(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
混床を形成しているイオン交換樹脂を分離再生塔に移送して分離、再生する方法において、イオン交換樹脂の移送を開始する際、分離再生塔に水を保持しておき、樹脂移送に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔内の水を分離再生塔の下部以外の部分から排出する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】
本発明は混床を形成しているイオン交換樹脂の再生方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発電プラントにおいては、復水中の不純物による系統材質の腐食やタービンスケールの防止の点から、給水の水質をより高度に維持する必要がある。このため復水を給水として循環使用するための復水脱塩装置として、高い処理水質が得られる混床式イオン交換脱塩装置が用いられている。
【０００３】
混床式イオン交換脱塩装置の処理水質はイオン交換樹脂の再生状態により決定されるが、樹脂の再生状態をより高度にするためには、逆再生をできるだけ生じさせない必要がある。逆再生とは、アニオン交換樹脂の混入したカチオン交換樹脂を塩酸や硫酸など酸溶液で再生する際、アニオン交換樹脂がＣｌ形やＳＯ4形などに再生され、またカチオン交換樹脂の混入したアニオン交換樹脂を水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液で再生する際、カチオン交換樹脂がＮａ形などに再生されることである。
【０００４】
従って、逆再生を生じさせないためには、混床を形成しているイオン交換樹脂を再生するとき、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とをできるだけ完全に近い状態に分離し、カチオン交換樹脂中へのアニオン交換樹脂の混入、およびアニオン交換樹脂中へのカチオン交換樹脂の混入を極力減少させる必要がある。
【０００５】
復水脱塩装置（混床式イオン交換脱塩装置）は、復水中にイオン交換樹脂の再生剤である酸またはアルカリが混入しないように、脱塩塔と分離再生塔とは完全に分離されており、再生が必要になったときは、その脱塩塔を主系統から切離し、脱塩塔内の樹脂を加圧水と加圧空気により分離再生塔に移送して再生している。
【０００６】
図２は復水脱塩装置における従来のイオン交換樹脂の再生工程を示す系統図である。図２において、１は脱塩塔、２はこの脱塩塔１に充填されたイオン交換樹脂、３は分離再生塔、４ａ、４ｂ、４ｃは集散水用のストレーナー、４ｄは薬注用のストレーナー、４ｅは樹脂コレクター、Ｖ１〜Ｖ１４はバルブである。
【０００７】
従来の再生方法では、イオン交換樹脂２の再生は次のようにして行われている。まず、バルブＶ６、Ｖ８を開（他のバルブは閉）の状態にする。このとき、分離再生塔３内は水を抜いて空の状態にしておく。これは、脱塩塔１からの多量の水およびイオン交換樹脂２を受入れるため、分離再生塔３からの排水が追い付かず短時間で満水となって、イオン交換樹脂２の一部が分離再生塔３の上部から流出するのを防止するためである。次にバルブＶ２、Ｖ１３、Ｖ１４を開き、水および空気を脱塩塔１に導入することにより、混床を形成しているイオン交換樹脂２を移送路５を通して分離再生塔３に移送する。このとき分離再生塔３に導入される水は、分離再生塔３の下部および上部の排水路６、７から排出する。
【０００８】
移送終了後は、バルブＶ８、Ｖ１１が開の状態で分離再生塔３の下部から水を導入し、イオン交換樹脂２を逆洗して、比重差によりアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを分離する。分離したアニオン交換樹脂は移送路８を通してアニオン交換樹脂再生塔（図示せず）に移送する。このような逆洗分離は複数回に分けて行う場合もある。
【０００９】
分離再生塔３に残った（分離された）カチオン交換樹脂は、バルブＶ３、Ｖ６が開の状態で薬注路９から塩酸、硫酸などの再生剤を注入する薬注工程、ほぼ同量の水を注入する押出工程の後、バルブＶ６、Ｖ１０が開の状態で通水する洗浄工程を行って再生する。アニオン交換樹脂はアニオン交換樹脂再生塔（図示せず）において水酸化ナトリウムなどの再生剤により同様に再生する。
【００１０】
しかし、上記の従来法では、イオン交換樹脂２の移送開始の際は分離再生塔３は空の状態であり、しかも分離再生塔３の下部の排水路６からも排水するため、流入するイオン交換樹脂２は水流によって分離再生塔３内下部のストレーナー４ｃに押付けられる。このストレーナー４ｃは通常２０ｃｍ程度のピッチで設けられているため、ストレーナー４ｃ間またはその付近に高密度で堆積したイオン交換樹脂２は、ストレーナー４ｃから水を導入して逆洗しても流動化しにくい状態となる。従って、逆洗の際に分離再生塔３の下部では均一な水流が発生せず、このためイオン交換樹脂２がアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とに分離されにくい空間が生じ、結果としてカチオン交換樹脂中にアニオン交換樹脂が残留することになる。
【００１１】
アニオン交換樹脂が残留した状態でカチオン交換樹脂を塩酸または硫酸等の酸で再生すると、アニオン交換樹脂がＲ−Ｃｌ形またはＲ−ＳＯ4形等に逆再生され、これらの逆再生樹脂が処理水質を悪化させる原因となる。
上記従来の再生方法では、全体のアニオン交換樹脂の０．８〜２％程度が逆再生されている。
【００１２】
従来の方法においても、逆洗を長時間行ったり、逆洗分離の回数を増加すればイオン交換樹脂２の分離性は向上するが、この方法では時間がかかるとともに使用する逆洗水の量が増加し、コスト高になる。
【００１３】
上記問題点を解決するため、樹脂の分離性を改善する方法が提案されている。例えば、アニオン交換樹脂中のカチオン交換樹脂の分離のために濃厚水酸化ナトリウム溶液を用いて再分離する方法、希薄アンモニア水により樹脂をアンモニウム形にして処理水質への影響を無害化する方法、中間樹脂を再生から除外する方法、中間比重樹脂交換により樹脂の分離性を改善する方法などが知られている。
しかし、これらの方法はいずれも新たな付加設備を必要としたり、より大量のイオン交換樹脂を必要とする。また、これらの技術はアニオン交換樹脂中へのカチオン交換樹脂の混入に対する対策が主であり、カチオン交換樹脂中に混入するアニオン交換樹脂については効果が小さい。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点を解決するため、新たな設備や薬品を使用せず、しかも短時間に低コストでイオン交換樹脂の分離性を改善することができるイオン交換樹脂の再生方法を提案することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、混床を形成しているイオン交換樹脂を分離再生塔に移送して分離、再生する方法において、イオン交換樹脂の移送を開始する際、分離再生塔に水を保持しておき、樹脂移送に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔内の水を分離再生塔の下部以外の部分から排出することを特徴とするイオン交換樹脂の再生方法である。
【００１６】
本発明の方法は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とが混合されて混床を形成しているイオン交換樹脂の再生であればどのようなイオン交換樹脂の再生にも適用できるが、復水脱塩装置に使用されているイオン交換樹脂の再生に適用するのが好ましい。
【００１７】
イオン交換樹脂の移送を開始する際の分離再生塔に保持する水の量は特に制限されないが、水深１ｍないし満水時の水深、好ましくは形成される樹脂層高の５０％ないし満水時の２／３の水深とするのが好適である。
樹脂の移送に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔内の水を排出する部分は、分離再生塔の下部以外の部分であれば制限はないが、大量の水を排出するために、塔上部に設けられた集散水用ストレーナーのほかに、塔頂部に連絡するガス抜き用の配管等からも排水するのが好ましい。
【００１８】
本発明では、分離再生塔に水を保持した状態でイオン交換樹脂の移送を開始し、しかも樹脂移送に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔内の水を分離再生塔の下部から排出せず、下部以外の流路のみから排水することにより、流入するイオン交換樹脂がストレーナーに押付けられて流動化しにくくなる状態を防止できる。このとき同時に、分離再生塔内部では保持された水の中を樹脂が沈降するので、沈降の過程で両樹脂の比重差に基づく分離が行われる。この分離は完全なものではないが、次工程の逆洗により容易に分離される状態にあり、分離再生塔を空の状態で移送を開始する従来の方法に比べて分離性は大きく改善される。このため短時間の逆洗によりアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを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を防止することができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面により説明する。
図１は復水脱塩装置における本発明のイオン交換樹脂の再生工程を示す系統図である。図１において、図２と同一符号は同一または相当部分を示す。
【００２０】
図１においては、脱塩塔１内に混床を形成しているイオン交換樹脂２の再生は次のようにして行う。まずバルブＶ１０またはＶ１１を開き、脱塩水を分離再生塔３に導入し、保有水１１とする。保有水１１の保有量は水深１ｍ以上、特に分離再生塔３にイオン交換樹脂２を全量移送したときの樹脂層高の５０％以上とするのが好ましい。脱塩水の導入が終了すると、バルブＶ１０またはＶ１１は閉じる。
【００２１】
次にバルブＶ１、Ｖ２、Ｖ８、Ｖ１３、Ｖ１４を開き、水および空気を脱塩塔１に導入することにより、混床を形成しているイオン交換樹脂２を移送路５を通して分離再生塔３に移送する。このとき樹脂に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔３内の水は、分離再生塔の上部の排水路７、１０から排出し、下部の排水路６からは排出しない。このため分離再生塔３に導入された樹脂はストレーナー４ｃに強く押付けられることはなく、ストレーナー４ｃ間またはストレーナー４ｃ付近に密な状態で堆積することがない。
【００２２】
移送終了後は、従来と同様の方法で処理する。すなわちバルブＶ８、Ｖ１１が開の状態で分離再生塔３の下部から水を導入し、イオン交換樹脂２を逆洗して比重差によりアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを分離する。分離したアニオン交換樹脂はバルブＶ７を開の状態にして移送路８を通してアニオン交換樹脂再生塔（図示せず）に移送する。このような逆洗分離は複数回に分けて行うこともできる。
【００２３】
分離再生塔３に残った（分離された）カチオン交換樹脂は、バルブＶ３、Ｖ６が開の状態で薬注路９から塩酸、硫酸などの酸溶液を再生剤として注入して再生する。アニオン交換樹脂はアニオン交換樹脂再生塔（図示せず）において水酸化ナトリウムなどのアルカリ溶液を再生剤として注入して再生する。
【００２４】
このように分離再生塔３に水を保持した状態でイオン交換樹脂２の移送を開始し、しかも樹脂移送に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔３内の水を分離再生塔３の下部の排水路６から排水せず、下部以外の流路、例えば排水路７、１０のみから排水すると、流入するイオン交換樹脂２がストレーナー４ｃに押付けられて流動化しにくくなる状態を防止できる。これと同時に、分離再生塔３内部では保持された水の中を樹脂が沈降するので、沈降の過程で両樹脂の比重差に基づく分離が行われる。この分離は完全なものではないが、次工程の逆洗により容易に分離される状態にあり、分離再生塔３を空の状態で移送を開始する従来の方法に比べて分離性は大きく改善される。このため短時間の逆洗によりアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを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を防止することができる。
【００２５】
【実施例】
実施例１
図１により説明した方法により樹脂の逆洗分離を行った。脱塩塔１としては塔径３．２ｍφ、高さ２．５ｍの円柱状の塔を使用し、カチオン交換樹脂として三菱化学（株）製のＤｉａｉｏｎ  ＰＫ２２８Ｇ（商標）６．８ｍ3、アニオン交換樹脂として三菱化学（株）製のＤｉａｉｏｎ  ＰＡ３１２Ｌ（商標）３．７ｍ3を用いて混床を形成した。分離再生塔３としては塔径２．３ｍφ、高さ５．７ｍの円柱状の塔を用いた。分離再生塔３下部に設けられている集散水用のストレーナー４ｃのピッチは約２０ｃｍである。
【００２６】
分離再生塔３には初期水位１ｍの保有水１１を保持した状態で移送を開始した。脱塩塔１内の全樹脂は、１２ｍ3／ｈの水量と加圧空気により３０分間で分離再生塔３に移送した。このとき樹脂移送に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔３内の水は上部の排水路７、１０から排出し、下部の排水路６からは排出しなかった。
【００２７】
移送終了後、逆洗分離およびアンモニア交換樹脂の移送を下記の工程により実施した。
分離再生塔３逆洗〔１〕；
逆洗ＬＶ：１２ｍ／ｈ、時間：３０ｍｉｎ、Ｖ−１１、Ｖ−８：開
アニオン交換樹脂移送〔１〕；
逆洗ＬＶ：１２ｍ／ｈ、時間：３０ｍｉｎ、Ｖ−１１、Ｖ−７：開
分離再生塔３逆洗〔２〕；
逆洗ＬＶ：２０ｍ／ｈ、時間：３０ｍｉｎ、Ｖ−１１、Ｖ−８：開
アニオン交換樹脂移送〔２〕；
逆洗ＬＶ：２０ｍ／ｈ、時間：２０ｍｉｎ、Ｖ−１１、Ｖ−７：開
【００２８】
次に、分離再生塔３内のカチオン交換樹脂中に残留したアニオン交換樹脂の量を測定した結果、約１２．１ literであった。この量は全アニオン交換樹脂に対して０．３２％であり、後述の比較例１に比べて混入量が少ないことがわかる。
また従来法の比較例１に比べて短時間で、しかも少ない水量で同等の分離能が得られることがわかる。
【００２９】
比較例１
図２により説明した方法により樹脂の逆洗分離を行った。使用した脱塩塔１、分離再生塔３、ならびに樹脂およびその量は実施例１と同じである。
分離再生塔３は空の状態で移送を開始した。脱塩塔１内の全樹脂は、１２ｍ3／ｈの水量と加圧空気により３０分間で分離再生塔３に移送した。このとき樹脂移送に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔３内の水は排水路６、７から排出した。
【００３０】
移送終了後、逆洗分離およびアニオン交換樹脂の移送を実施例１と同様にして行った。その結果、分離再生塔３内のカチオン交換樹脂中に残留したアニオン交換樹脂の量は約３２．４ literであった。この量は全アニオン交換樹脂に対して０．８７％であった。
【００３１】
さらに、上記に引続いて、逆洗分離を下記の工程により実施した。
分離再生塔３逆洗〔３〕；
逆洗ＬＶ：２４ｍ／ｈ、時間：３０ｍｉｎ、Ｖ−１１、Ｖ−８：開
分離再生塔３逆洗〔４〕；
逆洗ＬＶ：１２ｍ／ｈ、時間：１５ｍｉｎ、Ｖ−１１、Ｖ−８：開
【００３２】
上記の結果、分離再生塔３内の樹脂層上部に約１１ literのアニオン交換樹脂が分離された。この樹脂を除去すれば、最終的にカチオン交換樹脂中に混入するアニオン交換樹脂の量は３２．４−１１＝１１．４（liter）となる。この量は全アニオン交換樹脂に対して約０．３％である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のイオン交換樹脂の再生方法は、分離再生塔に水を保持した状態で脱塩塔から樹脂を移送し、樹脂に同伴する水の導入に伴い、分離再生塔内の水を分離再生塔の下部以外の部分から排出するようにしたので、新たな設備や薬品を使用せず、しかも短時間に低コストでイオン交換樹脂の分離性を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】復水脱塩装置における実施例のイオン交換樹脂の再生工程を示す系統図である。
【図２】復水脱塩装置における従来のイオン交換樹脂の再生工程を示す系統図である。
【符号の説明】
１  脱塩塔
２  イオン交換樹脂
３  分離再生塔
４ａ〜４ｄ  ストレーナー
４ｅ  コレクター
５、８  移送路
６、７、１０  排水路
９  薬注路
１１  保有水
【図１】
0003852487.tif 000002
【図２】
0003852487.tif 000003