(57)【要約】【課題】樹脂分離境界面近傍の逆洗水の流れの乱れを低減し、樹脂分離精度を向上することができるイオン交換樹脂再生装置を提供する。【解決手段】復水脱塩塔１と、カチオン交換樹脂再生塔３と、アニオン交換樹脂再生塔５と、樹脂貯槽８とが配管により樹脂移送可能に接続された復水脱塩用イオン交換樹脂再生装置において、カチオン交換樹脂再生塔１０内の途中にアニオン交換樹脂排出口２０が設けられ、配管３１が分岐配管３０を介して接続されている。配管３１からアニオン交換樹脂抜出配管３５が分岐している。配管３１に薬注配管３６が接続されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
復水脱塩塔と、カチオン交換樹脂再生塔と、アニオン交換樹脂再生塔と、樹脂貯槽とが配管により樹脂移送可能に接続された復水脱塩用イオン交換樹脂再生装置において、
前記カチオン交換樹脂再生塔の上下方向途中に設けられたアニオン交換樹脂排出口と前記アニオン交換樹脂再生塔とを接続する樹脂移送配管に、再生剤供給用の薬注部が接続されていることを特徴とするイオン交換樹脂再生装置。
【請求項２】
前記薬注部は、上下方向に設けられ、前記再生剤が下方に向って流れる薬注配管と、該薬注配管に設けられた薬注弁とを有することを特徴とする請求項１に記載のイオン交換樹脂再生装置。
【請求項３】
前記アニオン交換樹脂排出口よりも上位に管状排水口が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のイオン交換樹脂再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、復水脱塩装置のイオン交換樹脂再生装置に係り、特に火力発電所、原子力発電所等における復水脱塩装置用のイオン交換樹脂再生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、復水脱塩は、イオン交換樹脂再生のためにカチオン交換樹脂再生塔、アニオン交換樹脂再生塔および樹脂貯槽が設置されており、薬液再生は硫酸および苛性ソーダで行なわれる（例えば特許文献１，２）。
【０００３】
特許文献１に記載のイオン交換再生装置及び再生方法について図５及び図６（ａ）〜（ｃ）を参照して説明する。この再生装置は、復水脱塩塔１、カチオン交換樹脂再生塔３、アニオン交換樹脂再生塔５、樹脂貯槽８及びこれらを接続して樹脂移送を可能にする配管２，４，６，７，９を有する塔外再生方式を用いた復水脱塩装置におけるイオン交換樹脂再生装置である。復水脱塩塔１には、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが混合状態で充填されている。
【０００４】
通常運転時には、配管２，４，６，７，９は、各配管に設けられた弁（図示略）が閉とされることにより通液停止している。配管１ａ、１ｂのみを介して復水脱塩塔１に復水を通水することにより、脱塩処理を行う。この再生装置によるイオン交換樹脂再生は次の樹脂抜き・分離工程、逆洗再生工程及び樹脂混合・返送工程によって行われる。
【０００５】
＜樹脂抜き・分離工程＞
(i)  配管１ａ、１ｂの通液を停止し、復水脱塩塔１を主系統から切り離す。
(ii)  復水脱塩塔１内のイオン交換樹脂を、配管２を通じてカチオン交換樹脂再生塔３に移送する。（図６（ａ））
(iii)  図６（ｂ）の通り、カチオン交換樹脂再生塔３に逆洗水を上向流にて通水することにより、混合状態のイオン交換樹脂を比重差でアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の上下２層に分離する。
(iv)  図６（ｃ）の通り、配管４を通じてアニオン交換樹脂を選択的に引き抜き、アニオン交換樹脂再生塔５に移送する。
【０００６】
なお、特許文献２には、その後、さらに図６（ｄ）〜（ｆ）の通り、再度樹脂分離及び移送を行うことが行うことが記載されている。即ち、アニオン交換樹脂がアニオン交換樹脂排出口４ａのレベルまで排出・移送されると、図６（ｃ）の通り、アニオン交換樹脂排出口４ａとカチオン交換樹脂層上面との間には、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混在層が残存する。
【０００７】
そこで、逆洗水をＬＶを速めて上向流通水する逆洗を行い、混在層とカチオン交換樹脂層との界面を押し上げると共に混在層においてさらなる樹脂分離を促進し（図６（ｄ））、この界面がアニオン交換樹脂排出口４ａ付近まで下がるように逆洗水上向流速を調整し（図６（ｅ））、次いで、混在層を構成するアニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂の混合樹脂を、アニオン交換樹脂排出口４ａ、配管４及び配管７Ａを介して樹脂貯槽８に移送する（図６（ｆ））。これにより、カチオン交換樹脂再生塔３内のカチオン交換樹脂中のアニオン交換樹脂の残留量が著しく少なくなる。
【０００８】
＜逆洗再生工程＞
(v)  カチオン交換樹脂再生塔３内でイオン交換樹脂を水に浸漬した状態で下部より空気を吹き込み（エアスクラビング）、樹脂に付着した腐食生成物（クラッド等）を脱離する。
(vi)  カチオン交換樹脂はカチオン交換樹脂再生塔３、アニオン交換樹脂はアニオン交換樹脂再生塔５において、それぞれ酸、アルカリを注入して薬液再生を行う。
【０００９】
＜樹脂混合・返送工程＞
(vii)  薬液再生が終了した後、再生したカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を、それぞれ配管６と配管７を通じて樹脂貯槽８に移送する。
(viii)  樹脂貯槽８において洗浄および混合操作を行う。
(ix)  樹脂貯槽８内のイオン交換樹脂を混合状態のまま配管９を通じて復水脱塩塔１に返送する。
(x)  配管９を通液停止し、復水脱塩塔１を予備塔として待機状態とする。
【００１０】
これにより、再生が終了するので、配管１ａ、１ｂを介して復水通水を再開し、脱塩処理運転に戻る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特開昭５５−０５１４４５号公報
【特許文献２】特開２０１８−１２６６８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
従来のカチオン交換樹脂再生塔にあっては、図示は省略するが、アニオン交換樹脂排出口４ａの下方に、排水配管および薬注配管が配置されていた。排水配管はウェッジワイヤなどで樹脂は流出せず水および微小鉄クラッドのみが排出される直管である。薬注配管は放射状配管に下方を向いた小穴が設けられたもので、樹脂排出口４ａの下方に設置される。
【００１３】
しかしながら、これら配管が設置されている箇所は、混合樹脂の逆洗分離における樹脂分離境界面近傍であるため、逆洗流が薬注配管に当たり乱流が生じ、樹脂分離境界面を乱すことでアニオン交換樹脂層へのカチオン交換樹脂の混入を促進する原因となっていた。
【００１４】
本発明は、樹脂分離境界面近傍の逆洗水の流れの乱れを低減し、樹脂分離精度を向上することができるイオン交換樹脂再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のイオン交換樹脂再生装置は、復水脱塩塔と、カチオン交換樹脂再生塔と、アニオン交換樹脂再生塔と、樹脂貯槽とが配管により樹脂移送可能に接続された復水脱塩用イオン交換樹脂再生装置において、前記カチオン交換樹脂再生塔の上下方向途中に設けられたアニオン交換樹脂排出口と前記アニオン交換樹脂再生塔とを接続する樹脂移送配管に、再生剤供給用の薬注部が接続されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の一態様では、前記薬注部は、上下方向に設けられ、前記再生剤が下方に向って流れる薬注配管と、該薬注配管に設けられた薬注弁とを有する。
【００１７】
本発明の一態様では、前記アニオン交換樹脂排出口よりも上位に管状排水口が設けられている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明では、アニオン交換樹脂引抜配管と薬注配管を共用する。即ち、アニオン交換樹脂引抜配管から薬液の注入を行うようにして、カチオン交換樹脂再生塔内の薬注配管を省略する。また、好ましくは、管状排水口をアニオン交換樹脂排出口より上方に配置する。これにより、樹脂排出口の下方の構造物を排除し、混合樹脂分離用の逆洗水の整流化を行う。
【００１９】
また、カチオン交換樹脂再生塔内の構成が簡易となり、カチオン交換樹脂再生塔の製作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態に係るイオン交換樹脂再生装置の系統図である。
【図２】図１のカチオン交換樹脂再生塔の一部の断面図である。
【図３】図２の樹脂排出口の断面図である。
【図４】（ａ）は放射配管の平面図、（ｂ）はその側面図である。
【図５】従来例に係るイオン交換樹脂再生装置の系統図である。
【図６】カチオン交換樹脂再生塔内の樹脂分離工程の説明図である。
【図７】比較例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図１は、実施の形態に係るイオン交換樹脂再生装置を示す系統図であり、カチオン交換樹脂再生塔は概略的な縦断面として示されている。
【００２２】
カチオン交換樹脂再生塔１０内の下部に下部集水板１１が設置されており、該下部集水板１１の上側に樹脂が貯留される。該下部集水板１１には、弁Ｖ８を有した樹脂排出用の配管１２が接続されている。カチオン交換樹脂再生塔１０の底部管板には、後述の再生水供給用配管３７が接続されている。
【００２３】
カチオン交換樹脂再生塔１０の頂部には、弁Ｖ４を有した樹脂導入用の配管１３が接続されている。カチオン交換樹脂再生塔１０内の上部に、多孔管よりなる排水部１４が設置されており、該排水部１４には、逆洗水排出弁Ｖ６を有した配管１５が接続されている。
【００２４】
カチオン交換樹脂再生塔１０の上下方向途中の側面の一部に、透光性窓部（符号略）が設けられ、該窓部に対面してカチオン交換樹脂再生塔１０内のカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との境界面を検知するセンサ１７が設置されている。センサ１７としては、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との色の相違に基づいて境界面を検知する光学センサ等を用いることができるが、これに限定されない。後述の通り、このセンサ１７の検知信号に基づいて、再生水供給用の弁Ｖ３が制御される。
【００２５】
カチオン交換樹脂再生塔１０内の上下方向の途中にアニオン交換樹脂排出口２０及び管状排水口１８（図２）が設置されている。該アニオン交換樹脂排出口２０は、分岐配管３０を介して、アニオン交換樹脂排出用及び薬注用の配管３１の一端側に連なっている。
【００２６】
配管３１の他端は、再生水弁Ｖ２、配管３２，３３を介して再生水の供給部に連なっている。再生水としては、電気伝導率１ｍＳ／ｍ以下の純水などが例示される。
【００２７】
配管３１の途中からアニオン交換樹脂抜出配管３５が分岐しており、該配管３５に樹脂移送弁Ｖ７が設けられている。
【００２８】
また、配管３１の途中に薬注配管３６が接続されており、該配管３６に薬注弁Ｖ１が設けられている。配管３６は配管３１から上方に立ち上がっている。薬注弁Ｖ１は配管３６の下部に設けられており、これにより、弁Ｖ１よりも下位側の配管３６内に残留する薬液（硫酸水溶液）量を少なくしている。
アニオン交換樹脂抜出管３５の分岐位置と薬注配管３６の分岐位置の順序はどちらでも可能であるが、塔１０に近い方をアニオン交換樹脂抜出配管３５とすると、薬注配管３６から薬注注入後のフラッシング時にアニオン交換樹脂抜出配管３５の方に薬液が拡散するリスクがあるので、図１のように塔１０に近い方を薬注配管３６として当該リスクを低減することが好ましい。
【００２９】
再生水供給用配管３３からは、配管３４，３９が分岐している。配管３４は、弁Ｖ３を介して前記配管３７に連なっている。配管３７の途中から配管３８が分岐しており、該配管３８に排水弁Ｖ９が設けられている。配管３９は、弁Ｖ５を介して前記配管１５に連なっている。
【００３０】
前記アニオン交換樹脂排出口２０の構成について、図２，３を参照して説明する。
【００３１】
配管３１の前記一端は複数本（好ましくは３〜６本）の放射状の分岐配管３０に分岐している。各分岐配管３０の先端側は下方に向って曲がっている。各分岐配管３０の先端側の下端にそれぞれアニオン交換樹脂排出口２０が設けられている。排出口２０は、図３に示す通り、下方に向って開放している。この排出口２０は、下方ほど径が大きくなるテーパ形状のカバー２４を有している。
【００３２】
各排出口２０の設置レベルは同一である。即ち各排出口２０の下端（開口面）は同一水平面上に位置している。
【００３３】
分岐配管３０の下端には、外向き鍔状のフランジ２１が設けられている。分岐配管３０の下端開口及び該フランジ２１の下側に、所定間隔をおいて、水平なバッフル２２が配置されている。バッフル２２はボルト２３によってフランジ２１に取り付けられている。分岐配管３０の下部外周を囲むように、テーパ形のカバー２４が設けられている。カバー２４は上方に向って小径となっている。カバー２４の上端は配管３０に連結されている。カバー２４の下部外周縁は、フランジ２１の外周縁に連結されている。
【００３４】
図２の通り、管状排水口１８は、水平な多孔管よりなる。管状排水口１８は、分岐配管３０の水平な放射状部よりも下位かつアニオン交換樹脂排出口２０の開口面よりも上位に配置されている。管状排水口１８には、排水配管１８ａが連なっており、該配管１８ａに弁（図示略）が設けられている。
【００３５】
このイオン交換樹脂再生装置は、次の樹脂抜き・分離工程、再生工程及び樹脂混合・返送工程によって運転される。
【００３６】
（１）  樹脂導入
Ｖ４，Ｖ６を開とし、脱塩塔から混合樹脂をカチオン交換樹脂再生塔１０に移送する。
【００３７】
（２）  樹脂の逆洗分離
Ｖ４を閉、Ｖ３，Ｖ６を開とし、再生水をＬＶ８〜１５ｍ／ｈｒで塔１０内に上向流通水してカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を上下２層に分離する。
【００３８】
（３）  樹脂分離境界面の高さ調整
Ｖ３の開度調整を行うと共に、Ｖ６を開とし、センサ１７で検知される樹脂分離境界面の高さがバッフル型の樹脂排出口２０の下端から１５０〜３０ｍｍ下方の位置になるように逆洗流量を調整する。
【００３９】
（４）  アニオン交換樹脂引抜き
Ｖ３の開度調整を継続した状態で、樹脂移送弁Ｖ７を開け、次に塔上部の逆洗水排出弁Ｖ６を閉める。アニオン交換樹脂抜出配管３５から流出する逆洗水に随伴して、アニオン交換樹脂が引き抜かれ、アニオン交換樹脂再生塔へ移送される。この間、樹脂分離境界面は同じ高さになるようにＶ３を調整する。
【００４０】
アニオン交換樹脂の引抜きが終了した後、逆洗水排出弁Ｖ６を開けて、樹脂移送弁Ｖ７を閉める。
【００４１】
（５）  樹脂分離堺界面の高さ調整
Ｖ６を開とすると共に、Ｖ３を開度調整し、センサ１７で検知される樹脂分離境界面の高さがバッフル型の樹脂排出口２０の下端（開口面）から０〜２０ｍｍ下方の位置になるように逆洗流量を調整する。
【００４２】
（６）  再度のアニオン交換樹脂引抜き
樹脂移送弁Ｖ７を開け、次に塔上部の逆洗水排出弁Ｖ６を閉める。アニオン交換樹脂抜出配管３５から流出する逆洗水に随伴して、分離境界面近傍のアニオン交換樹脂（および混入したカチオン交換樹脂）がアニオン交換樹脂再生塔へ移送される（アニオン交換樹脂再生塔側の樹脂受入弁を開）。この間、樹脂分離境界面は同じ高さになるようにＶ３を調整する。
【００４３】
アニオン交換樹脂の引抜きが完了した後、逆洗水排出弁Ｖ６を開けて樹脂移送弁Ｖ７を閉める。Ｖ３を閉めて逆洗を止める。
【００４４】
（７）  カチオン交換樹脂の再生
カチオン交換樹脂が沈降した後、Ｖ６閉、Ｖ１，Ｖ９を開とし、再生用硫酸を所定時間、所定ＳＶで供給する。
【００４５】
（８）  押出し再生
その後、Ｖ１閉、Ｖ２，Ｖ９を開とし、再生水で押出し再生を行う。
【００４６】
（９）  水洗
その後、Ｖ２閉、Ｖ５，Ｖ９を開とし、水洗を行う。
【００４７】
本発明では、アニオン交換樹脂排出口２０の代わりに、図４に示すアニオン交換樹脂排出口４０を設置してもよい。
【００４８】
このアニオン交換樹脂排出口４０は、中空のボス部４１と、該ボス部４１から放射方向（この実施の形態では放射８方向）に延在する水平な管状体４２とを有する。管状体４２には、樹脂流入口４３が設けられている。なお、図４（ａ）はアニオン交換樹脂排出口の平面図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。管状体４２よりも高位かつ配管３１よりも下位に管状排水口１８が略水平に設置されている。
【実施例】
【００４９】
［実施例１］
図１〜３の構成を有するイオン交換樹脂再生装置において、カチオン交換樹脂再生塔（内径１９００ｍｍ、塔高５０００ｍｍ）１０内の下部集水板１１から高さ１６００ｍｍの位置にアニオン交換樹脂排出口２０を配置した。イオン交換樹脂としては以下のものを用いた。
【００５０】
カチオン交換樹脂：ダイヤイオンＵＢｋ１４ＨＫ（層高約１３００ｍｍ）
アニオン交換樹脂：ダイヤイオンＰＡ３１２ＬＯＨ（層高約５００ｍｍ）
【００５１】
上記カチオン交換樹脂３９００Ｌとアニオン交換樹脂１５００Ｌとを混合状態でカチオン交換樹脂再生塔１０内に収容した。その後、上記工程（１）〜（９）を下記のようにして行った。そして、カチオン交換樹脂再生塔１０から分離して抜き出したアニオン交換樹脂に混入したカチオン交換樹脂の量をカチオン交換樹脂混入率（体積％）として算出して効果検証を行った。結果を再生率と共に表１に示す。
【００５２】
逆洗水排出弁Ｖ６を開けて逆洗分離を行い、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を分離した後で、センサ１７で樹脂分離境界面がアニオン交換樹脂排出口２０下端から下方へ１１０ｍｍ位置になるようにＶ３で逆洗流量を調整した。逆洗を継続し、樹脂移送弁Ｖ７を開けてから逆洗水排出弁Ｖ６を閉じてアニオン交換樹脂移送を行った。移送中の樹脂を採取し、アニオン交換樹脂中に含まれるカチオン交換樹脂混入率を測定した。
【００５３】
次に、樹脂分離境界面の位置が樹脂排出口２０下端から下方へ２０ｍｍになるように逆洗ＬＶを調節して、樹脂分離境界面近傍の樹脂移送を行った。移送を２０分間行った後、逆洗を止めてカチオン交換樹脂を沈降させた。
【００５４】
次いで、薬注弁Ｖ１と排水弁Ｖ９を開けて、６％硫酸をＳＶ３（１／Ｈｒ）で４５分間通水した。次いで、Ｖ１を閉じて再生水弁Ｖ２を開けて再生水をＳＶ３（１／Ｈｒ）で６０分間通水した。再生水のＳＶを３０（１／Ｈｒ）に上げて洗浄を行った。その後、塔内に空気を供給して樹脂を混合し、均一樹脂を採取しＲ−Ｈ比率から再生率を求めた。
【００５５】
［実施例２］
アニオン交換樹脂排出口付近の構成を図４の通りとしたこと以外は実施例１と同一の操作を行った。カチオン交換樹脂混入率及び再生率の測定結果を表１に示す。
【００５６】
［比較例１］
図７の通り、図２において、管状排出口１８をアニオン交換樹脂排出口２０より２００ｍｍ下位とした。また、管状排出口１８より１５０ｍｍ下位に、放射状の管状薬注口（図４と同様形状）５０を配置した。薬注用の配管３６は、配管３１ではなく、この管状薬注口５０に連なる配管５１に接続した。また、該配管５１を、弁Ｖ１０及び配管５２を介して前記配管３９に接続した。
【００５７】
実施例１と同様に、逆洗水排出弁Ｖ６を開けて逆洗分離を行い、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を分離した後で、センサ１７で検知される樹脂分離境界面が樹脂排出口２０下端から１１０ｍｍ下方になるようにＶ３によって逆洗流量を調整した。逆洗を継続し、樹脂移送弁Ｖ７を開けてから逆洗水排出弁Ｖ６を閉じてアニオン交換樹脂移送を行った。移送中の樹脂を採取し、アニオン交換樹脂中に含まれるカチオン交換樹脂混入率を測定した。次に、樹脂分離境界面の位置が樹脂排出口２０下端から２０ｍｍ下方になるように逆洗ＬＶを調節して、樹脂分離境界面近傍の樹脂移送を行った。移送を２０分間行った後、逆洗を止めてカチオン交換樹脂を沈降させた。
【００５８】
薬注弁Ｖ１と排水弁Ｖ９を開けて、６％硫酸をＳＶ３（１／Ｈｒ）で４５分間通水し、Ｖ１を閉じて再生水弁Ｖ１０を開けて再生水をＳＶ３（１／Ｈｒ）で６０分間通水した。再生水のＳＶを３０（１／Ｈｒ）に上げて洗浄を行った。その後、塔内に空気を供給して樹脂を混合し、均一樹脂を採取しＲ−Ｈ比率から再生率を求めた。
【００５９】
［比較例２］
比較例１において、アニオン交換樹脂排出口２０を図３に示した放射状アニオン交換樹脂排出口４０とした。その他は比較例１と同一の操作を行った。カチオン交換樹脂混入率及び再生率の測定結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2020075226.tif 000003
【００６１】
＜結果と考察＞
表１において、混入率の許容値０．０２ｖｏｌ％以下の場合は○、超過した場合は×を表示してある。同様に、再生率の合格値８０％以上の場合は○、未満の場合は×を表示してある。
【００６２】
実施例１、２では、樹脂混入率と再生率がともに満足のいく性能を有している。一方、比較例１、２は、再生率は満足のいく性能を示すが、樹脂混入率が許容値を超過した。この原因は、アニオン樹脂排出口の下方の内部構造の存在が逆洗水流の乱流原因となり、樹脂分離作用を阻害したためと考えられる。
【符号の説明】
【００６３】
１  復水脱塩塔
３，１０  カチオン交換樹脂再生塔
４  アニオン交換樹脂移送配管
４ａ  アニオン交換樹脂排出口
５  アニオン交換樹脂再生塔
８  樹脂貯槽
１７  樹脂界面検知センサ
１８  管状排水口
２０，４０  アニオン交換樹脂排水口
２２  バッフル
５０  薬注口
【図１】
2020075226.tif 000004
【図２】
2020075226.tif 000005
【図３】
2020075226.tif 000006
【図４】
2020075226.tif 000007
【図５】
2020075226.tif 000008
【図６】
2020075226.tif 000009
【図７】
2020075226.tif 000010