(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽イオン交換樹脂再生塔、陰イオン交換樹脂再生塔及び循環用混合イオン交換樹脂貯槽を備えた再生設備を用い、混床式イオン交換塔で使用後の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とからなる混合イオン交換樹脂を再生するイオン交換樹脂の再生方法において、上記陽イオン交換樹脂再生塔内で上記混床式イオン交換塔から移送された混合イオン交換樹脂を陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に逆洗分離する工程と、この工程での逆洗分離後の陰イオン交換樹脂の一部を上記陽イオン交換樹脂再生塔内から上記陰イオン交換樹脂再生塔へ移送する工程と、この工程での陰イオン交換樹脂の移送終了後、上記循環用混合イオン交換樹脂貯槽内から循環用混合イオン交換樹脂を上記陽イオン交換樹脂再生塔へ移送する工程と、この工程での循環用混合イオン交換樹脂の移送終了後、上記陽イオン交換樹脂再生塔内で再度混合イオン交換樹脂を陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に逆洗分離する工程と、この工程での逆洗分離後、上記陽イオン交換樹脂再生塔内から残部の陰イオン交換樹脂を上記陰イオン交換樹脂再生塔へ移送する工程と、この工程での陰イオン交換樹脂の移送終了後、上記陽イオン交換樹脂再生塔内から循環用混合イオン交換樹脂を上記循環用混合イオン交換樹脂貯槽へ移送する工程とを備えたことを特徴とするイオン交換樹脂の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とからなる混合イオン交換樹脂を再生するイオン交換樹脂の再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から火力発電所や原子力発電所の復水を処理する装置として例えば複数の混床式イオン交換塔を備えたイオン交換装置が用いられている。混床式イオン交換塔内には陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とが所定の割合で混合された混合イオン交換樹脂が充填されている。混床式イオン交換塔の使用により混合イオン交換樹脂のイオン交換能力が低下したり、あるいは定収量に達した場合にはイオン交換装置に付帯する再生設備を用いて混合イオン交換樹脂を再生する必要がある。混合イオン交換樹脂を再生する場合には通常、再生すべき混床式イオン交換塔を予め再生済みの混合イオン交換樹脂が充填されている予備塔に切り替えるようにしている。
【０００３】
再生設備は、例えば図５に概念的に示すように、使用済みの混合イオン交換樹脂のうちの陽イオン交換樹脂Ｋを再生する陽イオン交換樹脂再生塔（以下、単に「陽イオン再生塔」と称す。）１と、混合イオン交換樹脂のうちの陰イオン交換樹脂Ａを再生する陰イオン交換樹脂再生塔（以下、単に「陰イオン再生塔」と称す。）２と、これらの再生塔１、２において再生された各イオン交換樹脂を次の使用に備えて溜める樹脂貯槽３とを備えている。混床式イオン交換塔（図示せず）と陽イオン再生塔１は第１移送ライン４を介して連結され、第１移送ライン４を介して混床式イオン交換塔から陽イオン再生塔１内に使用済みの混合イオン交換樹脂を受給し、陽イオン再生塔１において混合イオン交換樹脂を陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とに逆洗分離した後、陰イオン交換樹脂を後述のように陰イオン再生塔２へ移送して陽イオン再生塔１内に陽イオン交換樹脂のみを残し、陽イオン再生塔１内に酸再生剤を通薬して陽イオン交換樹脂を再生する。陽イオン再生塔１と陰イオン再生塔２は第２移送ライン５を介して連結され、第２移送ライン５を介して陽イオン再生塔１から陰イオン再生塔２内に陰イオン交換樹脂を受給した後、陰イオン再生塔２内にアルカリ再生剤を通薬して陰イオン交換樹脂を再生する。そして、陽イオン再生塔１及び陰イオン再生塔２はそれぞれ第３移送ライン６を介して樹脂貯槽３に連結され、第３移送ライン６を介してそれぞれの再生塔１、２から再生後の陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を樹脂貯槽３へ移送し、樹脂貯槽３において再生後のイオン交換樹脂を次の使用に備えて貯留する。
【０００４】
而して、陽イオン再生塔１内で混合イオン交換樹脂を逆洗分離、沈静すると、比重差により陽イオン交換樹脂は下層になり陰イオン交換樹脂は上層になり、両イオン交換樹脂の境界に分離境界面Ｓが形成される。しかし、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを完全に分離することは難しく、分離境界面Ｓの近傍には両イオン交換樹脂が混合した混合層が存在する。この混合層の混合イオン交換樹脂はいずれの再生塔１、２に移送してもイオン交換樹脂が逆再生（陽イオン交換樹脂がアルカリ再生剤と接触し、陰イオン交換樹脂が酸再生剤と接触する現象）を受けるため、この混合イオン交換樹脂に見合った量を予め用意しておいて逆洗分離前に陽イオン再生塔１内に補充し、逆洗分離後に混合層の混合イオン交換樹脂を陽イオン再生塔１から除去して各再生塔１、２内で再生を行う。この場合、混合イオン交換樹脂を除去しても各再生塔１、２には混床式イオン交換塔に返却すべきイオン交換樹脂が残り、しかも各再生塔１、２内での逆再生を防止できる。即ち、陽イオン再生塔１には循環用混合イオン交換樹脂貯槽（以下、単に「循環樹脂貯槽」と称す。）７が第４、第５移送ライン８、９を介して連結され、この循環樹脂貯槽７内で貯留された混合イオン交換樹脂Ｍを再生時に循環使用するようにしてある。
【０００５】
以下、図５を参照しながら従来の再生方法について説明する。混床式イオン交換塔内の混合イオン交換樹脂が貫流点に達し、イオン交換能力がなくなるか、あるいは定収量に達した場合には、まず、使用後の混合イオン交換樹脂を第１移送ライン４を介して陽イオン再生塔１内へ移送した後、循環樹脂貯槽７から循環用混合イオン交換樹脂Ｍを第４移送ライン８、第１移送ライン４を介して陽イオン再生塔１内へ移送する。次いで、図５に示すように陽イオン再生塔１の底部から逆洗用水５０を上昇流で供給すると混合イオン交換樹脂が流動化しそのイオン交換樹脂の容量が２倍程度まで膨張すると共に混合イオン交換樹脂が比重差によって分離する。次いで、逆洗用水の流入を止めるとイオン交換樹脂が沈静することにより、図５に示すように上層が陰イオン交換樹脂Ａによって形成され、下層が陽イオン交換樹脂Ｋによって形成され、その中間に循環用混合イオン交換樹脂Ｍからなる混合層が存在するようになる。
【０００６】
次いで、分離境界面Ｓの上方に少量の陰イオン交換樹脂を残留させて他の大部分の陰イオン交換樹脂Ａを第２移送ライン５を介して陽イオン再生塔１内から陰イオン再生塔２へ移送した後、更に、残留させた少量の陰イオン交換樹脂と、分離境界面Ｓより下方の少量の陽イオン交換樹脂とを循環用混合イオン交換樹脂Ｍとして第５移送ライン９を介して陽イオン再生塔１内から循環樹脂貯槽７へ返送し、次回の再生時に補充する循環用混合イオン交換樹脂として貯留する。その後、常法に従って陽イオン再生塔１では塔内に残った陽イオン交換樹脂Ｋを酸再生剤で再生し、陰イオン再生塔２では陰イオン交換樹脂をアルカリ再生剤で再生し、再生後の各イオン交換樹脂を第３移送ライン６を介して樹脂貯槽３へ移送し、次の使用に備える。このように循環用混合イオン交換樹脂Ｍを用いることにより各再生塔１、２内でのイオン交換樹脂の逆再生を防止し、高純度の処理水を得る混合イオン交換樹脂として再生することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のイオン交換樹脂の再生方法の場合には、再生すべき混合イオン交換樹脂の他に、逆再生防止用の循環用混合イオン交換樹脂Ｍを陽イオン再生塔１内に加えて混合イオン交換樹脂を逆洗分離するため、循環用混合イオン交換樹脂の分だけイオン交換樹脂の体積が増加すると共に逆洗分離操作時に循環用混合イオン交換樹脂Ｍも膨張するため、その膨張分も含めて陽イオン再生塔１の塔高を高くせざるを得ず、更に装置用建屋まで高くせざるを得ず、再生設備の建設コストが高くなり、しかも、今後、省スペース化が促進されると、再生設備が高さ制限等の制約を受け易くなるという課題があった。因に、陽イオン再生塔１内における循環用混合イオン交換樹脂の体積分の層高は例えば５００ｍｍ程度であり、これに逆洗時の膨張分を含めると、陽イオン再生塔１の塔高の増加分は約１０００ｍｍに達する。
【０００８】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、陽イオン再生塔の塔高を低くして再生設備の建設コストを低減することができると共に混合イオン交換樹脂の逆再生を格段に抑制することができ、しかも省スペース化を図ることができるイオン交換樹脂の再生方法を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載のイオン交換樹脂の再生方法は、陽イオン交換樹脂再生塔、陰イオン交換樹脂再生塔及び循環用混合イオン交換樹脂貯槽を備えた再生設備を用い、混床式イオン交換塔で使用後の陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とからなる混合イオン交換樹脂を再生するイオン交換樹脂の再生方法において、上記陽イオン交換樹脂再生塔内で上記混床式イオン交換塔から移送された混合イオン交換樹脂を陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に逆洗分離する工程と、この工程での逆洗分離後の陰イオン交換樹脂の一部を上記陽イオン交換樹脂再生塔内から上記陰イオン交換樹脂再生塔へ移送する工程と、この工程での陰イオン交換樹脂の移送終了後、上記循環用混合イオン交換樹脂貯槽内から循環用混合イオン交換樹脂を上記陽イオン交換樹脂再生塔へ移送する工程と、この工程での循環用混合イオン交換樹脂の移送終了後、上記陽イオン交換樹脂再生塔内で再度混合イオン交換樹脂を陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂に逆洗分離する工程と、この工程での逆洗分離後、上記陽イオン交換樹脂再生塔内から残部の陰イオン交換樹脂を上記陰イオン交換樹脂再生塔へ移送する工程と、この工程での陰イオン交換樹脂の移送終了後、上記陽イオン交換樹脂再生塔内から循環用混合イオン交換樹脂を上記循環用混合イオン交換樹脂貯槽へ移送する工程とを備えたことを特徴とするものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図１に示す実施形態に基づいて本発明を説明する。尚、図１〜図４は本発明のイオン交換樹脂の再生方法の一実施形態を工程順に示す再生設備の概念図である。
本実施形態のイオン交換樹脂の再生方法に用いられる再生設備１０は、例えば図１に示すように、陽イオン再生塔１１、陰イオン再生塔１２、樹脂貯槽１３、循環樹脂貯槽１７及び各移送ライン１４、１５、１６、１８、１９とを備え、設備自体は従来と同様の機器によって構成されているが、陽イオン再生塔１１の塔高が従来のものよりも低く形成されている。
【００１１】
そこで、本実施形態のイオン交換樹脂の再生方法について以下説明する。まず、図１の矢印で示すように混床式イオン交換塔（図示せず）から使用後の混合イオン交換樹脂を第１移送ライン１４を介して陽イオン再生塔１１内へ移送する。次いで、陽イオン再生塔１１内へその底部から同図の矢印で示すように逆洗用水５０を供給しながら塔内で混合イオン交換樹脂を流動化させると、その容量が２倍程度まで膨張すると共に混合イオン交換樹脂が比重差により分離し、下層に陽イオン交換樹脂が集まり、上層に陰イオン交換樹脂が集まる。その後、逆洗用水の流入を止めると、図１に示すように上層が陰イオン交換樹脂Ａになり下層が陽イオン交換樹脂Ｋとなって沈静化し、両イオン交換樹脂の境界に分離境界面Ｓが形成される。次いで、図２の矢印で示すように分離境界面Ｓの上方（例えば分離境界面Ｓの例えば２５０ｍｍ上方）から陰イオン交換樹脂Ａの大部分を抜き出して第２移送ライン１５を介して陰イオン再生塔１２内へ移送すると、分離境界面Ｓの上方近傍の陰イオン交換樹脂中に混在する陽イオン交換樹脂は抜き出されずに陽イオン再生塔１１内に残留するため陰イオン再生塔１２内には陽イオン交換樹脂Ｋが殆ど混じっていない略純粋な陰イオン交換樹脂Ａが図２に示すように移送される。
【００１２】
次いで、図３の矢印で示すように循環用混合イオン交換樹脂Ｍを循環樹脂貯槽１７から第４移送ライン１８、第１移送ライン１４を介して陽イオン再生塔１１内へ移送する。このように循環用混合イオン交換樹脂Ｍを移送しても、既に陽イオン再生塔１１から大部分の陰イオン交換樹脂を抜き出してあるため、陽イオン再生塔１１内のイオン交換樹脂の総量は当初の使用後の混合イオン交換樹脂の樹脂量と同等若しくはそれよりも少なくなっている。この状態で図４に示すように陽イオン再生塔１１の底部から逆洗用水５０を供給して逆洗分離すると、再び陰イオン交換樹脂Ａ’が上層に、陽イオン交換樹脂Ｋが下層に集合するが、この時の膨張樹脂層の高さは最初に混床式イオン交換塔から移送した混合イオン交換樹脂を逆洗分離する時の膨張樹脂層と同等若しくはそれよりも低くなっている。このようにして逆洗分離した後、沈静することによって図４に示すように上層に陰イオン交換樹脂Ａ’の層が形成され、下層に陽イオン交換樹脂Ｋの層が形成され、その境界に新たな分離境界面Ｓ’が形成される。この分離境界面Ｓ’は循環用混合イオン交換樹脂Ｍを新たに追加した分だけ図２の場合の分離境界面Ｓの位置より上方に形成される。換言すれば、陰イオン交換樹脂Ａ’の層も図２の場合より上方に押し上げられ、その上面が再び第２移送ライン１５の樹脂抜出口より上方に位置するようになる。そこで、この樹脂抜出口より上方に存在する陰イオン交換樹脂Ａ’を上記と同じように第２移送ライン１５を介して陰イオン再生塔１２内へ移送して前回の陰イオン交換樹脂と合わせ、混床式イオン交換塔から抜き出した時と同量の陰イオン交換樹脂を陰イオン再生塔１２内で確保する。引き続き、陽イオン再生塔１１内に残留させた、分離境界面Ｓ’の上方の少量の陰イオン交換樹脂と、分離境界面Ｓ’の下方の少量の陽イオン交換樹脂とを循環用混合イオン交換樹脂（図４において分離境界面Ｓ’の上方及び下方の点線の間に位置するイオン交換樹脂）Ｍとして陽イオン再生塔１１から第５移送ライン１９を介して循環樹脂貯槽１７へ返送し、陽イオン再生塔１１内に陽イオン交換樹脂Ｋのみを残す。この時の陽イオン交換樹脂は陰イオン交換樹脂を殆ど含まず、しかも初めに混床式イオン交換塔から抜き出した陽イオン交換樹脂と同一容量であり、また、循環樹脂貯槽１７へ返送された混合イオン交換樹脂Ｍの量も初めに陽イオン再生塔で受け取った時と同量である。
【００１３】
その後、常法に従って陽イオン再生塔１１では陽イオン交換樹脂を塩酸、硫酸等の酸再生剤で再生し、陰イオン再生塔では陰イオン交換樹脂を水酸化ナトリウム等のアルカリ再生剤で再生する。陽イオン再生塔１１内に陰イオン交換樹脂は殆ど含まれず、また、陰イオン再生塔１２内にも陽イオン交換樹脂は殆ど含まれていないため、それぞれの再生塔１１、１２内で逆再生現象が生じることがない。従って、再生後の両イオン交換樹脂を第３移送ライン１６を介してそれぞれの再生塔１１、１２から樹脂貯槽１３へ移送し、次の混床式イオン交換塔での再使用に備える。そして、次に、混床式イオン交換塔の混合イオン交換樹脂を再生する場合には、混床式イオン交換塔から陽イオン再生塔１１内へ使用後の混合イオン交換樹脂を移送し、空になった混床式イオン交換塔内へ樹脂貯槽１３内の再生済みの混合イオン交換樹脂を移送する。この混合イオン交換樹脂は逆再生されたイオン交換樹脂を殆ど含まないため、高純度の処理水を得ることができる。
【００１４】
以上説明したように本実施形態によれば、使用後の混合イオン交換樹脂に循環用混合イオン交換樹脂Ｍを補充し、陽イオン交換樹脂Ｋと陰イオン交換樹脂Ａに逆洗分離後、それぞれのイオン交換樹脂Ｋ、Ａを個別に再生するイオン交換樹脂の再生方法において、使用後の混合イオン交換樹脂を陽イオン再生塔１１内で逆洗分離した後、この陽イオン再生塔１１から陰イオン交換樹脂Ａの大部分を陰イオン再生塔１２へ移送して除去し、次いで陽イオン再生塔１１内に循環用混合イオン交換樹脂Ｍを補充してから陽イオン交換樹脂Ｋと陰イオン交換樹脂Ａに再度逆洗分離するようにしたため、循環用混合イオン交換樹脂を加えて逆洗分離操作する時には既に使用後の混合イオン交換樹脂から殆どの陰イオン交換樹脂を除去してあり、その分、従来の再生方法と比較して陽イオン再生塔１１内に存在するイオン交換樹脂の総量が少なくなっている。その結果、従来の再生方法と比較して循環用混合イオン交換樹脂Ｍの体積分及び膨張分だけ陽イオン再生塔１１の高さを低くしても十分に逆洗分離操作を行うことができ、よって省スペース化を実現でき、ひいては陽イオン再生塔１１の建設コストのみならず、これに付帯する建設コストを低減することができる。
【００１５】
また、本実施形態では逆洗分離移送操作を二段回に分けて行うため、混合イオン交換樹脂の分離性が向上し、逆再生率を従来よりも一層低減することができ、再生後の混合イオン交換樹脂による処理水の水質が従来よりも更に高くなり、より高純度の処理水を得ることができる。
【００１６】
尚、本発明は上記実施形態に何等制限されるものではなく、陽イオン再生塔内で再生すべき混合イオン交換樹脂を逆洗分離操作した後、陰イオン交換樹脂を抜き取り、その後陽イオン再生塔内に逆再生防止用の循環用混合イオン交換樹脂を加えて再度混合イオン交換樹脂を逆洗分離する操作であれば、本発明に包含される。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、陽イオン再生塔の塔高を従来より低くして再生設備の建設コストを低減することができると共に混合イオン交換樹脂の逆再生を格段に抑制することができ、しかも省スペース化を図ることができるイオン交換樹脂の再生方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のイオン交換樹脂の再生方法の一実施形態を工程順に示す再生設備の概念図のうち、混床式イオン交換塔から陽イオン再生塔内へ移送された混合イオン交換樹脂を逆洗分離した状態を示す図である。
【図２】図１に示す工程に続く工程を示す再生設備の概念図である。
【図３】図２に示す工程に続く工程を示す再生設備の概念図である。
【図４】図３に示す工程に続く工程を示す再生設備の概念図である。
【図５】従来の再生設備の要部を示す概念図である。
【符号の説明】
１０    再生設備
１１    陽イオン再生塔
１２    陰イオン再生塔
１７    循環樹脂貯槽
Ｋ    陽イオン交換樹脂
Ａ    陰イオン交換樹脂
Ｍ    循環用混合イオン交換樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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