残
留イオン交換量は、上記のＣＯ及びＣ＝Ｃｏに達するま
での通水量とその間の平均脱塩率により下式により求め
ることができる。

Ｒｈ＝Ｃｏ　・ａ　・ｆ／Ｖ　　・・・　（２）但し、
Ｒｈ：イオン交換媒体残留イオン交換容量。

α：Ｃ＝Ｃｏに達するまでの平均脱塩率。

ｆ　：　Ｃ＝Ｇｏに達するまでの積算通水量。

Ｖ：供試イオン交換媒体量。

この残留イオン交換量と、（１）式におけるＣを、水処
理装置の入口における任意の条件における必要処理水質
と規定して算出される必要処理段数と実処理段数の差か
ら、その条件における動的なイオン交換容量（通常、貫
流イオン交換容量と呼ばれる）が求まる。

この貫流イオン交換容量と、その算出条件である入口水
質条件から、その条件における、その水処理装置の運転
可能時間を算出できる。

イオン交換媒体の単位処理高さ当りの脱塩率は、供試イ
オン交換媒体層入口出口の目的イオン濃度変化率を、そ
の導電率変化率から下式によって求めることができる。

但し、Ｓ：イオン交換媒体層出口導電率（μＳ／σ）Ｓ
ｏ：イオン交換媒体層入口導電率（μＳ　／　ａｎ　）
Ｓｔ：イオン交換媒体試料が陰イオン交換媒体であると
きは、負荷した陰イオン が全てＯＨイオンに置きかわった場合 の理論導電率。陽イオン交換媒体であ るときは、全てＨイオンに置きかねっ た時の理論導電率。

尚、上記αは、イオン交換媒体のイオン交換速度により
決定されるため，イオン交換媒体試料に負荷する供試液
の通水流速及び温度に影響され、したがって、実際の装
置に合わせて測定する必要があるが、近似的には、第２
図及び第３図に示すような、実験的に求めたイオン交換
媒体の脱塩率の流速依存性のデータ、及び第４図と第５
図に示すような温度依存性データによって補正し、任意
の通水流速及び温度における値を得ることができる。

（３）式において、Ｓｔは、下記イオン交換反応により
、供試液中の中性塩が酸、又はアルカリイオン又は陰イ
オンと、Ｈイオン、ＯＨイオンの当量導電率の差により
、入口導電率より高くなる。

また（２）式中のＳは、同様に一部が酸、又はアルカリ
に変化し，入口導電率より高くなった結果である。

（陰イオン交換媒体の場合の反応） ＋　　　　　− Ｒ　−　Ｏ　Ｈ　＋　Ｎ　ａ　　Ｃ　ｌ　−）　Ｒ　−
　Ｃ　ｌ　＋Ｎ　ａ　　Ｏ　ＨＲ−ＯＨ：ＯＨイオンを
有する陰イオン交換媒体。

（陽イオン交換媒体の場合の反応） Ｒ−Ｈ：Ｈイオンを有する陽イオン交換媒体。

つまり（３）式中のＳｔは、Ｓの極限値に等しくなるこ
とから、５−８ｏと５ｔ−８ｏの比は、イオン交換媒体
試料の反応効率となり、前出の脱塩率の値と等しくなる
。

また、このイオン交換媒体の静的な交換容量の値は、５
＝Ｓｏに達するまでの負荷量から算出することができる
。

以上により求めた数値から、以下の手法によって各入口
水質条件における水処理装置の運転可能時間を求めるこ
とができる。

前出（１）式より、 Ｃ＝Ｃｏ　（１−ａ＞　”　　　・・（１）Ｃ／Ｃｏ＝
　（１−ａ）”　　−・−（４）ここでＣを、水処理装
置の必要処理水質（濃度）値として与えれば、（４）式
より、必要処理段数は Ｚ＝Ｑｎ　　（Ｃ／Ｃｏ）／Ｑ　ｎ　　（１−ａ＞−（
５）となる。

したがって、水処理装置の設計条件として与えられる全
処理段数をＨとすれば、Ｈ−Ｚは、その入口水質条件に
おける余裕量となる。この余裕分の交換容量を全て消費
した時点で、この水処理装置の出口水質は、必要処理水
質に達することになる。この余裕分の容量は、イオン交
換媒体の静的Ｒｈ：イオン交換媒体の静的な交換容量Ｖ
　：水処理装置のイオン交換媒体量 となる。

したがって、このＱの容量と、水処理装置入口濃度Ｃｏ
と単位時間当りの処理水量（設計値）ｆから、水処理装
置の連続運転可能時間Ｔを下式により求めることができ
る。

Ｔ＝Ｑ／Ｃｏ−ｆ・・　（７） 以上の（４）〜（７）式による解析において、Ｃｏを任
意の範囲で繰り返すことにより、入口水質条件毎の水処
理装置の連続運転可能時間を求めることかできる。

これを沸騰水型原子カプラント（以下ＢＷＲという）の
重要水処理装置である復水脱塩装置（以下ＣＤという）
に応用すると、ＣＯはＣＤ入口水質、Ｃは出口水質と考
えられる。ＢＷＲの運転においては、原子炉水の水質を
基準値内に保つことが必要であるが、原子炉水の水質は
、プラントの運転状態と上記Ｃの値で決定される。した
がって、原子炉水水質を基準値に保つために必要なＣＤ
出ｌ 但し　ＣＲ：原子炉水水質基準 Ｆｃ：原子炉冷却材浄化系流量 ＦＬ：原子炉給水流量 ＤＦ：原子炉冷却材浄化系の除去係数 ＢＷＲの場合、ＣＤ出口水質をＣ以下に保つことが水質
面における運転可能条件であることから、（８）式によ
り求めたＣと、（４）〜（７）式の解析を実施すること
により、任意の条件におけるＢＷＲプラントの連続運転
可能時間を求めることができる。

このように本実施例によれば、従来実施していたような
、長時間の試験を必要とせず、しかも、任意の条件にお
ける水処理装置の処理性能及び連続運転可能時間が迅速
に求められる効果がある。

〔発明の効果〕

本発明によれば、従来の方式では容易に求めることので
きなかったあらゆる運転条件下における水処理装置の運
転性能を、短時間に予測することが可能となるため、水
処理装置に使用しているイオン交換媒体の再生又は交換
の頻度を最適化することができるので、その水処理装置
の運転コストを最低限に抑えることができ、また二次廃
棄物の発生量も最少にする効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図及び第３図
は実験的に求めたデータ解析時に使用するイオン交換媒
体の脱塩率の流速依存性のデータ第４図及び第５図はそ
の温度依存性のデータの測定例である。 １・・・任意の温度に設定可能な温度調整機能を有する
供試液容器。 ６・・・イオン交換媒体試料の性能を測定するために設
けた導電率計及び温度計。 ７・・イオン交換媒体試料容器。 ８・・・データ処理機能を有するデータ処理装置７９・
・・データの入出力を行なう外部データ入出力装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、イオン交換媒体を用いた水処理装置の性能診断装置
   において、前記イオン交換媒体から複数の試料を分取し
   、該イオン交換媒体試料の入口と出口の導電率の変化に
   基づいて、該試料のイオン交換能力を同時に分析して前
   記イオン交換媒体のイオン交換能力を測定する自動分析
   手段と、該測定データに基づいて水処理性能を解析する
   データ処理手段とを具備したことを特徴とする水処理装
   置の性能診断装置。 ２、請求項１記載の性能診断装置において、前記自動分
   析手段は、塩化ナトリウム濃度１ｐｐｍないし１０００
   ｐｐｍの範囲の適当な濃度のイオン負荷を与えることに
   より、前記イオン交換媒体試料のイオン濃度変化に基づ
   いて、該媒体のイオン交換能力を測定するものである水
   処理装置の性能診断装置。 ３、請求項１又は２記載の性能診断装置において、前記
   自動分析手段は、供試塩化ナトリウム溶液の温度を任意
   に設定保持し、該溶液の流量を任意に設定可能なもので
   ある水処理装置の性能診断装置。 ４、請求項１ないし３のうちいずれかに記載の性能診断
   装置において、前記データ処理手段は、前記自動分析手
   段による測定データと、前記水処理装置の使用条件とに
   基づいて、該水処理装置の処理水質及び運転可能時間を
   予測するものである水処理装置の性能診断装置。 ５、請求項４記載の性能診断装置において、前記データ
   処理手段は、前記自動分析手段による測定データと、前
   記水処理装置の使用条件とに基づいて、該水処理装置の
   過渡的なイオン負荷上昇に対する処理水質及び運転可能
   時間を予測するものである水処理装置の性能診断装置。