JPH0511495B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、陰・陽両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
に関するものである。 〔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。再生に当つては、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
て用いる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・陽両イオン交換樹脂を混合状
態で用いる混床式あるいはモノ・ベツド式イオン
交換装置では陰・陽両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
両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、ま
たタンクに残つている陽イオン交換樹脂は該タン
ク内で硫酸等で再生され、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、タンクか
ら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・陽両イオ
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・陽両イオン交換
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、従つて、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け出され
ることがあり、また陰イオン交換樹脂が全部抜け
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
でカセイソーダ水溶液により逆再生され（完全に
Na型となつて脱塩能力を失う）、また陽イオン交
換樹脂中に残つている陰イオン交換樹脂は硫酸で
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、一次系の水
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・陽両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・陽両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・陽両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
樹脂の分離がきれいに行われないおそれがあ
る。 (4) 余分なイオン交換樹脂を充填するため、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〕 この発明は、前記の従来技術の問題点を解決す
るもので、従来対応できなかつた樹脂分離面のレ
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
か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、両樹脂をそれぞれ純粋な状態で再生
して脱塩塔に戻せるようにする方法を提供するも
のである。 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できる両樹脂の分離方法を提
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つた結果、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廻るよう
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した。 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である。 この方法により、従来では対応できなかつた樹
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
能となつた。 そして、陰・陽両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
前記分離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つて
き易いが、この発明で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で、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
全に行うことができる。 この分離方法の運転操作は、目視手動によつて
実施することが可能であるが、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）の差等を連続的に検知する装置を
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、第２工程で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
なうことにより完全自動運転も可能となる。 〔実施例〕 つぎにこの発明の実施例を説明するが、この発
明はこの実施例のみに限定されるものではない。 第１図は、この発明の分離方法における各工程
を図示したものである。 (1)は、陰・陽両イオン交換樹脂の混合状態にあ
るイ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工程を示
すものである。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
９か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４の層と下部の陽イオン交換樹脂５
の層とに分離し、両層の境界である分離面６は分
離塔の中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であり、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
のである。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から樹脂貯槽３へ送られる。この移
送に伴い前記分離面６のレベルが下るから、その
レベルが目標とするレベルまで下つたら、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１２から空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を通つて
陰イオン交換樹脂再生塔２へ移送される。この移
送によつ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まで上昇しな
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
態で管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樹脂層が上方
へ展開上昇するようにその水量を調整するときに
は陰イオン交換樹脂が上昇して来て管１１及び管
１３を通つて前記塔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１５から空気を送入して加圧した状態
で、貯槽下部に管１６からスルージング水を送入
し、管１７の弁が開くと、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陰イオン交
換樹脂がほとんど純粋な状態で分離される。 (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。 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／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である、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
て説明する。 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、そこで分
離レベルの目標Loと実際の分離レベルLrとの差
ｌを演算し、その信号を演算装置２７（演算装置
２６と同一の装置であつてもよい）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
ジグ水入口弁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または
シーケンスコントローラ２３へ送ると、そこで弁
類及びポンプ類の作動時間が指示され、そこから
の出力が前記の各弁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工程で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からの指示によ
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程に
おける実際の分離レベルLsを検出し、その信号
は演算装置２６へ送られ、そこで分離レベルLs
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量調整弁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、そこで弁類及びポンプ類の作動
を指示する。これに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によ
り、常に陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂と
を完全に分離することができる。そして、従来で
は対応できなかつ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で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になつた。 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。 【表】

【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
を図示したものであり、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
である。 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：陽イオ
ン交換樹脂抜出し管、１７：管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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 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。