(57)【要約】【課題】復水脱塩装置の処理水中の有機性不純物を低減して処理水の水質を向上させることができ、ひいては原子炉や蒸気発生器、ボイラにおける腐食やスケールの発生を抑制でき、かつ、海水漏洩時の通水可能時間を確保できる復水脱塩装置およびその装置へのイオン交換樹脂の充填方法を提供する。【解決手段】脱塩塔内に、イオン交換樹脂の再生設備より移送されたカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂Ａからなる上側イオン交換樹脂層と、前記再生設備より前記混合樹脂Ａとは別に移送された前記混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂Ｂからなる下側イオン交換樹脂層の、互いに異なる上下２層のイオン交換樹脂層が形成されている復水脱塩装置、およびその装置へのイオン交換樹脂の充填方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脱塩塔内に、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂Ａからなる上側イオン交換樹脂層と、前記混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂Ｂからなる下側イオン交換樹脂層の、互いに異なる上下２層のイオン交換樹脂層が形成されていることを特徴とする復水脱塩装置。
【請求項２】
脱塩塔内に、イオン交換樹脂の再生設備より移送されたカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂Ａからなる上側イオン交換樹脂層と、前記再生設備より前記混合樹脂Ａとは別に移送された前記混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂Ｂからなる下側イオン交換樹脂層の、互いに異なる上下２層のイオン交換樹脂層が形成されていることを特徴とする復水脱塩装置。
【請求項３】
前記混合樹脂Ｂ中のカチオン交換樹脂の割合が体積率で３０％以下とされている、請求項１または２の復水脱塩装置。
【請求項４】
前記混合樹脂Ｂ中のカチオン交換樹脂の割合が体積率で１０％以上とされている、請求項１〜３のいずれかに記載の復水脱塩装置。
【請求項５】
前記混合樹脂Ｂの脱塩塔内における樹脂層高が、少なくとも５０ｍｍ以上とされている、請求項１〜４のいずれかに記載の復水脱塩装置。
【請求項６】
復水脱塩装置におけるイオン交換樹脂の再生設備より脱塩塔内へイオン交換樹脂を充填する方法において、前記再生設備にてあらかじめ混合したアニオン交換樹脂の一部およびカチオン交換樹脂の一部を前記脱塩塔へ移送して脱塩塔内に混合樹脂層Ｂを形成し、次いで前記再生設備より、前記再生設備にてあらかじめ混合した残余のイオン交換樹脂を移送することにより、脱塩塔内に混合樹脂層Ａを形成することを特徴とする、復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法。
【請求項７】
前記混合樹脂層Ｂを形成した後に脱塩塔内で該樹脂層を混合する、請求項６の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法。
【請求項８】
復水脱塩装置におけるイオン交換樹脂の再生設備より脱塩塔内へイオン交換樹脂を充填する方法において、前記再生設備からアニオン交換樹脂の一部およびカチオン交換樹脂の一部を上記脱塩塔へ移送し、脱塩塔内で混合して混合樹脂層Ｂを形成し、次いで前記再生設備より、あらかじめ前記再生設備にて混合した残余のイオン交換樹脂を移送することにより、脱塩塔内に混合樹脂層Ａを形成することを特徴とする、復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法。
【請求項９】
前記脱塩塔内に移送されるイオン交換樹脂は、前記再生設備にあらかじめ充填された新品のイオン交換樹脂である、請求項６〜８のいずれかに記載の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法。
【請求項１０】
前記脱塩塔内に移送されるイオン交換樹脂は、前記再生設備にて薬品再生などの回生により有機性不純物の吸着能力を回復させた樹脂である、請求項６〜８のいずれかに記載の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法。
【請求項１１】
前記混合樹脂Ｂ中のカチオン交換樹脂の割合を体積率で３０％以下とする、請求項６〜１０のいずれかに記載の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法。
【請求項１２】
前記混合樹脂Ｂ中のカチオン交換樹脂の割合を体積率で１０％以上とする、請求項６〜１１のいずれかに記載の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法。
【請求項１３】
前記混合樹脂Ｂの脱塩塔内における樹脂層高を、少なくとも５０ｍｍ以上とする、請求項６〜１２のいずれかに記載の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所、原子力発電所等発電分野での復水脱塩装置およびその復水脱塩装置の脱塩塔へのイオン交換樹脂の充填方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所あるいは原子力発電所等の発電分野では、発電タービンを駆動させた後の蒸気を冷却して復水とし、この復水を加熱して再び蒸気とするサイクルをくり返して発電している。このため、復水はボイラー、蒸気発生器、原子炉等の腐食防止や放射能低減の観点から高度に浄化する必要があり、混床式復水脱塩装置、粉末イオン交換樹脂フィルター、中空糸フィルター等の浄化装置が単独あるいは組み合わせて採用されている。
【０００３】
上記の復水脱塩装置は、一般に強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂を混床状態で充填した複数の脱塩塔からなる通水系統と、復水脱塩装置にて使用したイオン交換樹脂の洗浄や薬品再生を行う再生設備からなる再生系統で構成されている。
【０００４】
上記の復水脱塩装置における復水の処理は通常下記のように行われる。すなわち、複数の復水脱塩装置に復水をそれぞれ並列に通水し、復水中に含まれる不純物イオンをイオン交換作用により除去し、また、酸化鉄等の金属酸化物は、濾過作用または物理吸着作用によって除去して、浄化された処理水を得るようにしている。
【０００５】
ＰＷＲ型（加圧水型）原子力発電所および火力発電所においては、プラント構成材の腐食を防止するため系統水中にアンモニアやヒドラジン、エタノールアミン等が注入されており、これらのイオンも脱塩塔のイオン交換樹脂に吸着されるため、通水に伴って脱塩塔のイオン交換容量は徐々に少なくなる。このため、復水を一定量処理した脱塩塔のイオン交換樹脂は、再生設備に移送して薬品再生を行い、イオン交換容量を回復させる。再生設備におけるイオン交換樹脂の再生工程は、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を分離する工程、エアスクラビングにより樹脂表面の金属酸化物を除去する工程、イオン交換樹脂に吸着したイオン不純物を薬品で除去する通薬工程、薬品を純水で洗浄する洗浄工程などからなる。再生設備にて再生されたイオン交換樹脂は再び混合され、脱塩塔に移送された後再び採水に入る。
【０００６】
一方、ＢＷＲ型（沸騰水型）原子力発電所においては、復水はイオン不純物をほとんど含まない中性水であるため薬品再生を行わない非再生運用が一般的であるが、一部のプラントでは主に樹脂からの金属不純物除去を目的として定期的な樹脂の洗浄や薬品再生を行っている。
【０００７】
上記の復水脱塩装置に要求される処理水質は、蒸気発生器、ボイラー、原子炉等の腐食傷害防止やスケール付着防止の観点から高純度化する傾向にあるが、近年特に、処理水中に含まれる有機性不純物であるポリスチレンスルホン酸（以下、ＰＳＳと略称することもある。）が問題となっている。
【０００８】
復水脱塩装置の処理水中には数種の有機性不純物が含まれていることが知られているが、ＰＳＳは脱塩塔のカチオン交換樹脂から溶出する有機性不純物である。ＰＳＳは、蒸気発生器、原子炉、ボイラー等の蒸気発生手段へ持ち込まれると、高温高圧下で分解されて硫酸となり、腐食やスケールの原因となるためその低減方法が検討されている。このため特許文献１により、アニオン交換樹脂層を塔の下部に形成することでＰＳＳを吸着除去する方法が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平９−２７６８６２号公報（特許請求の範囲）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、最近の検討により、従来の復水脱塩装置に比べて、上記特許文献１に記載されているようにアニオン交換樹脂層を脱塩塔内の下側に形成した場合には、処理水中のＰＳＳは低減するが、逆にアニオン交換樹脂からの有機性溶出物が増加することが判明した。アニオン交換樹脂からの有機性溶出物は、トリメチルアミン、ジメチルアミン、モノメチルアミン等の低分子有機性窒素化合物である。従来の復水脱塩装置の処理水でも有機性窒素化合物は検出されるが、アニオン交換樹脂を下側に形成した場合には約３倍の溶出量が検出された。有機性窒素化合物は、蒸気発生手段での高温高圧下で分解されて亜硝酸イオンや硝酸イオンを生成する。これらのイオンについては現状では明確な管理基準値はないが、復水の高純度化の観点から極力低減することが望ましい。
【００１１】
また、復水脱塩装置は、元々、復水器の破損による系統水中への海水の混入が起こった場合に、原子炉や蒸気発生器、ボイラーなどの蒸気発生手段にＮａイオン、Ｃｌイオンなどのイオン不純物が流入するのを防止する目的で設置されている。しかし、特許文献１に記載されている如くアニオン交換樹脂を脱塩塔内の下側に充填した場合には、脱塩塔のイオン交換容量が低下し、海水漏洩時の通水可能時間が設計条件を下回る場合があることが判明した。これは混合イオン交換樹脂の層の高さ（以下、「樹脂層高」ということもある。）がアニオン交換樹脂を下側に充填した分減ったためであると考えられる。
【００１２】
本発明の課題は、上記のような問題点に着目し、復水脱塩装置の処理水中の有機性不純物（ＰＳＳおよび有機性窒素化合物）を低減して処理水の水質を向上させることができ、ひいては原子炉や蒸気発生器、ボイラにおける腐食やスケールの発生を抑制でき、かつ、本来の設置目的である復水器海水漏洩時の通水可能時間を確保できる復水脱塩装置およびその装置へのイオン交換樹脂の充填方法を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
有機性不純物の処理水質中への漏洩防止対策について種々検討した結果、脱塩塔内下側のアニオン交換樹脂層内にカチオン交換樹脂を僅かに混合することにより、有機性窒素化合物の溶出量をカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合した従来レベルにまで低減でき、さらに混合するカチオン交換樹脂の割合を低くすることで脱塩塔出口からリークするＰＳＳ濃度を低いレベルに維持できることが判明した。
【００１４】
また、下側アニオン交換樹脂にカチオン交換樹脂を所定の割合で混入させることで、アニオン交換樹脂の単独の場合に比べて海水漏洩時の通水可能時間が効果的に伸びることを見出した。
【００１５】
本発明は上記知見に基づいてなされたもので、本発明に係る復水脱塩装置は、脱塩塔内に、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂Ａからなる上側イオン交換樹脂層と、前記混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂Ｂからなる下側イオン交換樹脂層の、互いに異なる上下２層のイオン交換樹脂層が形成されていることを特徴とするものからなる。
【００１６】
また、より具体的には、本発明に係る復水脱塩装置は、脱塩塔内に、イオン交換樹脂の再生設備より移送されたカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合樹脂Ａからなる上側イオン交換樹脂層と、前記再生設備より前記混合樹脂Ａとは別に移送された前記混合樹脂Ａよりもアニオン交換樹脂の比率が高い混合樹脂Ｂからなる下側イオン交換樹脂層の、互いに異なる上下２層のイオン交換樹脂層が形成されていることを特徴とするものからなる。
【００１７】
このような本発明に係る復水脱塩装置においては、混合樹脂層Ｂ中のカチオン交換樹脂の混合比が増加すると、復水脱塩装置の処理水中のＰＳＳ濃度も増加する。処理水中のＰＳＳ濃度は極力低く維持する必要があるため、混合樹脂層Ｂ中のカチオン交換樹脂の混入割合は低い方が望ましく、体積率で３０％以下とすることが好ましい。また、カチオン交換樹脂の混入割合が低すぎると、前述の如き下側アニオン交換樹脂にカチオン交換樹脂を混入させた効果が小さくなりすぎるため、混合樹脂Ｂ中のカチオン交換樹脂の割合は体積率で１０％以上とされていることが好ましい。より好ましくは、カチオン交換樹脂の割合は体積率で２０±５％程度の範囲内に設定される。
【００１８】
また、混合樹脂層Ｂの層高は、イオン交換容量確保の観点からは極力低い方が望ましいが、所望のＰＳＳ捕捉性能を得るためには最低限の樹脂層高が必要である。以上の条件を考慮し、混合樹脂層Ｂの脱塩塔内における樹脂層高としては、少なくとも５０ｍｍ以上とされていることが好ましい。
【００１９】
本発明に係る復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法は、復水脱塩装置におけるイオン交換樹脂の再生設備より脱塩塔内へイオン交換樹脂を充填する方法において、前記再生設備にてあらかじめ混合したアニオン交換樹脂の一部およびカチオン交換樹脂の一部を前記脱塩塔へ移送して脱塩塔内に混合樹脂層Ｂを形成し、次いで前記再生設備より、前記再生設備にてあらかじめ混合した残余のイオン交換樹脂を移送することにより、脱塩塔内に混合樹脂層Ａを形成することを特徴とする方法からなる。
【００２０】
この方法においては、再生設備より脱塩塔に混合樹脂を移送すると、混合樹脂の一部が分離して比較的比重の重いカチオン交換樹脂が脱塩塔下部に集中する場合がある。これを防ぐためには再生設備にてあらかじめ混合したアニオン交換樹脂の一部およびカチオン交換樹脂の一部を上記脱塩塔へ移送して混合樹脂層Ｂを形成した後に、脱塩塔内で該樹脂層を混合することができる。
【００２１】
また、本発明に係る復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法は、復水脱塩装置におけるイオン交換樹脂の再生設備より脱塩塔内へイオン交換樹脂を充填する方法において、前記再生設備からアニオン交換樹脂の一部およびカチオン交換樹脂の一部を上記脱塩塔へ移送し（つまり、あらかじめ積極的に混合することなく移送し）、脱塩塔内で混合して混合樹脂層Ｂを形成し、次いで前記再生設備より、あらかじめ前記再生設備にて混合した残余のイオン交換樹脂を移送することにより、脱塩塔内に混合樹脂層Ａを形成することを特徴とする方法からなる。
【００２２】
このような本発明に係る復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法においては、混合樹脂層Ｂを形成するイオン交換樹脂は、有機性不純物を吸着する能力が高い方が望ましいことは言うまでもない。ＰＳＳなどの有機性不純物を捕捉する能力は新品樹脂が最も優れているため、脱塩塔内に移送されるイオン交換樹脂、とくに混合樹脂層Ｂを形成する樹脂として新品樹脂を使用することにより有機性不純物濃度を低減することができる。とくに、ＢＷＲ型原子力発電所や一部の火力発電所では樹脂の再生を全く行わないか、再生の頻度を減らす運用を行っているため、このような方法が好適である。また同様に、脱塩塔内に移送されるイオン交換樹脂、とくに混合樹脂層Ｂを形成する樹脂として、薬品再生などの回生手段により有機性不純物の吸着能力を回復させた樹脂を使用することもできる。
【００２３】
この復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法においても、混合樹脂Ｂ中のカチオン交換樹脂の割合を体積率で３０％以下とすることが好ましく、また、混合樹脂Ｂ中のカチオン交換樹脂の割合を体積率で１０％以上とすることが好ましい。さらに、混合樹脂Ｂの脱塩塔内における樹脂層高を、少なくとも５０ｍｍ以上とすることが好ましい。
【００２４】
このように本発明に係る復水脱塩装置およびその装置へのイオン交換樹脂の充填方法においては、脱塩塔内下側のアニオン交換樹脂層内にカチオン交換樹脂を所定の割合で僅かに混合することにより、有機物の処理水質中への漏洩を効果的に抑制できるようになり、また、混合するカチオン交換樹脂の割合をこのように低くしておくことで、脱塩塔出口からリークするＰＳＳ濃度を低いレベルに維持することができる。さらに、このように下側アニオン交換樹脂にカチオン交換樹脂を所定の割合で混入させておくことにより、アニオン交換樹脂単独の場合に比べて海水漏洩時の通水可能時間を効果的に伸ばすことが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明について、望ましい実施の形態とともに、図面を参照しながら詳細に説明する。
復水脱塩装置の再生設備の構成および再生方式はプラントにより異なり、一塔で両イオン交換樹脂を再生する方式や、二塔に分離して再生する方式、あるいは分離面近傍の樹脂を抜き出す二塔分離方式などがある。また、プラントによっては、再生した樹脂を貯蔵する樹脂貯蔵タンクを有するプラントもある。以下に、本発明の実施態様を示すが、本発明はこの他の再生設備においても実施可能であり、本実施態様に限定されるものではない。
【００２６】
図１は、本発明の一実施態様に係る復水脱塩装置を示している。本実施態様ににおいては、復水脱塩装置１は、複数の脱塩塔２（図１では２塔のみ図示してある）と、これらの脱塩塔２内のイオン交換樹脂を再生する再生設備３とを備えている。各脱塩塔２の上部には復水器（図示せず）から送られてくる復水が流入する流入配管４が接続され、それぞれの下部には脱塩処理後の処理水が流出する流出配管５が接続されている。流入配管４から各脱塩塔２内へ流入した復水はそれぞれのイオン交換樹脂層６を下降流で通水され、通水の間にイオン交換樹脂により脱塩処理され、処理水が流出配管５から流出するようになっている。また、各脱塩塔２の流入配管４および流出配管５にはバルブ４Ａ、５Ａが取り付けられ、通水終点に達した脱塩塔２内のイオン交換樹脂を再生する時にその脱塩塔２のバルブ４Ａ、５Ａを閉じ、他の脱塩塔２から切り離すことができるようになっている。なお、各脱塩塔２は、等しい時間間隔で順に通水終点に達するように設定してある。
【００２７】
上記イオン交換樹脂層６は上下の２層から構成されている。上下層とも強酸性カチオン交換樹脂（以下、単に「カチオン交換樹脂」と称す）Ｃと強塩基性アニオン交換樹脂（以下、単に「アニオン交換樹脂」と称す）Ａを混合した混合イオン交換樹脂ＣＡで形成されている。通水終点に達したイオン交換樹脂層６のカチオン交換樹脂Ｃおよびアニオン交換樹脂Ａは再生設備３に移送して再生し、繰り返し使用するようにしている。
【００２８】
下層側の混合樹脂層６Ｂは、カチオン交換樹脂Ｃが体積率で１０〜３０％（好ましくは、２０±５％）となるように形成されている。上層側の混合樹脂層６Ａも同様に、カチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａの混合イオン交換樹脂ＣＡで形成されているが、この上層６Ａの場合は、従来と同一でカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａの混入率（割合）は、体積率で１：０．５〜１：２となるように形成されている。そして、下層６Ｂの樹脂層高は、脱塩塔２の下部の脱塩処理水の流出点から５０ｍｍ以上あればよい。
【００２９】
次に、本発明の復水脱塩装置へのイオン交換樹脂の充填方法を実施する場合の実施形態に関して図１を参照しながら説明する。なお、本実施形態ではイオン交換樹脂の移送を中心に説明するため、以下の説明では配管として樹脂移送配管のみを図示し、その他の給排水管および空気等を供給するガス配管等の付帯機器は図面から省略してある。図１に示す再生設備３は二塔再生方式の再生設備である。この再生設備３は、同図に示すように、１つの脱塩塔２内の全てのイオン交換樹脂を受け取ってカチオン交換樹脂Ｃを再生する第１再生塔（以下、「カチオン再生塔」と称す）７と、このカチオン再生塔７からアニオン交換樹脂Ａを受け取ってそれを再生する第２再生塔（以下、「アニオン再生塔」と称す）８と、両再生塔７、８において再生された各イオン交換樹脂を受け取って次の脱塩塔２が通水終点に達するまでの間両イオン交換樹脂を貯蔵する貯蔵タンク９とを備えて構成されている。
【００３０】
上記カチオン再生塔７は上記各脱塩塔２と第１樹脂移送配管１０を介して接続されている。第１樹脂移送配管１０は一方が各脱塩塔２の下部に接続され、他方がカチオン再生塔７の上部に接続されている。そして、脱塩塔２からカチオン再生塔７へイオン交換樹脂を移送する場合には、第１樹脂移送配管１０のバルブ１０Ａを開き、各脱塩塔２内に供給される脱塩水等の水および空気等のガスにより第１樹脂移送配管１０を介してイオン交換樹脂をカチオン再生塔７内へ移送するようにしてある。また、カチオン再生塔７内には塩酸や硫酸等の酸再生剤を供給するディストリビュータ７Ａが配設されている。
【００３１】
従って、このカチオン再生塔７においてカチオン交換樹脂Ｃを再生する場合には以下のようにして行う。即ち、カチオン再生塔７内では脱塩塔２から移送されたイオン交換樹脂を逆洗操作によりカチオン交換樹脂Ｃを下層にアニオン交換樹脂Ａを上層に分離する。その後、アニオン交換樹脂Ａを後述のようにアニオン再生塔８へ移送した後、ディストリビュータ７Ａから酸再生剤を供給すると共に再生廃水を塔下部の排水管（図示せず）から排出し、カチオン交換樹脂Ｃを再生する。再生後のカチオン交換樹脂Ｃは脱塩水等を用いて水洗して酸再生剤を洗い落とす。
【００３２】
上記アニオン再生塔８はカチオン再生塔７と第２樹脂移送配管１１を介して接続されている。第２樹脂移送配管１１は一方がカチオン再生塔７のほぼ中間部（分離後のアニオン交換樹脂Ａのみを移送できる位置）に接続され、他方がアニオン再生塔８の上部に接続されている。そして、カチオン再生塔７からアニオン再生塔８へアニオン交換樹脂Ａを移送する場合には、第２樹脂移送配管１１のバルブ１１Ａを開き、カチオン再生塔７内に供給される脱塩水等の水および空気等のガスにより第２樹脂移送配管１１を介してアニオン交換樹脂Ａをアニオン再生塔８内へ移送するようにしてある。また、アニオン再生塔８内には水酸化ナトリウム等のアルカリ再生剤（本実施形態および以下の実施形態では水酸化ナトリウムを使用することとする）を供給するディストリビュータ８Ａが配設されている。
【００３３】
従って、このアニオン再生塔８においてアニオン交換樹脂Ａを再生する場合には、ディストリビュータ８Ａからアルカリ再生剤を供給すると共に廃水を塔下部の排水管（図示せず）から排出し、アニオン交換樹脂Ａを再生し、その後アニオン交換樹脂Ａを脱塩水等を用いて水洗して水酸化ナトリウムを洗い落とす。
【００３４】
上記貯蔵タンク９はカチオン再生塔７およびアニオン再生塔８と第３樹脂移送配管１２を介してそれぞれ接続されている。第３樹脂移送配管１２は一方がカチオン再生塔７とアニオン再生塔８に達するように分岐し、各分岐端が両再生塔７、８の下部にそれぞれ接続され、他方が貯蔵タンク９の上部に接続されている。そして、カチオン再生塔７およびアニオン再生塔８から貯蔵タンク９へカチオン交換樹脂Ｃおよびアニオン交換樹脂Ａをそれぞれ移送する場合には、第３樹脂移送配管１２のバルブ１２Ａおよび１２Ｂをそれぞれ開き、各再生塔７、８内に供給される脱塩水等の水および空気等のガスによりカチオン交換樹脂Ｃおよびアニオン交換樹脂Ａを第３樹脂移送配管１２を介して貯蔵タンク９内へそれぞれ移送するようにしてある。
【００３５】
また、貯蔵タンク９は、各脱塩塔２と第４樹脂移送配管１３を介して接続されている。第４樹脂移送配管１３は一方が貯蔵タンク９の下部に接続され、他方側が各脱塩塔２に達するように分岐し、各分岐端が各脱塩塔２の上部にそれぞれ接続されている。また、貯蔵タンク９内ではカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａを混合して混合イオン交換樹脂ＣＡを調整するようにしてある。貯蔵タンク９内の混合イオン交換樹脂ＣＡはその内部に供給される脱塩水等の水および空気等のガスを用いて第４樹脂移送配管１３を介して空の脱塩塔２へ移送するようにしてある。
【００３６】
さらに、本実施態様では、アニオン再生塔８と各脱塩塔２が第５樹脂移送配管（アニオン交換樹脂用樹脂移送管）１４を介してそれぞれ接続されている。第５樹脂移送配管１４は、一方が第３樹脂移送配管１２のバルブ１２Ｂの上流側に接続され、他方が第４樹脂移送配管１３に接続されて各脱塩塔２へと連結され、第５樹脂移送配管１４を介してアニオン再生塔８内のアニオン交換樹脂Ａを単独で各脱塩塔２内へ直接移送できるようにしてある。また、カチオン再生塔７内のカチオン交換樹脂はバルブ１２Ａ、バルブ１２Ｂ、バルブ１４Ａおよび第５樹脂移送配管１４を介して各脱塩塔２と連結されて、カチオン交換樹脂を単独で各脱塩塔２内へ直接移送できるようにしてある。従って、第５樹脂移送配管１４を介してアニオン再生塔８内のアニオン交換樹脂Ａおよびカチオン再生塔７内のカチオン交換樹脂Ｃを脱塩塔２内へ移送し、脱塩塔２内にアニオン交換樹脂Ａとカチオン交換樹脂からなる混合イオン交換樹脂層６の下層６Ｂを形成することができるようにしてある。
【００３７】
次に、上記再生設備３を用いて通水終点に達した脱塩塔２内のイオン交換樹脂を再生し、再生後のイオン交換樹脂を脱塩塔２内へ充填する方法の一実施態様について図１を参照しながら説明する。例えば図１の右側に示す脱塩塔２が通水終点に達した時には、そのイオン交換樹脂を再生する。それにはまず、バルブ１０Ａを開き、第１樹脂移送配管１０を介して脱塩塔２内の全てのイオン交換樹脂をカチオン再生塔７へ移送する。なお、イオン交換樹脂の移送が終了し、空になった上記脱塩塔２には、後述のような方法で予め再生されて貯留されているアニオン再生塔８内の混合イオン交換樹脂ＣＡと貯蔵タンク９内の混合イオン交換樹脂ＣＡとを後述のようにして移送して充填し、再び復水の通水を行う。イオン交換樹脂を脱塩塔２から移送した後、カチオン再生塔７内では逆洗によりアニオン交換樹脂Ａを上層に、カチオン交換樹脂Ｃを下層に分離する。次いで、バルブ１１Ａを開き、分離後のアニオン交換樹脂Ａを第２樹脂移送配管１１を介してアニオン再生塔８へ移送する。
【００３８】
その後、カチオン再生塔７ではディストリビュータ７Ａからカチオン再生塔７内に酸再生剤を供給し、カチオン交換樹脂Ｃを再生し、再生後のカチオン交換樹脂Ｃを洗浄して酸再生剤を洗い落とす。また、アニオン再生塔８ではディストリビュータ８Ａからアニオン再生塔８内にアルカリ再生剤を供給し、アニオン交換樹脂Ａを再生し、再生後のアニオン交換樹脂Ａを洗浄してアルカリ再生剤を洗い落とす。これらの操作を終えた後、カチオン再生塔７内のカチオン交換樹脂Ｃの一部を第３樹脂移送配管１２を介して貯蔵タンク９へ、また、アニオン再生塔８内のアニオン交換樹脂Ａも一部を残し第３樹脂移送配管１２を介して貯蔵タンク９へ移送する。次に、カチオン再生塔７内の残余のカチオン交換樹脂Ｃを第２樹脂移送管１１を介してアニオン再生塔８に移送して、アニオン再生塔８内の残余のアニオン交換樹脂Ａと混合して、混合イオン交換樹脂ＣＡとして調整する。また、貯蔵タンク９内では移送後のカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａを混合して混合イオン交換樹脂ＣＡとして調整し、それぞれ次の脱塩塔２（例えば図１の左側の脱塩塔）へ移送するまで混合イオン交換樹脂ＣＡとして貯蔵する。この間、適宜の間隔でそれぞれの混合イオン交換樹脂ＣＡを洗浄すると良い。
【００３９】
次の脱塩塔２が通水終点に達し、その脱塩塔２へ上述のようにして再生した再生済みのイオン交換樹脂を充填する場合には、その脱塩塔２内の使用済みのイオン交換樹脂を上述したように脱塩塔２からカチオン再生塔７へ取り出した後、まず、第４樹脂移送配管１３のバルブ１３Ｂおよび第５樹脂移送配管１４のバルブ１４Ａを開き、アニオン再生塔８内に残留させておいたカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａの混合イオン交換樹脂を第５樹脂移送配管１４および第４樹脂移送配管１３を介して脱塩塔２へ移送して充填し、予め脱塩塔２の下部に混合イオン交換樹脂ＣＡからなる下層６Ｂを形成しておく。引き続き、上記バルブ１４Ａを閉じ、第４樹脂移送配管１３の貯蔵タンク９側のバルブ１３Ａを開いて貯蔵タンク９内の全ての混合イオン交換樹脂ＣＡを第４樹脂移送配管１３を介して脱塩塔２へ移送し、混合イオン交換樹脂ＣＡを先に充填した下層の混合イオン交換樹脂ＣＡ層上に積層する。この結果、脱塩塔２内のイオン交換樹脂層６は、上層６Ａが混合イオン交換樹脂ＣＡにより形成され、下層６Ｂには上層とカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａの混入率の異なる（カチオン交換樹脂Ｃの割合のより低い）混合イオン交換樹脂ＣＡが形成され、本発明で規定した復水脱塩装置の脱塩塔が構成されることになる。
【００４０】
図２は、本発明の別の実施態様に係る復水脱塩装置の再生設備を示しており、二塔再生方式の再生設備２０を示している。この再生設備２０は、同図に示すように、アニオン再生塔２２内の再生済みのアニオン交換樹脂Ａを直接脱塩塔２へ移送する樹脂移送配管（図１における第５樹脂移送配管１４）が付設されておらず、カチオン再生塔２１のカチオン交換樹脂Ｃの全部とアニオン再生塔２２内のアニオン交換樹脂Ａの全てを第３樹脂移送配管１２を介して一旦貯蔵タンク２３内に移送するように構成されていると共に、貯蔵タンク２３のほぼ中間部（分離後のアニオン交換樹脂Ａのみを移送できる位置）にバルブ３０Ａを備えた第６樹脂移送配管３０（アニオン交換樹脂用樹脂移送配管）が接続されており、更にこの第６樹脂移送配管３０の一方が第４樹脂移送配管１３に接続されている以外は上記再生設備３と同様に構成されている。
【００４１】
図２に示す再生設備２０を用いてイオン交換樹脂を充填する方法について説明する。この方法の場合には、再生するまでの操作は上記再生設備３における操作と共通するため再生後の充填操作についてのみ説明する。この実施態様では、カチオン再生塔２１内で再生された再生後のカチオン交換樹脂Ｃのすべてをバルブ１２Ａ、第３樹脂移送配管１２を介してカチオン再生塔２１から貯蔵タンク２３へ移送すると共に、アニオン再生塔２２内で再生された再生後のアニオン交換樹脂Ａの全てをバルブ１２Ｂ、第３樹脂移送配管１２を介してアニオン再生塔２２から貯蔵タンク２３へ移送し、貯蔵タンク２３内に両イオン交換樹脂Ｃ、Ａを充填する。次いで、貯蔵タンク２３内でカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａを例えば空気吹き込みによる攪拌によって混合し、アニオン交換樹脂Ａに残留するＮａイオンを低減させる。この混合操作の後、貯蔵タンク２３内で逆洗により再度カチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａに分離する。分離後のイオン交換樹脂を脱塩塔２へ移送する方法としては、たとえば以下のような方法がある。
【００４２】
すなわち、貯蔵タンク２３内でイオン交換樹脂を分離した後、まず、アニオン交換樹脂Ａの一部をバルブ３０Ａ、第６樹脂移送配管３０および第４樹脂移送配管１３を介して貯蔵タンク２３から脱塩塔２へ移送して充填し、またカチオン交換樹脂の一部をバルブ１３Ａおよび第４樹脂移送配管１３を介して貯蔵タンク２３から脱塩塔２へ移送して充填し脱塩塔２内で混合して予め脱塩塔２の下部にカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａからなる下層６Ｂを形成しておく。次いで、バルブ１３Ａ、３０Ａを閉じ、貯蔵タンク２３内で分離後の残余のカチオン交換樹脂Ｃと分離後の残余のアニオン交換樹脂Ａを混合して混合イオン交換樹脂ＣＡを調整した後、バルブ１３Ａを開き、この混合イオン交換樹脂ＣＡをバルブ１３Ａおよび第４樹脂移送配管１３を介して貯蔵タンク２３から脱塩塔２へ移送して既に充填されている下層６Ｂ上に積層し、混合イオン交換樹脂ＣＡからなる上層６Ａを形成する。
【００４３】
また、図３は、本発明のさらに別の実施態様に係る復水脱塩装置の再生設備を示しており、一塔再生方式の再生設備を示している。つまり、この再生設備内には再生後のイオン交換樹脂の貯蔵タンクを有しない形式の再生設備４０を示している。この再生設備４０は、同図に示すように、一塔の再生塔４１を備えて構成されている。従って、再生塔４１内にはイオン交換樹脂層の上部にアルカリ再生剤を供給するディストリビュータ４１Ａとカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａの分離境界面付近に再生廃液を排出するコレクタ４２が配設されており、更に再生塔４１の下部には酸再生剤を供給する酸再生剤供給配管４３が配設されている。また、再生塔４１と脱塩塔は第１樹脂移送配管４４によって接続され、第１樹脂移送配管４４を介して通水終点に達したイオン交換樹脂を脱塩塔から再生塔４１へ移送するようにしてある。また、再生塔４１の下部と各脱塩塔の上部は第２樹脂移送配管４５によって接続され、第２樹脂移送配管４５を介して再生塔４１において再生されたイオン交換樹脂を再生塔４１から各脱塩塔へ移送するようにしてある。また、再生塔４１のほぼ中間部（カチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａの分離境界面付近）と各脱塩塔の上部は第３樹脂移送配管（アニオン交換樹脂用樹脂移送配管）４６を介して接続されている。なお、４５Ａ、４６Ａはバルブである。
【００４４】
次に、上記再生設備４０を用いて再生後のイオン交換樹脂を脱塩塔に充填する方法について説明する。なお、脱塩塔から再生塔４１へ移送されたイオン交換樹脂を再生する方法は従来と同様であるためその説明を省略する。イオン交換樹脂を脱塩塔に充填するにはまず、バルブ４６Ａを開き、再生操作により分離した再生塔４１内の上層のアニオン交換樹脂Ａの一部を第３樹脂移送配管４６を介して再生塔４１から脱塩塔へ移送し、また再生塔４１内の下層のカチオン交換樹脂Ｃの一部を脱塩塔に移送してあらかじめ脱塩塔の下部に混合イオン交換樹脂ＣＡからなる下層を形成しておく。そして、再生塔４１内で残余のカチオン交換樹脂Ｃと残余のアニオン交換樹脂Ａを混合し、次いで、バルブ４５Ａを開き、この混合イオン交換樹脂ＣＡを第２樹脂移送配管４５を介して再生塔４１から脱塩塔へ移送してあらかじめ形成した混合イオン交換樹脂ＣＡ上に積層し、混合イオン交換樹脂ＣＡからなる上層を形成してイオン交換樹脂層とする。
【００４５】
また、上述した方法では、まず再生塔４１内の分離した再生後のアニオン交換樹脂Ａを脱塩塔へ移送したが、以下に説明する方法の場合には、まず再生塔４１内の分離した再生後のカチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａをエアスクラビング操作等により混合し、この混合操作を行った後、再び、カチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａに分離することも可能である。その後の操作は上述した場合と同様である。尚、上述の例では再生設備内に貯蔵タンクを有しない場合の一塔再生方式の装置について説明したが、貯蔵タンクを有する一塔再生方式の場合は、再生塔で再生された両イオン交換樹脂を一旦貯蔵タンクに移送した後、この貯蔵タンク内で両イオン交換樹脂を分離し、しかる後に上述したように再生塔から脱塩塔へ樹脂を移送する場合と同様にして再生済みのイオン交換樹脂を貯蔵タンクから脱塩塔に移送すればよい。
【００４６】
また、本発明は、上記各実施態様に何等制限されるものではなく、カチオン交換樹脂Ｃとアニオン交換樹脂Ａの混入率の異なる２層の混合イオン交換樹脂層を確実に形成することができる方法および装置であれば、本発明で規定した要件を満たす限り本発明に包含される。
【００４７】
【実施例】
本発明に係る復水脱塩装置を用いた場合に、アニオン交換樹脂からの有機物の漏洩を抑制し、またカチオン交換樹脂からの有機物の漏出を防止することができること、および模擬海水を通水する海水リーク試験では下側アニオン交換樹脂層にカチオン交換樹脂を混入することで基準値に到達するまでの時間が増すことができることを確認し、下側アニオン交換樹脂内に混入する最適なカチオン交換樹脂割合を試験により見出したので、以下にその試験について説明する。
【００４８】
実施例１
本実施例では、新品のカチオン交換樹脂（”アンバージェット”（登録商標、以下同様）１００６：ローム＆ハース社製）と新品のアニオン交換樹脂（”アンバーライト”ＩＲＡ−９００ＣＰ）を表１に示した条件で各々のイオン交換樹脂を再生した後、内径２０ｍｍ、長さ１５００ｍｍのアクリル製カラムに、表２に示す条件で各試験区毎に上側と下側のイオン交換樹脂層の形成条件を変更し、表３に示した通水条件てカラムの入口より４５℃で純水を通水した。
【００４９】
カラム出口では、出口配管と紫外線照射装置およびイオンクロマトグラフィーが連続的に直接配管されて、シーケンス制御により自動的に硝酸イオンおよび硫酸イオンの測定を実施した。有機性イオンは紫外線照射後の硝酸イオンまたは硫酸イオンから紫外線照射前の硝酸イオンおよび硫酸イオンを引いた値とし、通水２４時間後の有機性イオンの濃度を用いて試験評価を行った。有機性硫酸イオンはＰＳＳを示し、有機性硝酸イオンは有機性窒素化合物を示す。
【００５０】
試験区１：表２に試験区１の樹脂層形成条件を示す。表１に示す再生条件で再生したイオン交換樹脂をアニオン交換樹脂７０ｍＬ（層高２００ｍｍ）を先にカラムに充填して、その上側に表２に示した樹脂層形成条件でカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を混合状態で層高６００ｍｍ充填して通水試験を実施した（全樹脂層高８００ｍｍ）。その結果を表４、図４に示した。
【００５１】
試験区２：本試験区では、試験区１で用いたものと同一のイオン交換樹脂を同一の条件で再生した後、試験区１で用いたものと同一のカラムにイオン交換樹脂を充填した。この際に表２の試験区２に示した樹脂層形成条件で下側アニオン交換樹脂中に体積比率（下側全量に対して）１０％のカチオン交換樹脂を混ぜて全量７０ｍＬ（層高２００ｍｍ）になるように充填し、その上側に表２の試験区２上側に示したカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合状態で層高６００ｍｍになるように充填して通水試験を実施した。その結果を表４、図４に示した。
【００５２】
試験区３：本試験区では、試験区２で用いたものと同一のイオン交換樹脂を同一の条件で再生した後、試験区２で用いたものと同一のカラムに同一の手順で同一の樹脂層高になるようにイオン交換樹脂を充填した。この際に本試験区では表２試験区３に示したごとく下側アニオン交換樹脂層にカチオン交換樹脂を体積比率（下側全量に対して）２０％の割合を混入して通水試験を実施した。その結果を表４、図４に示した。
【００５３】
試験区４：本試験区では、試験区２で用いたものと同一のイオン交換樹脂を同一の条件で再生した後、試験区２で用いたものと同一のカラムに同一の手順で同一の樹脂層高になるようにイオン交換樹脂を充填した。この際に本実施例では表２試験区３に示したごとく下側アニオン交換樹脂層内にに体積比率（下側全量に対して）３５％の割合になるようにカチオン樹脂を混入して通水試験を実施した。その結果を表４、図４に示した。
【００５４】
試験区５：本試験区では、試験区２で用いたものと同一のイオン交換樹脂を同一の条件で再生した後、試験区２で用いたものと同一のカラムに同一の手順で同一の樹脂層高になるようにイオン交換樹脂を充填した。この際に本実施例では表２試験区３に示したごとく下側アニオン交換樹脂層内にに体積比率（下側全量に対して）６５％の割合になるようにカチオン樹脂を混入して通水試験を実施した。その結果を表４、図４に示した。
【００５５】
表４及び図４に示した結果によれば、下側アニオン交換樹脂内にカチオン交換樹脂を１０％から３０％程度混入させることで、通水時におけるカチオン交換樹脂由来の有機性硫酸イオンおよびアニオン交換樹脂由来の有機性硝酸イオンリーク量が効果的に低減することが明らかとなった。とくに、２０±５％程度の混入領域で効果的に低減できることが明らかとなった。
【００５６】
実施例２
本実施例では、新品のカチオン交換樹脂（”アンバーライト”（登録商標、以下同様）ＩＲ１２０ＢＮ：ローム＆ハース社製）と新品のアニオン交換樹脂（”アンバーライト”ＩＲＡ−４００Ｔ）を表１に示した条件で各々のイオン交換樹脂を再生した後、内径２０ｍｍ、長さ１５００ｍｍのアクリル製カラムに、表５に示す条件で各試験区毎に上側と下側のイオン交換樹脂層の形成条件を変更し（全樹脂層高を８００ｍｍとし、下側層高を表６に示すように変更）、表６に示した通水条件て通水試験を行った。
【００５７】
試験区６〜８では、下側のアニオン交換樹脂層高を０〜２００ｍｍで変更した場合の海水リーク対応時間を試験した。結果を図５、表７に示した。下側アニオン交換樹脂の層高が増すに従い海水リーク対応時間が直線的に減少した。これは、上側の混合イオン交換樹脂層高が一定以上必要であることを示している。
【００５８】
試験区９〜１２では、下側アニオン交換樹脂層内にカチオン交換樹脂を混入した場合の海水リーク対応時間を試験した。結果を図６、表７に示した。混入カチオン交換樹脂の割合が増すに従い海水リーク対応時間が増加した。
【００５９】
実施例１、２の結果から下側アニオン交換樹脂内のカチオン交換樹脂の混入率は体積率で１０〜３０％が適当と考えられる。
【００６０】
【表１】
2004330154.tif 000003
【００６１】
【表２】
2004330154.tif 000004
【００６２】
【表３】
2004330154.tif 000005
【００６３】
【表４】
2004330154.tif 000006
【００６４】
【表５】
2004330154.tif 000007
【００６５】
【表６】
2004330154.tif 000008
【００６６】
【表７】
2004330154.tif 000009
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にによれば、復水脱塩装置のイオン交換樹脂から処理水中へ漏出する有機物を低減し、処理水の水質を向上させることができ、ひいては火力発電所のボイラ、沸騰水型原子力発電所の原子炉、加圧水型原子力発電所の蒸気発生器等の高温高圧系の構成部材の腐食を効果的に防止できる復水脱塩装置及び復水脱塩装置におけるイオン交換樹脂の充填方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施態様に係る復水脱塩装置の機器系統図である。
【図２】本発明の別の実施態様に係る復水脱塩装置の再生設備の機器系統図である。
【図３】本発明のさらに別の実施態様に係る復水脱塩装置の再生設備の機器系統図である。
【図４】カチオン交換樹脂の混入率と有機性イオン溶出性との関係図である。
【図５】下側樹脂層の層高と通水時間との関係図である。
【図６】カチオン交換樹脂の混入率と通水時間との関係図である。
【符号の説明】
１  復水脱塩装置
２  脱塩塔
３  再生設備
４  流入配管
４Ａ、５Ａ、１０Ａ、１１Ａ、１１Ｂ、１２Ａ、１２Ｂ、１３Ａ、１３Ｂ、１４Ａ  バルブ
５  流出配管
６  イオン交換樹脂層
６Ａ  上側樹脂層
６Ｂ  下側樹脂層
７  第１再生塔（カチオン再生塔）
７Ａ、８Ａ  ディストリビュータ
８  第２再生塔（アニオン再生塔）
９  貯蔵タンク
１０  第１樹脂移送配管
１１  第２樹脂移送配管
１２  第３樹脂移送配管
１３  第４樹脂移送配管
１４  第５樹脂移送配管
２０  再生設備
２１  カチオン再生塔
２２  アニオン再生塔
２３  貯蔵タンク
３０  第６樹脂移送配管
３０Ａ  バルブ
４０  再生設備
４１  再生塔
４１Ａ  ディストリビュータ
４２  コレクタ
４３  酸再生剤供給配管
４４  第１樹脂移送配管
４５  第２樹脂移送配管
４５Ａ、４６Ａ  バルブ
４６  第３樹脂移送配管
【図１】
2004330154.tif 000010
【図２】
2004330154.tif 000011
【図３】
2004330154.tif 000012
【図４】
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【図５】
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【図６】
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