(57)【要約】【課題】懸濁物質を含有したイオン交換樹脂を分離塔内で分離する際、この懸濁物質の影響を排除して、アニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面を正しく検出できるイオン交換樹脂の分離方法および分離装置を提供する。【解決手段】アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを含むイオン交換樹脂を分離塔に充填し、該分離塔に逆洗水を供給してアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層とに分離するに際し、前記分離塔に前記イオン交換樹脂を充填するに先立ち、前記分離塔に設けられた前記アニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面を光学的に検出するセンサ部よりも上方の位置まで、予め該分離塔に水を充填しておく。【選択図】　　　図１
2004113951.tif 000002
【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を含むイオン交換樹脂を分離塔に充填し、該分離塔に逆洗水を供給してアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層とに分離するに際し、
前記分離塔に前記イオン交換樹脂を充填するに先立ち、前記分離塔に設けられた前記アニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面を光学的に検出するセンサ部よりも上方の位置まで、予め該分離塔に水を充填しておくことを特徴とするイオン交換樹脂の分離方法。
【請求項２】
前記センサ部は、前記分離塔の壁面に設けられた覗き窓、または前記分離塔の内側に組み込まれて該分離塔内を撮像する光学センサからなる請求項１に記載のイオン交換樹脂の分離方法。
【請求項３】
前記分離塔内に予め充填される水の液面高さは、前記分離塔に供給する逆洗水の水量を調節して設定されるものである請求項１に記載のイオン交換樹脂の分離方法。
【請求項４】
アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを含むイオン交換樹脂が充填される分離塔と、
この分離塔に逆洗水を供給して前記イオン交換樹脂をアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層とに分離させる逆洗水供給手段と、
前記分離塔に設けられて該分離塔内をその側方から視野して前記アニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面を光学的に検出するためのセンサ部と、
このセンサ部の上方まで前記分離塔に水が満たされているときに該分離塔への前記イオン交換樹脂の充填を許可する充填制御手段と
を具備したことを特徴とするイオン交換樹脂の分離装置。
【請求項５】
前記センサ部は、前記分離塔の壁面に設けられた覗き窓、または前記分離塔の内側に組み込まれて該分離塔内を撮像する光学センサからなる請求項４に記載のイオン交換樹脂の分離装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、分離塔に充填されたイオン交換樹脂をアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層とに分離するに適したイオン交換樹脂の分離方法および分離装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
復水を回収して再利用する場合、復水中に含まれる懸濁物質または溶解性物質を除去する必要がある。このような復水処理には、例えばカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂（イオン交換樹脂）が充填された脱塩塔がよく用いられている。この脱塩塔に充填されたイオン交換樹脂は、数日から１週間程度を周期とした再生処理が必要である。
【０００３】
この混合樹脂を再生処理するには、予めカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とに分離する必要がある。この場合、分離塔内において分離させたアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面を把握することが重要である。そこで、発明者らは先にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との色の差（階調差）を利用したイオン交換樹脂の界面検出方法および検出手段を提案した（特許文献１を参照）。
【０００４】
この界面検出方法は、まず分離塔の側壁面に設けた撮像手段により得られた画素データを画素毎に分解して、基準となるイオン交換樹脂の階調データと比較する。次に画素毎にイオン交換樹脂の階調差分データを生成する。そして、これらの階調差分データが全画素に占める割合比を求めてアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層の境界面の位置を判定するものである。
【０００５】
或いは、イオン交換樹脂の色の違いによって界面を判定する方法もある（特許文献２を参照）。これは、アニオン交換樹脂が黄色または白色であるのに対して、カチオン交換樹脂が茶色または赤色であることに着目してその色差により界面を判定するものである。この特許文献２に開示された発明は、イオン交換樹脂層に投光し、この反射光を色判別センサからなる界面検出器で受光して、反射光の光量に応じて境界面を検出するように構成されたものである。
【０００６】
【特許文献１】
特願２００２−２６６６４６号
【特許文献２】
特許第２６２１５７５号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
これらのイオン交換樹脂層の界面検出方法は、分離塔の壁面に設けられた観測窓（覗き窓）を介して、分離塔の内部を光学センサ（例えば撮像素子、色判別センサ）で検出して、その検出データに基づきイオン交換樹脂層の界面を判定するものである。ちなみに、この観測窓は、例えば透光可能な窓ガラスを保持するフレームと共に、ボルト締めされて分離塔の側面に固着したものとして構成されている。
【０００８】
また、イオン交換樹脂の再生処理において、処理終了後は分離塔の内部を空にした状態で保管される。そして、脱塩塔に充填されているイオン交換樹脂の再生処理を行う場合、洗浄水と共に分離塔にイオン交換樹脂を移送する。このとき、イオン交換樹脂が分離塔の底部から送り込まれて、洗浄水の水位が除々に上昇していく。すると、液面の上昇と共に、分離塔の壁面に設けられた観測窓（覗き窓）の部位にその液面が通過していくことになる。
【０００９】
このとき、液面付近の懸濁物質が観測窓に付着する現象が生じる。このため分離塔内でイオン交換樹脂を分離する際、観測窓に付着した懸濁物質により分離塔の内部の視野が妨げられるため、イオン交換樹脂層の界面を光学センサで検出できなくなるという問題があった。
また、この覗き窓に汚れが付着すると、分離塔内の逆洗水だけでは完全に清浄化することができず、次回の分離処理を行う前に手作業で覗き窓を清浄しなければならないという問題もあった。
【００１０】
或いは、分離塔の内側に組み込まれた光学センサによりイオン交換樹脂層の界面を検出する場合であっても、上述した理由により光学センサに懸濁物質が付着する。このため脂層の界面が検出できなくなるという問題があった。
本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、その目的は、懸濁物質を含有したイオン交換樹脂を分離塔内で分離する際、この懸濁物質の影響を排除して、アニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面を正しく検出することのできるイオン交換樹脂の分離方法および分離装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するため、請求項１に係るイオン交換樹脂の分離方法は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを含むイオン交換樹脂を分離塔に充填し、該分離塔に逆洗水を供給してアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層とに分離するとき、前記分離塔に前記イオン交換樹脂を充填するに先立ち、前記分離塔に設けられた前記アニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面を光学的に検出するセンサ部よりも上方の位置まで、予め該分離塔に水を充填しておくことを特徴とする。
【００１２】
このイオン交換樹脂の分離方法に用いるセンサ部は、前記分離塔の壁面に設けられた覗き窓、または前記分離塔の内側に組み込まれて該分離塔内を撮像する光学センサから構成される。また、前記分離塔内に予め充填される水の液面の高さは、前記分離塔に供給する逆洗水の水量を調節して設定される。
このため、分離塔内の水の液面の高さは、センサ部よりも上方に位置することになり、液面に浮上している懸濁物質が覗き窓または光学センサに付着することがない。
【００１３】
また、請求項４に記載するイオン交換樹脂の分離方法によれば、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを含むイオン交換樹脂が充填される分離塔と、この分離塔に逆洗水を供給して前記イオン交換樹脂をアニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層とに分離させる逆洗水供給手段と、前記分離塔に設けられて該分離塔内をその側方から視野して前記アニオン交換樹脂層とカチオン交換樹脂層との界面を光学的に検出するためのセンサ部と、このセンサ部の上方まで前記分離塔に水が満たされているときに該分離塔への前記イオン交換樹脂の充填を許可する充填制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１４】
このセンサ部は、前記分離塔の壁面に設けられた覗き窓、または前記分離塔の内側に組み込まれて、この分離塔内を撮像する光学センサから構成されるものである。
したがって、本発明によれば懸濁物質を多く含有したアニオン交換樹脂およびカチオン交換樹脂が混合されたイオン交換樹脂の分離を行う場合であっても、その界面を光学的に検出することが可能なイオン交換樹脂の分離方法および分離装置を提供できる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明に係るイオン交換樹脂の分離方法および分離装置について説明する。
図１は、本発明に係るイオン交換樹脂の分離装置を用いた発電所用復水脱塩装置の一例を示す概略構成図である。この復水脱塩装置は、復水に含まれる塩分（海水）を除去する脱塩塔１０を備えている。この脱塩塔１０内には、復水に含まれる塩分を除去するイオン交換樹脂１が充填されている。このイオン交換樹脂１は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合樹脂からなっている。尚、脱塩塔１０の下部には、例えばプラント構成材料から発生する腐食生成物等の不純物を脱塩塔１０で脱塩処理された復水中から除去するストレーナ１１が接続されている。
【００１６】
このようなアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを混合させた脱塩塔１０にあっては、定期的にイオン交換樹脂１の再生を行う必要がある。このため、脱塩塔１０充填されたカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを分離する分離塔２０が脱塩塔１０に接続されている。
この分離塔２０の下部には、流量調整弁２１を有する給水管２２が接続されている。そして、分離塔２０内に供給する逆洗水の流量を流量調整弁２１で調整することで、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との比重差を利用してこれらの交換樹脂が二層に分離される。
【００１７】
具体的には逆洗水の供給によりアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが分離塔２０内を流動する。そして、比重の小さなアニオン交換樹脂が分離塔２０の上部にアニオン交換樹脂層２として、一方、比重の大きなカチオン交換樹脂が分離塔２０の下部にカチオン交換樹脂層３として分離される。また、分離塔２０の略中央部には、二層に分離された交換樹脂のうち、比重の小さなアニオン交換樹脂を取出してアニオン交換樹脂再生塔４０に移送するコレクタ２３が設けられている。
【００１８】
また分離塔２０の側壁面には、前記コレクタ２３が配置されている高さ位置に相応して分離塔２０内の状態を観測する観測窓２４（覗き窓）が設けられている（図２）。この観測窓２４は、イオン交換樹脂の分離状態（境界面）を外部から観測可能とするものである。そして、観測窓２４には、この観測窓２４を介してイオン交換樹脂１の分離状況を観測する光学センサ２５が取り付けられている。
【００１９】
この光学センサ２５は、分離塔２０に配置されたコレクタ２３の周辺部位を撮像範囲として、この撮像範囲の略中央部にコレクタ２３を視野するよう観測窓２４に取り付けられている。また、光学センサ２５は、例えばＣＣＤカメラまたはＣＭＯＳセンサ等が用いられる。そして、光学センサ２５によって撮像されたデータは、界面検出装置３０に送られる。界面検出装置３０は、この撮像されたデータに基づき流量調整弁２１を調整することでイオン交換樹脂の分離を行う。
【００２０】
このように構成されたイオン交換樹脂の分離装置において、本発明が特徴とするところは、分離塔２０にイオン交換樹脂を充填するに先立ち、アニオン交換樹脂層２とカチオン交換樹脂層３との界面を光学的に検出する光学センサ２５の視野範囲よりも上方の位置まで、予め該分離塔２０に洗浄水を充填しておく点にある。
【００２１】
より具体的に本発明に係る復水脱塩装置におけるイオン交換樹脂の分離方法を図３に示すフローチャートを用いて詳細に説明する。
先ず脱塩塔１０でアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合されたイオン交換樹脂に含まれる不純物を除去する水洗浄が行われる（ステップＳ１）。次いで界面検出装置３０が、分離塔下部に設けられた流量調整弁２１を開き逆洗水を分離塔２０に注入する（ステップＳ２）。この逆洗水は、その水面が分離塔２０に取り付けられた観測窓（覗き窓）２４の上方になるまで界面検出装置３０により注入される（ステップＳ３）。詳しくは、界面検出装置３０が流量調整弁２１を開き、観測窓２４に取り付けられた光学センサ２５の視野範囲の上方に逆洗水の水面が位置するよう分離塔２０に逆洗水を注入する。
【００２２】
そして、逆洗水の水面が観測窓２４の上方になるまで注入された時点で、脱塩塔１０内のイオン交換樹脂を分離塔２０に移送する（ステップＳ４）。次に分離塔２０に移送されたイオン交換樹脂１を、アニオン交換樹脂層２とカチオン交換樹脂槽３とに分離するため、界面検出装置３０が分離塔２０の下部に設けられた流量調整弁２１を開き、逆洗水を注入する（ステップＳ５）。すると、この逆洗水の流速によってイオン交換樹脂１がアニオン交換樹脂層２とカチオン交換樹脂層３との二層に分離される（ステップＳ６）。
【００２３】
このようにして分離されたイオン交換樹脂のうち、アニオン交換樹脂だけをコレクタ２３を介して取出してアニオン交換樹脂再生塔４０に移送する（ステップＳ７）。すると分離塔２０にはカチオン交換樹脂だけが残ることになるので、分離塔２０およびアニオン交換樹脂再生塔４０に薬液を注入して再生処理を行う（ステップＳ８）。
【００２４】
この再生処理が終了すると、分離塔２０とアニオン交換樹脂再生塔４０に洗浄水を注入して再生に用いた薬液の除去を行う（ステップＳ９）。このような一連の再生処理が完了したカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂は、樹脂貯槽５０に移送されて貯蔵される（ステップＳ１０）。
そして、樹脂貯槽５０に貯留されたイオン交換樹脂は、必要に応じて脱塩塔１０移送され再使用される（ステップＳ１１）。
【００２５】
かくして、上述したイオン交換樹脂の分離方法によれば、イオン交換樹脂を分離塔２０に充填するに先立ち、ステップＳ２、Ｓ３で分離塔２０に設けられた光学センサ２５の視野範囲よりも上方の位置まで、分離塔２０に予め逆洗水を充填しているのでイオン交換樹脂に付着または混在している懸濁物質が、観測窓２４に取り付けた光学センサ２５の視野範囲に付着することがない。
【００２６】
また、観測窓２４に取り付けた光学センサ２５の視野範囲に懸濁物質が付着しないので、従来、イオン交換樹脂の分離処理前後に行っていた観測窓２４の清掃作業が不要となる。更にイオン交換樹脂移送時に観測窓２４に付着する懸濁物質がないため、精度の高いイオン交換樹脂層の界面検出を行うことが可能となる。
特に発電所起動時は、復水に鉄成分（錆等）が多く含まれている。このため、発電所起動時に復水の脱塩処理を行ったイオン交換樹脂には、この鉄製分が大量に含まれることになる。従来のイオン交換樹脂の分離装置において、この鉄成分が多く含まれるイオン交換樹脂を分離塔２０に注入すると、この鉄成分が観測窓２４に付着するので光学センサ２５による分離塔内部のイオン交換樹脂の検出を妨げる要因となっていた。また、この観測窓２４に付着した鉄成分はカチオン交換樹脂の色（茶色または赤色）と似ているため、界面を誤検出する原因にもなっていた。
【００２７】
これに対して、本発明のイオン交換樹脂の分離方法によればイオン交換樹脂を分離塔２０に充填するに先立ち、ステップＳ２、Ｓ３で分離塔２０に設けられた光学センサ２５の視野範囲よりも上方の位置まで、分離塔２０に予め逆洗水を充填しているので、観測窓２４にこの鉄成分が付着するのを防止することが可能である。したがって、懸濁物質が多く含まれるイオン交換樹脂の分離を行う上で極めて効果的である。
【００２８】
また、上述した実施形態では、イオン交換樹脂に付着または混在している懸濁物質が、分離塔２０の側面に設けられた観測窓２４に付着するのを防止したものとしているが、例えば観測窓２４を介すことなく、特に図示しないが分離塔２０の内側に光学センサを組み込んでイオン交換樹脂の境界面を検出する方法であってもよい。この場合は、イオン交換樹脂の分離に先立って分離塔２０に注水を行い、光学センサの視野範囲より上方まで洗浄水を注入すれば、この光学センサに懸濁物質が付着するのを防ぐことができる。このため、精度の高いイオン交換樹脂層の界面検出を行うことが可能となる。
【００２９】
尚、上述した実施形態ではイオン交換樹脂を分離塔２０へ移送する前に、分離塔２０に注水していたが、再生処理が終わったイオン交換樹脂を樹脂貯槽５０へ移送した後に分離塔２０に洗浄水を注入しても観測窓２４の部位を予め逆洗水で満たしているので同様の効果を得ることができる。
このように本発明は上述した実施形態のとらわれることなく、その主旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のイオン交換樹脂の分離方法および分離装置によれば、イオン交換樹脂に付着または混在している懸濁物質がイオン交換樹脂層の界面を検出する観測窓あるいは分離塔の内側に組み込まれた光学センサに付着することがない。このため、イオン交換樹脂を分離する際、高い精度を維持しつつイオン交換樹脂層の界面検出を行うことが可能となる。更に、観測窓あるいは光学センサを再生の都度洗浄する必要がなく、メンテナンス性の向上を図ることができる。
【００３１】
特に懸濁物質を多く含有しているイオン交換樹脂の分離・再生処理に効果的である等の実用上多大なる効果が奏せられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るイオン交換樹脂の分離装置の概略構成を示す図。
【図２】本発明の一実施形態に係るイオン交換樹脂の分離装置の主要部を示す図。
【図３】本発明の一実施形態に係るイオン交換樹脂の分離方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
１０　　　脱塩塔
２０　　　分離塔
２１　　　流量調整弁
２２　　　給水管
２３　　　コレクタ
２４　　　観測窓
２５　　　光学センサ
３０　　　界面検出装置
４０　　　アニオン交換樹脂再生塔
５０　　　樹脂貯槽
【図１】
2004113951.tif 000003
【図２】
2004113951.tif 000004
【図３】
2004113951.tif 000005