JPS626872B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ボイラやタービンなどのスケール生
成および腐蝕を防止するために復水中に含有する
不純物を除去するため、復水を浄化処理する方法
に関するものである。

一般に、火力発電所においてはボイラで生成さ
れた高温高圧の水蒸気によつて発電用タービンを
回転させ、使用後の水蒸気の復水器で凝縮させた
のち、再びボイラ給水として使用するという水循
環を行つているが、配管の腐蝕生成物や復水器冷
却水のリークなどによる塩類やシリカなどの不純
物が循環水中に蓄積されるのを防ぐために、大型
ユニツトでは復水処理装置を設けるのが普通であ
る。この復水処理装置には種々の方式があるが、
普通多く用いられているのはＨ形の強酸性カチオ
ン交換樹脂層（以下カチオン交換樹脂層とよぶ）
とOH形の強塩基性アニオン交換樹脂（以下アニ
オン交換樹脂とよぶ）を混合して充填した脱塩塔
である。一方、循環水のPH調整をすることにより
配管の腐蝕を防ぐことは広く行なわれており、こ
の目的のため循環水中にはアンモニアが注入され
る。復水処理装置の目的は先に示したように不純
物を除去することであるが、その機能からして本
来「不純物」ではないアンモニウムイオンもＨ形
のカチオン交換樹脂に吸着されるため、これがカ
チオン交換樹脂の負荷となり、結局脱塩塔の再生
頻度が高くなるという問題が生ずる。

即ち、再生頻度が高くなるということはそれだ
け高価な再生剤を多量に消費することにもなり不
経済なので、再生頻度を低く抑えるために本来ア
ンモニアブレークの時点で通水を停止して再生す
べきところを、アンモニアブレーク以後も通水を
続けるいわゆる「アンモニアサイクル」方式が採
用されつつある。アンモニアサイクルは脱塩塔の
再生から次の再生までの通水継続時間が長くとれ
るので経済的ではあるが、アンモニアブレーク以
後の処理水質を良好に保つことが難しく、この問
題を解決することが、アンモニアサイクル成否の
鍵であると言つても過言ではない。これまでにも
数々の手段によつてこの問題の解決が図られてき
たが、それぞれ一長一短があり決定的有効な方法
は見い出されていない。

本来、混床式脱塩塔はＨサイクルで用いたとき
にその特長を発揮する。すなわちＨ形のカチオン
交換樹脂とOH形のアニオン交換樹脂の混合樹脂
層は、流入水の水質や樹脂相のイオン組成あるい
は再生後の水洗状況などによらず、良好な処理水
質を与えるというすぐれた性質をもつているが、
NH₄形のカチオン交換樹脂とOH形のアニオン交
換樹脂の混合樹脂層にはこの性質はない。これは
流入水中の不純物イオンと樹脂相内イオンのイオ
ン交換反応生成物が、前者ではH₂Oであり、後者
ではNH₄OHであることによる。H₂Oの解離定数
は非常に小さい（Kw＝10^-14）ので、Ｈ／OH混床
塔におけるカチオン交換反応とアニオン交換反応
は不可逆的に進行するが、NH₄OHの解離は無視
できない（Ｋ＝1.8×10^-5）ので、NH⁴／OH混床
塔においては塔底部で逆反応を生じ、Na⁺イオン
やCl^-、SO^２− _４イオンを脱離する可能性がある。し
たがつてアンモニアサイクルで用いる脱塩塔はそ
の出口部の樹脂中に不純物を含んでいてはならな
い。またアンモニアサイクルの場合は混床である
必要はないとも言える。

従来、アンモニアサイクルの最大の問題はアン
モニアブレーク以後に処理水中にナトリウムイオ
ンがリークすることであつた。このナトリウムリ
ークに対処する手段として従来法では再生時にカ
チオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の分離もよく
してアニオン交換樹脂再生塔へ混入するカチオン
交換樹脂量を減らすことや、生じたNa形の樹脂
をアンモニア水や消石灰溶液のような薬品を用い
てNH₄形やCa形に交換することが行なわれてき
た。しかしこのために再生に要する時間が長くな
り、また余分な薬品を使わなくてはならないとい
う不利があつた。

本発明は、これら従来の諸問題に関して抜本的
な解決手段を与えるものであり、従来の復水脱塩
方法の欠点を除去し、極めて高純度の処理水を安
定して得る方法を提供することを目的としたもの
である。

また本発明の他の目的は復水脱塩処理のための
再生剤量を著しく低減させ運転維持管理を容易で
経済的にすることが可能な有効な復水処理方法と
することにある。

本発明は復水をイオン交換樹脂を充填した脱塩
塔によつて処理するに際し、脱塩塔内には下流側
から強塩基性アニオン交換樹脂層（以下第２アニ
オン層とする）、強酸性カチオン交換樹脂層（以
下第２カチオン層とする）、強塩基性アニオン交
換樹脂層（以下第１アニオン層とする）、強酸性
カチオン交換樹脂層（以下第１カチオン層とす
る）の順に配備し、塔内へ復水を導入して各層に
順次通水して処理水として導出させることとし、
このとき各樹脂層に用いる樹脂は脱塩塔内の全樹
脂を再生塔に移送し逆洗分離したときに、上層の
強塩基性アニオン交換樹脂のうち上部の樹脂すな
わち上下両樹脂層界面から離れた部分の樹脂をア
ルカリによる再生後に脱塩塔内の第２アニオン層
として用い、下層の強酸性カチオン交換樹脂のう
ち下部の樹脂すなわち同様に上下両樹脂層界面か
ら離れた部分の樹脂を酸による再生後に脱塩塔内
の第２カチオン層として用い、残りの樹脂を常法
にしたがつてアルカリまたは酸による再生後に第
１アニオン層および第１カチオン層として用い通
水および再生をくりかえすことにより復水を脱塩
処理することを特徴とする復水処理方法である。

即ち、復水を第１カチオン層、第１アニオン層
及び第２カチオン層並びに第２アニオン層の順に
充填した樹脂塔に直列に通水して脱塩処理するこ
とを特徴とするものである。この際、アンモニア
サイクルによる運転を前提としているので、前記
第２アニオン層、第２アニオン層は再生後の通水
開始時点で不純物イオンを含有していてはならな
い。しかし、アニオン層にNa形のカチオン交換
樹脂が混入することはさしつかえない。

本発明の実施態様を図面を参照して説明する
と、第１図に示す例では脱塩工程を一塔の脱塩塔
１を用いて行なうもので、この場合脱塩塔１内の
最下部には第２アニオン層ｄを充填し、その上に
第２カチオン層ｃを充填し、その上部には第１ア
ニオン層ｂを、またさらにその上には第１カチオ
ン層ａを充填してある。復水２を塔頂部より流入
させ、下向流で通水し、塔底部から処理水３を流
出させるものである。この場合、樹脂の再生は次
のようにして行なう。まず通水工程を終了した全
樹脂を第２図に示すような再生塔に移送する。続
いて逆洗分離を行ないカチオン交換樹脂とアニオ
ン交換樹脂を分離する。ここで下層のカチオン交
換樹脂層のうち上下両樹脂層の界面から離れた下
部の樹脂はほとんどアニオン交換樹脂を含まない
純粋なカチオン交換樹脂であり、これを酸によつ
て再生したのち脱塩塔内の第２カチオン層ｃとし
て用いる。上層のアニオン交換樹脂層のうち上下
両樹脂層の界面から離れた上部の樹脂はほとんど
カチオン交換樹脂を含まない純粋なアニオン交換
樹脂であることが実験的に確認されており、これ
をアルカリによつて再生したのち脱塩塔内の第２
アニオン層ｄとして用いる。残りのカチオン交換
樹脂、アニオン交換樹脂はそれぞれ酸、アルカリ
で再生して前記脱塩塔１内の第１カチオン層ａ、
第１アニオン層ｂとして用いる。

なお樹脂の再生には次のような方法を用いると
再生塔一塔だけで再生ができ非常に効率的であ
る。すなわち、再生塔４に移送された全樹脂を逆
洗分離したのち、塔底部から酸を上向流で通液
し、塔頂部からアルカリを下向流で通液し、カチ
オン交換樹脂層とアニオン交換樹脂層の界面付近
に設けられた集水機構５から排出することによ
り、両樹脂を同時に再生するものである。再生
後、前記脱塩塔１に樹脂を移送すればよい。

図中６はアルカリ供給管、７は上部デイストリ
ビユータ、８は酸供給管、９は逆洗水供給管、１
０は下部デイストリビユータ、１１は逆洗廃水流
出管である。

本発明方法によれば、アンモニアサイクルで用
いるため樹脂の再生頻度を低く抑えることができ
て経済的であり、しかも第２カチオン層、第２ア
ニオン層に不純物をほとんど含まないため、処理
水中への不純物リークを著しく低くすることが可
能で、さらに樹脂を混合しないため、混合に伴う
樹脂の破砕が抑えられること例えば、従来では樹
脂の混合には空気を用いるので、激しい撹拌の結
果破砕される樹脂が生ずる傾向があるのに反し本
発明では第１カチオン層を空気でスクラビングす
る以外、空気を用いないので樹脂粒の破砕がかな
りの程度抑えられる。

また本発明では脱塩工程の第１段にカチオン交
換樹脂層があつてこれに通水して処理されている
ために後段のアニオン交換樹脂の重金属による汚
染が防止できること即ち、カチオン交換樹脂は重
金属（水）酸化物の微細懸濁粒子を効率よく捕捉
する性質をもつていて、この性質は特に再生後の
Ｈ形樹脂で著しいが、NH₄形の樹脂でもかなりの
程度捕捉するので、後段のアニオン交換樹脂の重
金属汚染がかなり防止でき、連続処理が可能で処
理効率も著しく向上し、さらに従来の復水処理シ
ステムで生じた諸問題点を適確に解決し運転維持
管理も容易で質的に良好で経済的な処理水を得る
ことができるものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図は系統説
明図、第２図は本発明の実施に用いられる再生塔
の縦断面図である。 ａ……第１カチオン層、ｂ……第１アニオン
層、ｃ……第２カチオン層、ｄ……第２アニオン
層、１……脱塩塔、２……復水、３……処理水、
４……再生塔、５……集水機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 復水をイオン交換樹脂を充填した脱塩塔によ
   つて処理するに際し、脱塩塔内には下流側から強
   塩基性アニオン交換樹脂層（以下第２アニオン層
   とする）、強酸性カチオン交換樹脂層（以下第２
   カチオン層とする）、強塩基性アニオン交換樹脂
   層（以下第１アニオン層とする）、強酸性カチオ
   ン交換樹脂層（以下第１カチオン層とする）の順
   に配備し、塔内へ復水を導入して各層に順次通水
   して処理水を導出させることとし、このとき各樹
   脂層に用いる樹脂は脱塩塔内の全樹脂再生塔に移
   送し逆洗分離したときに、上層の強化塩基性アニ
   オン交換樹脂のうち上部の樹脂すなわち上下両樹
   脂層の界面から離れた部分の樹脂をアルカリによ
   る再生後に脱塩塔内の第２アニオン層として用
   い、下層の強酸性カチオン交換樹脂のうち下部の
   樹脂すなわち同様に上下両樹脂層界面から離れた
   部分の樹脂を酸による再生後に脱塩塔内の第２カ
   チオン層として用い、残りの樹脂を常法にしたが
   つてアルカリまたは酸による再生後に第１アニオ
   ン層及び第１カチオン層として用い通水および再
   生をくりかえすことにより復水を脱塩処理するこ
   とを特徴とする復水処理方法。 ２ 前記脱塩工程が、Ｈサイクルもしくはアンモ
   ニアサイクルで用い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 前記再生工程が、脱塩塔への通水工程終了後
   に脱塩塔内の全樹脂を再生塔に移送して逆洗分離
   を行つたのち、再生塔頂部のデイストリビユータ
   よりアルカリを下向流で流し、再生塔底部のデイ
   ストリビユータより酸を上向流で流し、上下両樹
   脂層の界面付近に設置された集水機構より排出さ
   せて処理さ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。