JPS5841913B2 - 復水処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラ、タービンなどのスケール生成および
腐食を防止するため、カチオン交換樹脂層と混床式イオ
ン交換樹脂層とを用いて復水中に存在する不純物質を除
去する復水脱塩処理方法に関するものである。

一般にボイラ運転条件の高温高圧化に従い、復水処理の
重要性が広く認められるようになり、通常は混床式イオ
ン交換樹脂層を充填した復水脱塩装置で良好な処理が得
られている。

この復水脱塩装置には強酸性陽イオン交換樹脂のＨ形と
強塩基性陰イオン交換樹脂のＯＨ形とを混合して用い、
陽イオン交換樹脂が復水中のアンモニアと交換反応し、
アンモニアが破過した時点で再生を行なうＨサイクル処
理方法と、いま一つはアンモニアが破過したあとも引き
続いてアンモニア形に置換された樹脂を利用して処理を
継続するＮＨ３サイクル処理方法とがある。

最近では、復水脱塩装置の再生薬剤の節約と運転管理の
面から、再生頻度の少ないＮＨ３サイクルの復水処理を
採用するところが多い。

しかしながら、ＮＨ３サイクルの運転においては、Ｈサ
イクルとは異なった種々の制限を受けるために、装置が
複雑となったり、特別の再生薬剤を使用し、コスト高と
なるし再生に長時間を要するなどの問題点もあって、必
ずしも完成された技術とは言えないのが現状である。

混床式イオン交換樹脂層ＮＨ３サイクルで運転する場合
の問題点の一つは、混床中に存在する塩形樹脂はアンモ
ニアブレーク時に不純物リークの原因となるので、混床
中に含まれる塩形樹脂の割合を低く押えることができる
ような樹脂の再生方法をとる必要があることである。

いま一つの問題点は、ＮＨ３サイクル時においてはＨサ
イクル時より不純物イオンの除去能力がやや劣るため、
万一海水リークが生じた場合に不純物イオンがＩＪ−り
し易く、また不純物イオンが破過するに至るまでの時間
もＨサイクル時よりも短かいため、海水リーク時の処理
に不安が残ることである。

このため現時点ではＮＨ，サイクル時に万一海水リーク
の発生が検知されたならば、直ちに樹脂の再生を開始し
、脱塩塔の運転をＮＨ３サイクルから順次Ｈサイクルへ
切り換える操作が取られている。

しかしながら樹脂の再生にはある程度の時間を要するた
め、海水リークの規模によっては樹脂の再生が間に合わ
ず、短時間の内に発電出力を落すか、発電停止を余儀な
くされる場合がある。

このような危険を避けるため、ＮＨ３サイクル運転時に
おいても最低１塔は常時Ｈサイクルで運転するような提
案もなされているが、このような運転方法においては、
脱塩塔の運転時間もおのずと制限され、ＮＨ３サイクル
が本来持つ長所を十分発揮できないのが実情である。

本発明は、従来からのＮＨ，サイクル復水脱塩処理方法
が持つこれらの欠点を一挙に解決し、酸、アルカリ以外
の薬剤は一切使用せずにＮＨ３サイクル復水脱塩を行な
い、またＮＨ３サイクル時に万一海水リークが発生して
も、ボイラ、タービンに何ら悪影響を及ぼすことなく安
全に対処できる復水脱塩処理方法を提供することを目的
とするものである。

本発明は、混床式イオン交換樹脂層を下部に充填し、そ
の上部にカチオン交換樹脂を置いた脱塩塔の上部より復
水を流入せしめ、平常時においては混床式イオン交換樹
脂層のほぼ中間部より処理水を取り出し、海水リーク発
生時においては脱塩塔底部より処理水を取り出す復水脱
塩装置でその使用する樹脂の再生工程において、脱塩塔
より移送された樹脂に、これとは別に用意した分離用の
カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂を加えてカチオン
交換樹脂再生塔内で逆洗分離し、アニオン交換樹脂層を
カチオン交換樹脂層上部の一部と共にアニオン交換樹脂
再生塔へ移送することにより、カチオン交換樹脂再生時
の塩形アニオン交換樹脂の生成をおさえ、カチオン交換
樹脂再生塔内に残留するカチオン交換樹脂は再生薬品を
通薬して再生し一部アニオン交換樹脂再生塔へ移送され
た樹脂は再度逆洗することにより微粉化した樹脂の一部
を除去すると共に、アニオン交換樹脂に混入したカチオ
ン交換樹脂を分離し、アニオン交換樹脂層のみに再生薬
品を通薬することにより、混入したカチオン交換樹脂が
逆再生されるのを防ぎ、樹脂の再生水洗が完了したなら
ば、カチオン交換樹脂再生塔内の樹脂の全量を樹脂貯槽
へ移送し、次いでアニオン交換樹脂再生塔内のアニオン
交換樹脂層の上部の必要量を樹脂貯槽へ移送し、樹脂貯
槽内のカチオン交換樹脂層の略中間部より水、空気等を
導入し、カチオン交換樹脂の上部のものをアニオン交換
樹脂と混合して混床式イオン交換樹脂層を形成し、該樹
脂層を脱塩塔下部に充填し、その上部には樹脂貯槽に残
したカチオン交換樹脂を充填した後再び脱塩工程に入る
ものとし、アニオン交換樹脂再生塔内に残されたカチオ
ン交換樹脂と、アニオン交換樹脂はカチオン交換樹脂再
生塔へ返送し、再生するべき樹脂に加えることを特徴と
する復水処理方法である。

本発明においてカチオン交換樹脂再生塔内で逆洗分離さ
れたアニオン交換樹脂層のアニオン交換樹脂再生塔への
移送時に、カチオン交換樹脂の上層部をも移送するのは
、カチオン交換樹脂再生塔内にアニオン交換樹脂を残さ
ないためであるが、カチオン交換樹脂層中に混入するア
ニオン交換樹脂の許容量は比較的大きいので、分離用の
カチオン交換樹脂層の層高としては１００７ｇ７１１〜
３００朋とれば十分である。

この操作によりカチオン交換樹脂再生塔に残したカチオ
ン交換樹脂層はアニオン交換樹脂をほとんど含まなくな
るため、塩酸、硫酸等の鉱酸で再生後、ＮＨ３サイクル
に使用してもアニオンリークは生じない。

本発明において、アニオン交換樹脂再生塔′＼移送され
た樹脂は再度逆洗を行なう際に、微粉化した樹脂の一部
を逆洗排水と共に該塔外へ除去することは、脱塩工程に
おける圧損を下げるのに有効であり、またアニオン交換
樹脂層中に混入している微粉化したカチオン交換樹脂の
除去にも有効である。

該微粉状の樹脂除去の粒径の目安としては３０〜５０メ
ツシユより細かいものが好ましい。

この場合アニオン交換樹脂再生塔における再生を完全に
行なうためには、通薬時に該再生塔の塔底部より水を導
入し、前記分離用のカチオン交換樹脂の上層部への再生
薬品の拡散を押さえればよい。

分離用のアニオン交換樹脂層の層高は（脱塩用）アニオ
ン交換樹脂へのカチオン交換樹脂の混入率あるいは分離
用カチオン交換樹脂の再生薬品による逆再生に影響を及
ぼすものであるが、通常１５０〜７００ｍｍ、またはア
ニオン交換樹脂層の全層高に対し２０〜５０俤とすれば
よい。

本発明において、脱塩塔へ充填する樹脂の層高は流入復
水水質、処理水水質、差圧等を考慮して決定されなけれ
ばならない。

最上部に充填するカチオン交換樹脂層の層高（層の厚み
）は、薄すぎると懸濁粒子除去の効果が低く、また均一
な層を形成するのが困難となり、厚すぎた場合には差圧
増大をもたらすので通常１００〜６００１ｍが適当であ
る。

中間部の混床式イオン交換樹脂層の層高はＮＨ３サイク
ルで運転する平常時の処理水質に影響するが、平常時に
おけるイオン性不純物濃度は極めて低いため、従来法に
おける樹脂層高より低くても良く、３００〜１１０００
ｉ程度が適当であり、カチオン交換樹脂層との合計で６
００〜１２００１ｍ程度が望ましい。

最下部の混床式イオン交換樹脂層の層高は海水リーク時
の処理継続時間に影響するが、海水リーク時には全樹脂
層に通水するので、層高を取り過ぎると差圧の増大をき
たす。

したがってその層高としては３００〜１０００＋ｓが適
当であり、全樹脂層高としては１０００、〜１８００ｎ
ｙｘとなる。

本発明を実施態様につき図面によって説明すると、第１
図の樹脂の再生工程において、脱塩工程を終了した樹脂
を脱塩塔１から樹脂移送ライン１１によりカチオン交換
樹脂再生塔２′＼移送し、分離用の樹脂（後記アニオン
交換樹脂再生塔３から返送されるアニオン交換樹脂ＡＲ
２およびカチオン交換樹脂ＣＲ２）Ｊ共に逆洗分離を行
ない、カチオン交換樹脂層ＣＲ，，ＣＲ２とアニオン交
換樹脂層（ＡＲ１＋ＡＲ２’）＆に分離する。

次いでアニオン交換樹脂層ＡＲ１，ＡＲ，４量とカチオ
ン交換樹脂層（ＣＲＩ ＋ＣＲ２）の上層部の分離用カ
チオン交換樹脂ＣＲ２を樹脂移送ライン１２によりアニ
オン交換樹脂再生塔３へ移送する。

カチオン交換樹脂再生塔２内に残したカチオン交換樹脂
層ＣＲ１は再生薬品供給管７から塩酸、硫酸を通薬して
再生する。

一方、アニオン交換樹脂再生塔３へ移送した樹脂ＡＲ１
，ＡＲ２，ＣＲ２は再度逆洗を行なってアニオン交換樹
脂層ＡＲ０，ＡＲ２とカチオン交換樹脂ＣＲ２１７）３
層に分離したのち該アニオン交換樹脂層ＡＲ１゜ＡＲρ
再生を行なう。

なお、アニオン交換樹脂ＡＲ□は脱塩工程に使用する樹
脂であり、アニオン交換樹脂ＡＲ２は脱塩工程では使用
せず再生工程を効率良く、適確に行なう為の樹脂すなわ
ち再生専用の樹脂であるが前記再逆洗の際ＡＲ１とＡＲ
２は比重差によって層分離される。

該アニオン交換樹脂層ＡＲ１，ＡＲ２は再生薬品供給管
８から苛性ソーダ水溶液を通薬して再生し、分離用アニ
オン交換樹脂層ＡＲρ底部から再生廃液配管２３によっ
て廃液を抜き出す。

かくして得られた塩形樹脂を殆ど含まないカチオン交換
樹脂層ＣＲ０は樹脂移送ライン１３により樹脂貯槽４へ
移送し、該樹脂層・ＣＲ１の上部へ、やはり塩形樹脂を
殆ど含まないアニオン交換樹脂層ＡＲ１を樹脂移送ライ
ン１４によって移送する。

次に脱塩塔１への樹脂の充填工程および脱塩工程を第２
図に従って説明すると、樹脂貯槽４へ移送されたカチオ
ン交換樹脂層ＣＲ１のほぼ中間部から配管２５によって
空気と水を導入して該カチオン交換樹脂層ＣＲ１の上部
とアニオン交換樹脂ＡＲ１を撹拌、混合して混床式イオ
ン交換樹脂層ＭＢを形成し、カチオン交換樹脂層ＣＲ１
の下層部はそのまま脱塩塔１におけるカチオン交換樹脂
層ＣＲｓとする。

次いで前記混床式イオン交換樹脂層ＭＢを樹脂移送ライ
ン１５により脱塩塔１の下部に充填した後、樹脂移送ラ
イン１６により前記カチオン交換樹脂層ＣＲＹ混床式イ
オン交換樹脂層ＭＢの上部に充填する。

アニオン交換樹脂再生塔３に残したカチオン交換樹脂Ｃ
Ｒ２およびアニオン交換樹脂層ＡＲＪ樹脂移送ライン１
７によりカチオン交換樹脂再生塔２へ返送し、次回の再
生工程において、脱塩塔１からの樹脂と混合して脱塩塔
１における逆洗分離等に再使用する。

アニオン交換樹脂再生塔３に残した分離用のカチオン交
換樹脂層ＣＲ２と同じく分離用のアニオン交換樹脂ＡＲ
ノこは、樹脂の再生を繰り返すにつれ微細なカチオン交
換樹脂、及び大粒径のアニオン交換樹脂が蓄積され、し
だいに樹脂の分離が行ない難くなる。

また微粉樹脂の生成も樹脂分離を悪化させる。

そこで本発明においては、樹脂分離が悪化するようであ
れば、アニオン交換樹脂再生塔３からカチオン交換樹脂
再生塔２への樹脂の移送を前記移送ライン１７のみによ
って行なうかわり一にまず樹脂移送ライン１８によって
分離用のアニオン交換樹脂ＡＲ２のみをカチオン交換樹
脂再生塔２へ移送し、その後分離用カチオン交換樹脂Ｃ
Ｒ２を逆洗し、該樹脂層ＣＲ２中の微細樹脂のみを樹脂
移送ライン１９により塔外へ排出し、残ったカチオン交
換樹脂は樹脂移送ライン１７でカチオン交換樹脂再生塔
２へ返送し、前記排出した樹脂に見合う量の新品樹脂を
樹脂ホッパ５から樹脂移送ライン２０により補給する。

微細なカチオン交換樹脂排出の粒径の目安としては、３
０〜５０メツシユより細かいものが好ましい。

分離用のカチオン交換樹脂層ＣＢ、ｈ部のカチオン交換
樹脂の粒径分布と、アニオン交換樹脂層に混入するカチ
オン交換樹脂の粒径分布とは、互に重複するところがか
なりあるので、分離用カチオン交換樹脂層ＣＲ，ｈ部の
微細なカチオン交換樹脂を除去することで、脱塩用アニ
オン交換樹脂層ＡＲ１へ混入するカチオン交換樹脂の割
合を容易に適正なレベルまで下げることができる。

なお、前記微細なカチオン交換樹脂の除去操作を通常は
行なわず、微細なカチオン交換樹脂が蓄積し、樹脂の逆
洗分離に支障をきたすようになった場合に９み該除去操
作を行なってもよい。

一方脱塩工程については、復水を脱塩塔１の上部より流
入せしめ、平常時においては混床式イオン交換樹脂層Ｍ
Ｂの略中間部から流出管９により処理水Ａとして取り出
す。

この処理において復水中の鉄酸化物等の懸濁物質は、カ
チオン交換樹脂層ＣＲｓＪ、こより効率良く除去される
ため、混床式イオン交換樹脂層ＭＢ中のアニオン交換樹
脂の汚染が防止される。

また該混床式イオン交換樹脂層ＭＢの上層部ＭＢ１に通
水することにより不純物イオンが除去される。

カチオン交換樹脂層ＣＲｓ と前記上層部ＭＢ１を用
いた処理はアンモニアブレーク後も継続し、Ｈサイクル
からＮＨ３サイクルの運転に移行する。

このＮＨ，サイクルにおいて万一海水リークが検出され
たならば、弁２６を閉め、弁２７を開けて処理水Ａの取
り出しを中止し、流入する復水を前記混床式イオン交換
樹脂層ＭＢの下層部ＭＢ２へも通水し、処理水Ｂとして
脱塩塔１の下部の流出管１０より取り出す。

前記下層部ＭＢ２は、再生直後のＨ形のままで保存され
ていたのでこの操作により脱塩塔１の運転はＮＨ３サイ
クル不純物イオン除去能力の高いＨサイクルへ短時間の
内に切り換えることができる。

図中６は復水流入管、２１．２４は洗浄水配管、２２は
再生廃液配管である。

以上に述べたように本発明による復水脱塩処理方法は簡
単な再生操作によって塩形樹脂を殆ど含まないアニオン
交換樹脂およびカチオン交換樹脂が確実に得られるもの
であり、特殊な再生薬剤を使用することなくＮＨ３サイ
クル復水脱塩を可能とし、またＮＨ３サイクルからＨサ
イクルへの切換えを、樹脂の再生を行なうことなく、短
時間のうちに行ない得る特徴を持っており、これらの特
徴により、ＮＨ３サイクル復水脱塩の長所を充分に発揮
すると共に、従来のＮＨ３サイクル復水脱塩に付きまと
っていた海水リークに対する不安をも一掃したものとな
っているため、復水器冷却水として海水を使用する汽力
発電所にとって極めて大きな利用価値を有するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施態様を示し、第１図は樹脂再生工程
のフローシート、第２図は樹脂充填工程および脱塩工程
のフローシートである。 １・・・・・・脱塩塔、２・・・・・・カチオン交換樹
脂再生塔、３・・・・・・アニオン交換樹脂再生塔、４
・・・・・・樹脂貯槽、５・・・・・・樹脂ホッパ ６
・・・・・・流入管、７，８・・・・・・再生薬品供給
管、９，１０・・・・・・流出管、１１，１２゜１３．
１４，１５，１６，１７，１８，１９゜２０・・・・・
・樹脂移送ライン、２１，２２，２３゜２４ 、２５・
・・・・・配管、２６ 、２７・・・・・・弁、Ａ、Ｂ
・・・・・・処理水、ＡＲｌ−・・・・・脱塩用アニオ
ン交換樹脂又は樹脂層、ＡＲ２・・・・・・分離用アニ
オン交換樹脂又は樹脂層、ＣＲ１，ＣＲ８・・・・・脱
塩用カチオン交換樹脂又は樹脂層、ＣＲ２−・・・・・
分離用カチオン交換樹脂又は樹脂層、ＭＢ・・・・・・
混床式イオン交換樹脂層、ＭＢｉ・・・・・混床式イオ
ン交換樹脂層の上層部、ＭＢ２・・・・・・混床式イオ
ン交換樹脂層の下層部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 混床式イオン交換樹脂層を下部に充填し、その上部
   にカチオン交換樹脂を配備した脱塩塔の上部から復水を
   流入せしめ、平常時においては混床式イオン交換樹脂層
   のほぼ中間部から処理水を取り出し、海水リーク発生時
   においては脱塩塔底部から処理水を取り出す復水脱塩処
   理で、その使用する樹脂の再生工程において、カチオン
   交換樹脂再生塔内で予め逆洗分離したのちアニオン交換
   樹脂層をカチオン交換樹脂層上部の一部と共にアニオン
   交換樹脂再生塔へ移送し、カチオン交換樹脂再生塔内に
   残留するカチオン交換樹脂は再生薬品を通薬して再生し
   、一方これら移送された樹脂は再度逆洗分離し、アニオ
   ン交換樹脂層のみに再生薬品を通薬し樹脂の再生、水洗
   を行なったのち、前記カチオン交換樹脂再生塔内の樹脂
   を樹脂貯槽へ移送し、次いで前記アニオン交換樹脂再生
   塔内のアニオン交換樹脂層の上部の樹脂を樹脂貯槽へ移
   送し、樹脂貯槽内のカチオン交換樹脂層のほぼ中間部以
   上を混床式イオン交換樹脂層となし、該混床式イオン交
   換樹脂層の樹脂を脱塩塔下部に充填し、その上部には樹
   脂貯槽に残したカチオン交換樹脂を充填したのち再び脱
   塩工程に入るものとし、しかも前記アニオン交換樹脂再
   生塔内に残されたカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂
   はカチオン交換樹脂再生塔へ返送し、該カチオン交換樹
   脂再生塔において再使用することを特徴とする復水処理
   方法。 ２ 前記カチオン交換樹脂再生塔における樹脂の逆洗分
   離が、該逆洗分離専用のアニオン交換樹脂および同じく
   逆洗分離専用のカチオン交換樹脂を前記カチオン交換樹
   脂再生塔における再生工程のバッチ毎に、前記アニオン
   交換樹脂再生塔から返送、混合して行なわれるものであ
   る特許請求の範囲第１項記載の復水処理方法。 ３ 前記アニオン交換樹脂再生塔からの樹脂の返送工程
   が、まずアニオン交換樹脂再生塔上部のアニオン交換樹
   脂を前記カチオン交換樹脂再生塔へ移送し、次いでカチ
   オン交換樹脂層内の微細なカチオン交換樹脂をアニオン
   交換樹脂再生塔外へ逆洗によって除去したのちに、前記
   カチオン交換樹脂を前記カチオン交換樹脂再生塔へ移送
   して行なわれるものである特許請求の範囲第１項又は第
   ２項記載の復水処理方法。 ４ 前記カチオン交換樹脂再生塔における樹脂の再生工
   程が、前記樹脂の返送時に前記アニオン交換樹脂再生塔
   外へ排出された量に相当する量の新品樹脂を補給して行
   なわれるものである特許請求の範囲第３項記載の復水処
   理方法。 ５ 前記返送工程が、前記アニオン交換樹脂再生塔内に
   おけるアニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂の逆洗分離
   に支障をきたすようになった場合にのみ微細なカチオン
   交換樹脂の除去操作を行ったのち、残部の正常晶たるカ
   チオン交換樹脂を前記カチオン交換樹脂再生塔へ移送し
   て行なわれるものである特許請求の範囲第３項又は第４
   項記載の復水処理方法。 ６ 前記アニオン交換樹脂再生塔における樹脂の再生工
   程が、苛性ソーダ水溶液をアニオン交換樹脂層のみに通
   薬して行なわれるものであって、該通薬時にカチオン交
   換樹脂層の下端部から水が導入されるものである特許請
   求の範囲第１項、第２項、第３項、第４項又は第５項記
   載の復水処理方法。