(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混床よりなる被分離再生樹脂を分離再生する方法であって、
該混床を上向流通水によりアニオン交換樹脂のみの上層、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合している中間層、及び、カチオン交換樹脂のみの下層に分離する分離工程と、
各層を他の層から隔離し、前記上層及び下層をそれぞれ再生剤で再生する再生工程とを備える方法において、
前記中間層を次回の分離再生時に被分離再生樹脂の上部に配置した後、前記分離工程及び再生工程を行うことを特徴とするイオン交換樹脂の分離再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はイオン交換樹脂の分離再生方法に係り、特に、復水脱塩装置（コンデミ）において、その処理水質を左右するイオン交換樹脂の再生状態をより良好なものとするための再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、復水脱塩装置（コンデミ）においては、復水中にイオン交換樹脂の再生剤である酸やアルカリが混入することを防止するために、脱塩塔と再生塔とが完全に分離されて設けられている。脱塩塔内のイオン交換樹脂のイオン交換容量が飽和に達して再生が必要となった際には、その脱塩塔を主系統から切り離し、塔内のイオン交換樹脂を加圧水と加圧空気により再生塔へ移送して再生する。
【０００３】
ところで、イオン交換脱塩装置としては、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを混合して脱塩に使用する混床式イオン交換脱塩装置が、得られる処理水質の面から好ましく、このため、コンデミにおいても混床式脱塩塔が採用されている。
【０００４】
一方、発電所においては、復水中の不純物による系統内材質の腐蝕やタービンスケールの防止等の点から、給水の水質をより高度に維持するべく努力がはらわれており、コンデミの処理水質についてもより一層高水質であることが望まれている。
【０００５】
コンデミの処理水質は、一般に脱塩塔に充填されるイオン交換樹脂の再生状態によって決定されるが、イオン交換樹脂の再生状態をより高度にするためには、混床式脱塩塔のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離をより確実に行って、「逆再生」と呼ばれるカチオン・アニオン交換樹脂の分離不完全による不具合を解消すべく、分離されたカチオン交換樹脂中のアニオン交換樹脂量、及び、分離されたアニオン交換樹脂中のカチオン交換樹脂量を極力減少させる必要がある。
【０００６】
即ち、カチオン交換樹脂はＨ形で使用され、その再生は酸溶液を通液することにより行われる。一方、アニオン交換樹脂はＯＨ形で使用され、その再生はアルカリ溶液を通液することにより行われる。
【０００７】
従って、混床式脱塩塔のイオン交換樹脂の再生は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを分離して行われるが、この分離が完全に行われないと、次の脱塩工程において不純物が漏出し、種々の害を及ぼす。例えば、アニオン交換樹脂中にカチオン交換樹脂が混入すると、アルカリ（主として水酸化ナトリウムが使用される。）による再生でカチオン交換樹脂がＮａ形となり、この樹脂を使って脱塩を行うとナトリウムイオンが放出され、ボイラチューブやタービンにスケール障害を引き起こす。また、カチオン交換樹脂中にアニオン交換樹脂が混入すると、酸（主として硫酸又は塩酸が使用される。）による再生でアニオン交換樹脂がＳＯ4 形又はＣｌ形となり、脱塩に際して硫酸イオン又は塩素イオンが放出され、スケール障害を引き起こす。
【０００８】
ところが、従来は混床式イオン交換床に上向流通水して樹脂層を展開することにより、比重差で両イオン交換樹脂を分離しているため、両イオン交換樹脂の境界面では完全に分離することができず、イオン交換樹脂同志の混入は避けられなかった。
【０００９】
従来、このイオン交換樹脂の分離性の改善のために、混床を、上向流通水で、アニオン交換樹脂からなる上層、カチオン交換樹脂からなる下層及び上層及び下層の間のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合している中間層に分離し、このアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混在する中間層の樹脂（アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との界面付近の樹脂。以下「中間樹脂」と称する場合がある。）を再生には関与させない方法が提案されている。
【００１０】
例えば、特開昭５４−４１２７７号公報では、中間樹脂を直ちに再生せずに、次回の混床の分離再生時に、被分離再生樹脂と混合して、具体的には、該中間樹脂の上に、被分離再生樹脂を配置して、分離再生を行う方法が提案されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
このように、中間樹脂を再生系からのぞくことにより、カチオン・アニオン両交換樹脂を工業的に二分して再生することが可能になったが、このような方法を採用しても、カチオン交換樹脂中へのアニオン交換樹脂の残留を完全に排除することはできなかった。
【００１２】
本発明は上記従来の問題点を解決し、コンデミの脱塩塔等の混床式イオン交換装置のイオン交換樹脂を再生するに当り、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離性を改善して、効果的な再生処理を行う方法を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明のイオン交換樹脂の分離再生方法は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混床よりなる被分離再生樹脂を分離再生する方法であって、該混床を上向流通水によりアニオン交換樹脂のみの上層、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合している中間層、及び、カチオン交換樹脂のみの下層に分離する分離工程と、各層を他の層から隔離し、前記上層及び下層をそれぞれ再生剤で再生する再生工程とを備える方法において、前記中間層を次回の分離再生時に被分離再生樹脂の上部に配置した後、前記分離工程及び再生工程を行うことを特徴とする。
【００１４】
【作用】
特開昭５４−４１２７７号公報の方法においては、前回の分離再生工程で発生した中間樹脂を次回の分離再生に当り、脱塩塔内の被分離再生樹脂と混合して分離再生する際、次のような手順で行っている。
【００１５】
▲１▼  前回の分離再生工程で発生した中間樹脂をカチオン再生塔（カチオン交換樹脂の再生塔）に移送した後、脱塩塔内の被分離再生樹脂をカチオン再生塔に移送する。
【００１６】
▲２▼  カチオン再生塔内を逆洗して、アニオン交換樹脂の上層、中間樹脂の中間層及びカチオン交換樹脂の下層に分離させる。
【００１７】
▲３▼  上層のアニオン交換樹脂をアニオン再生塔（アニオン交換樹脂の再生塔）に移送して再生する。
【００１８】
▲４▼  カチオン再生塔内を再度逆洗して再分離し、上層の中間樹脂を中間樹脂槽に移送する。
【００１９】
▲５▼  カチオン再生塔内のカチオン交換樹脂を再生する。
【００２０】
即ち、従来においては、再生に要する時間を短縮するため、及び、カチオン再生塔における逆洗によりイオン交換樹脂を効果的に分離できるとの考えから、上述の如く、前回の分離再生時の中間樹脂をカチオン再生塔に移送した後、次回の被分離再生樹脂をカチオン再生塔に移送している。
【００２１】
従って、従来において、脱塩塔内の被分離再生樹脂は、カチオン再生塔に移送されて、前回の中間樹脂の上に配置されることとなる。
【００２２】
ところで、中間樹脂は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが混合された状態のものであり、従って、被分離再生樹脂と中間樹脂とをカチオン再生塔に移送した状態において、カチオン再生塔内の下部には、相当量のアニオン交換樹脂が中間樹脂中に混入して存在することとなる。
【００２３】
一方で、一般に、カチオン再生塔の集水ストレーナーは２０ｃｍ程度のピッチで設けられているため、樹脂を受け入れた後の逆洗分離工程において、特に下部の集水ストレーナー間では十分な逆洗水流が得られず、ここに存在する樹脂を十分に流動化させることができない。
【００２４】
その結果、従来の如く、中間樹脂上に被分離再生樹脂を配置すると、中間樹脂として移送されたアニオン交換樹脂が逆洗水流によりカチオン再生塔の上部に流動することなく、逆洗後もカチオン再生塔下部に残留する現象が発生する。通常の場合、従来においては、全アニオン交換樹脂量の０．８〜２％程度のアニオン交換樹脂が、カチオン再生塔内のカチオン交換樹脂に混入して逆再生されている。
【００２５】
これに対して、本発明の方法においては、前回の中間樹脂を被分離再生樹脂の上に配置するため、従来の如く、中間樹脂中のアニオン交換樹脂が再生塔下部に残留することなく、逆洗時には再生塔上部のみでアニオン交換樹脂が流動することとなる。このため、逆洗により、アニオン交換樹脂の上層、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との中間層及びカチオン交換樹脂の下層に効果的に分離することができ、カチオン交換樹脂中へのアニオン交換樹脂の混入及び混入したアニオン交換樹脂の逆再生は防止される。
【００２６】
このような本発明の方法によれば、逆再生樹脂量を従来の０．８〜２％から、０．３〜０．６％程度に大幅に低下させることができる。
【００２７】
【実施例】
以下、図面を参照して本発明を詳細に説明する。
【００２８】
図１は本発明のイオン交換樹脂の分離再生方法の一実施例方法を説明するコンデミの系統図であり、図中、１は脱塩塔、２はカチオン再生塔（カチオン交換樹脂の再生塔）、３はアニオン再生塔（アニオン交換樹脂の再生塔）、４は中間樹脂貯槽、１１〜２５の各符号は配管を示す。
【００２９】
図１の装置において、脱塩塔１内のイオン交換樹脂の再生に当っては、まず、配管１１，１２を経て、脱塩塔１内のイオン交換樹脂をカチオン再生塔２に移送した後、カチオン再生塔２に水を上向流通水して逆洗する。即ち、水を配管１３から１４，１５を経て、カチオン再生塔２に導入して逆洗する。逆洗排水は配管１７から排出させる。なお、１９は中間排出配管である。
【００３０】
逆洗により、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂が展開され、比重差でカチオン再生塔２内のイオン交換樹脂は、アニオン交換樹脂の上層と、中間樹脂の中間層とカチオン交換樹脂の下層とに分離される。
【００３１】
分離された３層のうち、上層のアニオン交換樹脂を配管２０，２１を経てアニオン再生塔３に移送する。即ち、水を配管１３，１４，１５を経てカチオン再生塔２に送り、アニオン交換樹脂を配管２０，２１より流出させる。この再生水は配管２２より排出される。
【００３２】
次に、上記と同様の逆洗操作を再び繰り返して行い、中間樹脂の上層（第１回目の逆洗時の中間層）とカチオン交換樹脂の下層とに再分離する。そして、上層の中間樹脂を配管２０，２３より中間樹脂貯槽４へ移送する。
【００３３】
アニオン交換樹脂及び中間樹脂を移送した後のカチオン再生塔２内は、実質的に、カチオン交換樹脂のみであるため常法に従って酸溶液で再生を行う。再生後のカチオン交換樹脂は配管１８より図示しないカチオン交換樹脂貯槽又は脱塩塔１に移送する。
【００３４】
一方、アニオン再生塔３内のアニオン交換樹脂は、配管２４よりアルカリ溶液を供給して常法に従って再生を行う。再生後のアニオン交換樹脂は、配管２２より図示しないアニオン交換樹脂貯槽又は脱塩塔１に移送する。
【００３５】
次の脱塩処理においては、脱塩塔１内に前回の再生で得られたアニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂と、必要に応じて新品のアニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を充填し、常法に従って脱塩処理を行う。脱塩処理により、イオン交換能が飽和に達して再生処理が必要となった場合には、この脱塩塔１内のイオン交換樹脂の再生を行う。
【００３６】
まず、脱塩塔１内のイオン交換樹脂をカチオン再生塔２に移送し、次いで、中間樹脂貯槽４内の、前回の分離再生で得られた中間樹脂を、配管２５，１２を経てカチオン再生塔２内に移送する。これにより、中間樹脂は、カチオン再生塔２内において、脱塩塔１から移送された被分離再生樹脂の上に配置される。
【００３７】
その後は、前回の分離再生操作と同様にして、逆洗による分離、アニオン交換樹脂の移送、逆洗による再分離、中間樹脂の移送を行い、アニオン再生塔内に移送されたアニオン交換樹脂及びカチオン再生塔内に残留するカチオン交換樹脂の再生を各々行って、分離再生を終了する。
【００３８】
なお、本発明において、イオン交換樹脂の分離、再生を行う塔については特に制限はなく、分離は脱塩塔で行っても良く、また、別途、分離再生塔を設けて行っても良い。更に、アニオン再生塔で分離を行うようにすることもできる。
【００３９】
脱塩塔で分離を行う場合には、上層をアニオン再生塔に移送し、中間層を中間樹脂貯槽に移送し、下層はそのまま脱塩塔に残すかカチオン再生塔に移送する。別途、分離再生塔を設けて分離を行う場合には、上層をアニオン再生塔に移送し、中間層を中間樹脂貯槽に移送し、下層をそのまま残留させる。いずれの場合においても、前回の分離再生で得られた中間樹脂層を、次回の分離再生まで待機させ、次回の被分離再生樹脂の上に配置するように、樹脂を移送すれば良い。分離した各層を塔から取出すには、上層及び中間層はそれぞれ上向流で塔頂から取り出し、下層は下降流で塔下部から取出すこともできるが、塔中間部に樹脂取出管を設け、上向流で樹脂層を展開して、各層の界面が樹脂取出管の位置にくるように上向流速を調節し、この状態で樹脂取出管に設けた弁を開くと、界面上の樹脂だけを取出すことができる。
【００４０】
なお、本発明において、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂の再生は常法に従って行うことができ、アニオン交換樹脂は２〜２０重量％の水酸化ナトリウム溶液等のアルカリ溶液で、また、カチオン交換樹脂は２〜１０重量％の硫酸又は塩酸等の酸溶液を通液して行い、その後押出し、水洗を行う。
【００４１】
以下に具体的な実施例及び比較例を挙げて本発明をより詳細に説明する。
【００４２】
実施例１
図１に示す方法に従って、脱塩塔内の混床式イオン交換樹脂の分離再生を行った。
【００４３】
なお、再生塔２，３はいずれも塔径２．３ｍφ、高さ５．７ｍの円柱状の塔である。脱塩塔１は塔径３．２ｍφ、高さ２．９ｍの円柱状の塔である。また、中間樹脂貯槽４は塔径１．０ｍφ、高さ２．０ｍの円柱状の塔である。
【００４４】
脱塩塔には、カチオン交換樹脂（三菱化成（株）製Ｄｉａｉｏｎ  ＰＫ２２８Ｇ）６．８ｍ3 とアニオン交換樹脂（三菱化成（株）製Ｄｉａｉｏｎ  ＰＡ３１２Ｌ）３．７ｍ3 とを充填した。
【００４５】
まず、脱塩塔１内のイオン交換樹脂の全量をカチオン再生塔２に導入し、上向流通水を行って、アニオン交換樹脂からなる上層と、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混在する中間層と、カチオン交換樹脂からなる下層とに分離した。そしてアニオンの上層をアニオン再生塔３に移送し、中間層を中間樹脂貯槽４に移送し、アニオン再生塔３ではアニオン交換樹脂の再生を行い、カチオン再生塔２ではカチオン交換樹脂の再生を行った。中間樹脂貯槽４に移送されたイオン交換樹脂は、アニオン交換樹脂０．６ｍ3 ，カチオン交換樹脂０．２ｍ3 であった。なお、この分離再生の方法及び条件は、後述の２回目の分離再生条件と同様である。
【００４６】
各再生塔２，３で再生されたカチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂を各々脱塩塔１に返送し、更に新しいカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを補充して脱塩処理を行った後、次のような操作で２回目の分離再生を行った。
【００４７】
まず、脱塩塔１内のイオン交換樹脂の全量をカチオン再生塔２に移送し、その後、中間樹脂貯槽４から前回の分離再生時に分離された中間層のイオン交換樹脂の全量をカチオン再生塔２内の被分離再生樹脂の上に移送した。
【００４８】
その後、まず、カチオン再生塔２に逆洗水をＬＶ＝１２ｍ／ｈで３０分間通水してアニオン交換樹脂の上層とカチオン交換樹脂の下層と、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混在する中間層とに分離した。引き続き、ＬＶ＝１２ｍ／ｈの上向流を３０分通水して、上層のアニオン交換樹脂をアニオン再生塔３に移送した。再びカチオン再生塔２に逆洗水をＬＶ＝２０ｍ／ｈで３０分間通水して再分離を行い、上層（中間層）のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混在する層と、下層のカチオン交換樹脂とに分離し、引き続き、ＬＶ＝２０ｍ／ｈの上向流を２０分通水して上層（中間層）のアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混在する層を中間樹脂貯槽４に移送した。
【００４９】
この移送後、カチオン再生塔２内にカチオン交換樹脂に混入して残留するアニオン交換樹脂量を測定した結果、約２２．３リットルであり、全アニオン交換樹脂量に対して０．６０％と著しく低く、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを効果的に分離できることが確認された。
【００５０】
比較例１
実施例１において、２回目の分離再生に当り、まず、１回目の分離再生で分離された中間樹脂貯槽４内の中間樹脂を、カチオン再生塔２に移送した後、この中間樹脂の上に脱塩塔１内の被分離再生樹脂を配置して逆洗による分離、上層のアニオン交換樹脂の移送、逆洗による再分離、上層（中間層）の中間樹脂の移送を行ったこと以外は同様にして分離再生を行った。
【００５１】
その結果、カチオン再生塔２内にカチオン交換樹脂に混入して残留するアニオン交換樹脂量は約３２．４リットルであり、全アニオン交換樹脂量に対して０．８７％と、実施例１に比べて残留率が高かった。
【００５２】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明のイオン交換樹脂の分離再生方法によれば、コンデミの脱塩塔等の混床式イオン交換装置のイオン交換樹脂を再生するに当り、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との分離性を改善して、効果的な再生処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン交換樹脂の分離再生方法の一実施例方法を説明するコンデミの系統図である。
【符号の説明】
１  脱塩塔
２  カチオン再生塔
３  アニオン再生塔
４  中間樹脂貯槽
【図１】
0003543389.tif 000002