(57)【要約】【課題】復水脱塩装置をアンモニア形で運用する場合、ＣＬイオンのピークが現れる現象を適切に防止して、従来の運転に比べより長期間にわたってアンモニアブレーク後の運転を継続でき、再生の頻度を大幅に低減して安定処理継続時間を延長できるとともに、再生剤の使用量低減等による復水処理の大幅なコスト低減が可能な、復水処理方法および装置を提供する。【解決手段】イオン交換樹脂を充填したアンモニア型復水脱塩装置の出口におけるＣＬイオンを監視し、ＣＬイオン濃度または／および濃度上昇傾向が予め定めた基準値以上に達した段階で採水を中止し、薬品再生することなく樹脂層を混合して再度通水を開始することを特徴とする復水処理方法、および装置。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換樹脂を充填したアンモニア型復水脱塩装置の出口におけるＣＬイオンを監視し、ＣＬイオン濃度または／および濃度上昇傾向が予め定めた基準値以上に達した段階で採水を中止し、薬品再生することなく樹脂層を混合して再度通水を開始することを特徴とする復水処理方法。
【請求項２】
前記混合の実施の判断基準となるＣＬイオン濃度の基準値を復水脱塩装置出口ＣＬイオン濃度で５ｎｇ／Ｌとする、請求項１の復水処理方法。
【請求項３】
前記混合の実施の判断基準となるＣＬイオンの濃度上昇傾向の基準値を、所定測定時間間隔での測定値の上昇幅で３ｎｇ／Ｌとする、請求項１または２の復水処理方法。
【請求項４】
所定復水処理時間以上経過した後、イオン交換樹脂を充填したアンモニア型復水脱塩装置の出口からＣＬイオンが漏洩する前に樹脂層の混合を定期的に行うことを特徴とする復水処理方法。
【請求項５】
所定復水処理時間を３０日とする、請求項４の復水処理方法。
【請求項６】
樹脂層の混合を復水脱塩塔で行う、請求項１〜５のいずれかに記載の復水処理方法。
【請求項７】
イオン交換樹脂を充填したアンモニア型復水脱塩装置の出口におけるＣＬイオンを監視する手段と、該監視手段により監視されたＣＬイオン濃度または／および濃度上昇傾向が予め定めた基準値以上に達したときに、採水を中止し、薬品再生することなく樹脂層を混合するための信号を発する手段を有することを特徴とする復水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、火力発電所や加圧水型原子力発電所（以下、ＰＷＲ型原子力発電所と言う。）におけるアンモニア型復水脱塩装置での復水処理方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
火力発電所あるいはＰＷＲ型原子力発電所では、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し発電するサイクルをくり返している。このため、復水は、ボイラーや蒸気発生器、原子炉等の腐食防止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されて採用されている。
【０００３】
上記復水脱塩装置は、通常、複数の復水脱塩塔（以下、単に脱塩塔と言うこともある。）からなる通水系統と、脱塩塔にて使用したイオン交換樹脂を再生する再生系統とからなり、このような脱塩塔では、一定水量を処理した段階で再生工程に入るようにしている。再生工程では例えば、充填されていたイオン交換樹脂をカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂に分離し、カチオン交換樹脂には塩酸もしくは硫酸を、アニオン交換樹脂には水酸化ナトリウムを通薬し、それぞれ不純物を脱着する。不純物を脱着した樹脂を脱塩塔に移送し、再び復水を通水して処理するようにしている。
【０００４】
また、火力発電所やＰＷＲ型原子力発電所では、通常、脱塩塔の後段より、腐食発生を制御するためにｐＨ調整剤として通常アンモニアイオンを、また脱酸素剤としてヒドラジニウムイオンを注入している。これら復水脱塩塔は、上記アンモニアおよびヒドラジンが復水脱塩塔から漏洩しない条件で採水する、いわゆるＨ−ＯＨ形運転が行われている。また、一部の火力発電所では、運転コスト削減の観点から、これらのイオンが脱塩塔出口から漏洩した状態でも復水の通水を継続する、いわゆるアンモニア形運用を行っている。アンモニア形運用においては、復水脱塩装置のイオン交換樹脂がアンモニアでブレークした後の通水期間が長いほど運転コストが低減できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のようなアンモニア形運用において、アンモニアでブレーク後の運転状態を長期間追跡調査した結果、以下のような問題があることが判明した。すなわち、上記のようなアンモニア型運用において、アンモニアブレーク後にある一定期間以上通水を継続すると、ＣＬイオンの漏洩ピークが現れる現象のあることが判明した。この現象は、これまではこのようなピークが現れる以前に再生工程に入っていたので、今まで把握されていなかった現象である。本現象は、復水中のイオン濃度が十分に低く、復水脱塩装置のイオン負荷がほとんどない状態でも発生することから、このピークの発生は、通水当初よりイオン交換樹脂中に含まれるＣＬイオンが、徐々に脱塩塔出口近傍の樹脂層中へと押し出されながら濃縮され、それが急激に漏洩して、ピーク形状が現れるものと推察される。イオン交換樹脂中の含有量にもよるが、現状の樹脂中のＣＬイオン含有レベルでは、上記ピークの最大値は１ｐｐｂ程度にまで達する場合もあるので、ボイラー、蒸気発生器および配管などの腐食防止の観点からは、そのまま通水を継続できる水質レベルではない。従来はアンモニアブレーク直後の水質の変動に着目して運用されており、その変動を勘案して例えば再生を早目のタイミングにて行う検討はなされていたが、前述の如くアンモニアブレーク後の運転をより長期間にわたって継続しようとすると、上記のようなＣＬイオンのピークが現れる現象をさらに考慮しなければならないことが判明し、従来考慮されていなかった対策を講じることが必要であることが判明した。
【０００６】
そこで本発明の課題は、上記のような新たな知見に基づき、復水脱塩装置をアンモニア形で運用する場合、ＣＬイオンのピークが現れる現象を適切に防止して、従来の運転に比べより長期間にわたってアンモニアブレーク後の運転を継続でき、再生の頻度を大幅に低減して安定処理継続時間を延長できるとともに、再生剤の使用量低減等による復水処理の大幅なコスト低減が可能な、復水処理方法および装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明に係る復水処理方法は、イオン交換樹脂を充填したアンモニア型復水脱塩装置の出口におけるＣＬイオンを監視し、ＣＬイオン濃度または／および濃度上昇傾向が予め定めた基準値以上に達した段階で採水を中止し、薬品再生することなく樹脂層を混合して再度通水を開始することを特徴とする方法からなる。
【０００８】
上記混合の実施の判断基準となるＣＬイオン濃度の基準値については、たとえば、復水脱塩装置出口ＣＬイオン濃度にて５ｎｇ／Ｌとすることができる。また、ＣＬイオンの濃度上昇傾向の基準値については、たとえば、所定測定時間間隔での測定値の上昇幅で３ｎｇ／Ｌとすることができる。所定測定時間間隔としては、たとえばある測定時刻から次の測定時刻までの間隔を３時間とし、その間の上昇幅で上記ＣＬイオンの濃度上昇傾向を判断することができる。すなわち、ＣＬイオン濃度の検出値の絶対値を基準値と比較し判断することに加え、アンモニアブレーク後の一定期間後に検出されるＣＬイオンの上昇傾向を基準値と比較、判断することができる。
【０００９】
また、上記ＣＬイオンを監視する場合のＣＬイオン濃度の基準値および上昇傾向の基準値は、たとえば以下のように決定される。すなわち、通常ＰＷＲ型原子力発電所の管理基準としては、概ね５ｍｇ／Ｌで運用されている。よって本発明におけるＣＬイオン濃度の管理基準値も現状のＰＷＲ型原子力発電所における管理および実運用値に合せ、復水脱塩塔出口で５ｍｇ／Ｌを基準値とすることが好ましい。
【００１０】
さらに、実際の復水脱塩塔出口ＣＬイオンの測定に関しては、測定が微量におよぶことから、種々の誤差を考慮して、一つの測定値だけではなく、ＣＬイオンの上昇傾向を把握することによりＣＬイオンのピークをより的確に捕らえ、回避することが可能となる。したがって、上記ＣＬイオン５ｎｇ／Ｌ以下での管理および、ＣＬイオン測定の精度と測定検体数（１検体：たとえば３０分以上）を考慮して、一定測定時間間隔での上昇分の管理基準値を３ｎｇ／Ｌ以上とすることにより、ＣＬイオンのピーク発生をより的確に監視、管理することができる。
【００１１】
また、上記方法においては、アンモニア型復水脱塩装置の出口におけるＣＬイオン濃度または／および濃度上昇傾向が予め定めた基準値以上に達したことを検出して、採水の中止、樹脂層の混合を行うようにしたが、基準値に達するまでの時間が大略予想できる場合には、これらの値が基準値に達する前に、樹脂層の混合を行うようにすることも可能であり、これを繰り返し定期的に行うことが可能である。
【００１２】
すなわち、本発明に係るもう一つの復水処理方法は、所定復水処理時間以上経過した後、イオン交換樹脂を充填したアンモニア型復水脱塩装置の出口からＣＬイオンが漏洩する前に、たとえば、前記基準値に達するようなＣＬイオンが漏洩する前に、樹脂層の混合を定期的に行うことを特徴とする方法からなる。上記所定復水処理時間は、たとえば３０日程度に設定することができる。
【００１３】
上記のような復水処理方法においては、樹脂層の混合は復水脱塩塔で実施してもよく、また再生系統に樹脂を移送して実施してもよい。そのまま復水脱塩塔で行う方が、簡単に実施できる。
【００１４】
本発明に係る復水処理装置は、イオン交換樹脂を充填したアンモニア型復水脱塩装置の出口におけるＣＬイオンを監視する手段と、該監視手段により監視されたＣＬイオン濃度または／および濃度上昇傾向が予め定めた基準値以上に達したときに、採水を中止し、薬品再生することなく樹脂層を混合するための信号を発する手段を有することを特徴とするものからなる。この信号により、自動的に、あるいは手動操作で、採水の中止、樹脂層の混合を行うことができる。
【００１５】
上記のような本発明に係る復水処理方法および装置においては、これまで管理対象とされてこなかった、アンモニア型運用におけるアンモニアブレーク後、ある長時間経過後の、ＣＬイオンの漏洩、とくにＣＬイオン濃度のピークの発生が監視、検出対象とされる。そして、望ましくない大きさのピークが発生する前に、脱塩塔における樹脂層が、薬品再生されることなく単に混合される。樹脂層を混合することにより、樹脂層中を移動して濃縮局在化されていた樹脂層中のＣＬイオンが再び全樹脂層中に均一に分散化される。復水脱塩装置出口水のＣＬイオン濃度は復水脱塩装置最下層のイオン交換樹脂のＣＬ含有量に依存するため、このように単に樹脂層を混合し、局在化されていたＣＬイオンを全樹脂層中に均一に分散させることにより、復水脱塩装置出口水のＣＬイオン濃度を大幅に低減することが可能となる。
【００１６】
復水中のＣＬイオン濃度は通常十分に低いため、復水脱塩装置出口のＣＬ濃度がある程度上昇した段階においても、樹脂層中のＣＬイオンの全体量としては、ほぼ通水初期とはぼ同等に保たれている。したがって、上記混合により、樹脂層中に局在化されていたＣＬイオンを全樹脂層中に均一に分散させるだけで、復水脱塩装置出口水のＣＬイオン濃度を実質的に初期のレベルにまで低下、あるいは、上昇しそうになったＣＬイオン濃度レベルを、それ以降もそのまま低いレベルに維持することが可能になる。つまり、単に復水脱塩塔の樹脂混合を繰り返すことで、出口ＣＬイオン濃度を通水開始初期の値まで低減しながら、アンモニア型運用を継続できるようになり、樹脂再生の頻度は大幅に低減される。従って本発明によれば、海水漏洩などの不慮の事態が発生しない限り、薬品再生を行わずに長期間通水することが可能となり、再生に伴う運転コストおよび再生時間を大幅に低減することが可能となる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態について、カラム試験による実施例とともに、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、火力発電所およびＰＷＲ型原子力発電所での復水脱塩装置アンモニア型運用に関して、装置例を図面に基づいて説明する。図１は、本発明を説明するための、復水脱塩装置についての概略構成図である。まず、復水脱塩装置において、各復水脱塩塔１に所定のイオン交換樹脂Ｒが所定の充填率で充填されており、脱塩塔１の上流側よりアンモニア、ヒドラジンを所定濃度で含んだ復水が所定の流量で移行して採水状態となる。ここで、脱塩塔出口水のＣＬイオンをサンプリングライン５を介して各塔別にＣＬイオンモニター２で検出し、ＣＬイオン濃度の値が復水脱塩装置出口で予め設定した基準値を超える点、または、ＣＬイオンモニター２である時刻における測定値から次の時刻における測定値の上昇幅（つまり、所定の測定時間間隔での測定値の上昇幅）に予め設定した基準値を超える増加傾向がみられる時点を終点とし、採水を中止する。次に、採水が中止した樹脂は、脱塩塔１または再生塔３にて空気ライン７および逆洗水ライン６より空気および逆洗水を供給して樹脂層を一定時間混合する。脱塩塔１での混合の場合には、樹脂は移送されることなく十分に混合された後に再度採水を再開する。また、再生塔３での混合の場合は、採水を中止した後、樹脂移送配管４にて再生塔３に移送され、再生塔３にて十分に混合した後再度脱塩塔１に移送されて再度採水を開始する。脱塩塔１または再生塔３での樹脂混合は、樹脂層が十分に混合されていればよく、特に空気および逆洗水の流量流速、時間を規定する必要はない。
【００１８】
【実施例】
実験室にて、カラムを使用して、以下の通水条件にてモデル試験を行った。
通水条件
（１）カチオン交換樹脂：アンバージェット１００６Ｎ（ロームアンドハース社製）
アニオン交換樹脂：アンバーライトＩＲＡ９００（ロームアンドハース社製）
（２）通水条件
ＮＨ４＋＝１．０ｍｇ／Ｌ、
通水ＬＶ＝８０ｍ／ｈ、樹脂層高＝１２００ｍｍ
カチオン樹脂：アニオン樹脂＝２：１
（３）イオン交換樹脂組成
Ｒ−Ｃｌ＝０．０１％、Ｒ−Ｎａ＝０．０００１％
（４）カラム出口測定
ＣＬイオン測定
測定器：イオンクロマトグラフィー（ＤＸ−３２０；ダイオネクス（株）製）
【００１９】
実施例として、樹脂の混合を実施した場合の通水結果を図２に示す（通水試験１）。また比較例として、混合を実施しない場合の通水結果を図３に示す（通水試験２）。図３に示した比較例では、通水開始から約１１００時間（４５．８日）後にＣＬイオンの上昇が生じるが、混合を実施した図２に示した実施例では、ＣＬイオン濃度は充分に低く保たれている。
【００２０】
上記試験結果からも分かるように、本発明における混合を適切なタイミングで行うことにより、ＣＬイオン濃度の望ましくないピークの発生を防止することができ、樹脂再生を行うことなく、そのまま安定してアンモニア型運用を継続することができる。この混合により、前述の如く、ＣＬイオンの樹脂層中における局在が解消され、全樹脂層中のＣＬイオンの実質的な変化なしに、初期状態に戻されると考えられるから、定期的な混合、あるいは、上記の如く混合すべき状態に達したことを検知した後の混合をくり返すことにより、複数回、このようなＣＬイオンの分散化を実現できる。したがって、極めて長期間にわたって、ＣＬイオン濃度の望ましくないピークの発生を防止することが可能になり、安定したアンモニア型運用を低コストで継続することが可能になる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る復水処理方法および装置によれば、アンモニア型復水脱塩装置の出口水におけるＣＬイオン濃度の望ましくないピークが発生する前に、イオン交換樹脂を薬品再生することなく樹脂層を単に混合するだけの簡単な操作で、所望のアンモニア型運用を長期間にわたって確実に継続できるようになり、イオン交換樹脂の再生に要する時間、コストを削減して、全体としての運転コストを大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した復水脱塩装置の概略構成図である。
【図２】本発明に係る混合を実施した実施例の結果を示す、復水脱塩装置出口水に相当するカラム出口水のＣＬイオン濃度推移特性図である。
【図３】混合を実施しない比較例の結果を示す、復水脱塩装置出口水に相当するカラム出口水のＣＬイオン濃度推移特性図である。
【符号の説明】
１　復水脱塩塔
２　ＣＬイオンモニター
３　再生塔
４　樹脂移送配管
５　サンプリングライン
６　逆洗水ライン
７　空気ライン
Ｒ　イオン交換樹脂
【図１】
2004045195.tif 000003
【図２】
2004045195.tif 000004
【図３】
2004045195.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年5月9日(2003.5.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、上記ＣＬイオンを監視する場合のＣＬイオン濃度の基準値および上昇傾向の基準値は、たとえば以下のように決定される。すなわち、通常ＰＷＲ型原子力発電所の管理基準としては、概ね５ｎｇ／Ｌで運用されている。よって本発明におけるＣＬイオン濃度の管理基準値も現状のＰＷＲ型原子力発電所における管理および実運用値に合せ、復水脱塩塔出口で５ｎｇ／Ｌを基準値とすることが好ましい。