JP6910844B2

JP6910844B2 - 復水脱塩装置

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Publication number: JP6910844B2
Application number: JP2017099996A
Authority: JP
Inventors: 充余田
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 2017-05-19
Filing date: 2017-05-19
Publication date: 2021-07-28
Anticipated expiration: 2037-05-19
Also published as: JP2018192442A; WO2018211794A1

Description

本発明は、復水脱塩装置の構成に関する。

発電所では復水の脱塩のために復水脱塩装置が用いられている。復水脱塩装置の脱塩塔にはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が充填され、Ｎａ^＋等のカチオン成分とＣｌ⁻等のアニオン成分が除去される。カチオン交換樹脂やアニオン交換樹脂が飽和状態に達すると、カチオン交換樹脂やアニオン交換樹脂は復水脱塩装置の再生塔に移送され、薬液で再生されて再び脱塩塔に戻される。特許文献１、２には、カチオン交換樹脂層とアニオン交換樹脂層が交互に積層され、その間を分離壁で区分された復水脱塩装置が開示されている。特許文献３には、カチオン交換樹脂が充填されたカチオン交換樹脂塔と、アニオン交換樹脂が充填されたアニオン交換樹脂塔と、が直列に接続された復水脱塩装置が開示されている。

特開２００５−２９６７４８号公報特開２００７−９８３２８号公報特開平８−８２６９５号公報

特許文献１、２に記載された復水脱塩装置では、カチオン交換樹脂層とアニオン交換樹脂層が交互に積層されるため、塔高が高くなってしまう。また、樹脂の再生にあたり、逆再生を防止するため、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を樹脂塔から抜き出して、それぞれを別々に再生することから、別途再生塔や樹脂塔と再生塔を繋ぐライン等が必要になり、復水脱塩装置のコストが上がるほか、復水脱塩装置の設置面積も増加する。特許文献３に記載された復水脱塩装置では、カチオン交換樹脂がカチオン交換樹脂塔に、アニオン交換樹脂がアニオン交換樹脂塔に充填されるため、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を分離する操作が原理的に不要である。しかし、カチオン交換樹脂塔とアニオン交換樹脂塔を設置する必要があるため、復水脱塩装置のコストが上がるほか、復水脱塩装置の設置面積も増加する。

本発明はイオン交換体の再生が容易であり、かつ設置面積が低減された復水脱塩装置を提供することを目的とする。

本発明の復水脱塩装置は、第１のイオン交換体が充填される内側空間を形成する内筒と、内筒を取り囲む容器本体であって、少なくとも第２のイオン交換体が充填される外側空間を内筒との間で形成するとともに、外側空間と連通する接続空間を形成する容器本体と、内側空間を鉛直方向に延び、側壁に複数の復水供給開口が形成され、内側空間に復水を供給する復水供給管と、外側空間の第２のイオン交換体の下流に設けられ、第２のイオン交換体で処理された復水を排出する復水排出部と、内側空間を、第１のイオン交換体を挟んで復水供給管と対向して鉛直方向に延びる集水部と、を有する。集水部は、側壁に第１のイオン交換体で処理された復水を集水する復水集水開口が形成されるとともに、接続空間と連通する復水流出口を備えている。復水供給管は内側空間の中心線と同軸に配置され、集水部は内筒の内側壁面に沿って周方向に配置されている。

本発明の復水脱塩装置は、内側空間を形成する内筒と、内筒を取り囲み外側空間を形成する容器本体と、からなる二重円筒構造を有し、内側空間に第１のイオン交換体が、外側空間に少なくとも第２のイオン交換体が充填される。このため、第１のイオン交換体と第２のイオン交換体を別々の塔に充填する復水脱塩装置と比べて設置面積を低減することができる。また、内側空間には第１のイオン交換体だけが充填されるため、内側空間に充填された第１のイオン交換体は分離操作が不要である。

従って、本発明によれば、イオン交換体の再生が容易であり、かつ設置面積が低減された復水脱塩装置を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る復水脱塩装置の縦断面図と横断面図である。本発明の第２の実施形態に係る復水脱塩装置の縦断面図である。図２に示す復水脱塩装置の横断面図である。第１の実施形態と第２の実施形態の復水脱塩装置の復水の流れを示す模式図である。第２の実施形態の変形例の復水脱塩装置の横断面図である。

以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態に係る復水脱塩装置について説明する。本発明の復水脱塩装置１，１０１は主に発電所で用いられる。タービン（図示せず）で仕事を行った蒸気は復水器（図示せず）で凝縮されて復水となり、復水ろ過装置（図示せず）等でろ過された後、復水脱塩装置１，１０１で脱塩され、ボイラー（図示せず）等の蒸気発生装置に供給される。

（第１の実施形態）
図１（ａ）は本発明の第１の実施形態に係る復水脱塩装置１の縦断面図を、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線からみた横断面図を示している。復水脱塩装置１は、圧力容器を構成する容器本体２と、容器本体２の内部に設けられた内筒３と、を有している。容器本体２は鉛直方向Ｚの中心線２ｄを有する円筒状の側壁２ａと、側壁２ａの上部に接続されたドーム状の頂板２ｂと、側壁２ａの下部に接続されたドーム状の底板２ｃと、から構成されている。内筒３は円筒形の形状を有し、容器本体２と同心配置されている。内筒３は容器本体２の底板２ｃに溶接され、内筒３の上部はイオン交換体の流出を防ぐことができる大きさの開口が複数形成された内側仕切板４で覆われている。従って、内筒３は内側仕切板４及び容器本体２の底板２ｃとともに、内側空間６を形成する。内筒３と容器本体２（側壁２ａ）との間には外側空間７が形成されている。容器本体２の上部は外側空間７と連通する接続空間８となっている。外側空間７と接続空間８との間には、イオン交換体の流出を防ぐことができる大きさの開口が複数形成された外側仕切板５が設けられており、外側空間７はこの開口を介して接続空間８と連通している。また、内側空間６は内側仕切板４の開口を介して接続空間８と連通している。容器本体２の頂板２ｂにはマンホール９が設けられており、メンテナンスなどの目的で使用される。また、容器本体２の側壁２ａにもマンホール１１が設けられている。容器本体２の内面及び内筒３の両面は樹脂の接触面となるためライニングされている。

内側空間６には第１のイオン交換体が、外側空間７には第２のイオン交換体が充填されている。ここでは、第１のイオン交換体はカチオン交換体、好ましくはカチオン交換樹脂（以下、カチオン交換樹脂層Ｃという場合がある）であり、第２のイオン交換体はアニオン交換体、好ましくはアニオン交換樹脂（以下、アニオン交換樹脂単床層Ａという場合がある）である。アニオン交換樹脂は外側空間７の鉛直方向Ｚ中間位置に設けられた環状の支持板１２で支持されている。支持板１２には、復水を通過させるがアニオン交換樹脂を保持する大きさの多数の開口が形成されている。支持板１２の下方の容器本体２の底板２ｃ付近には、復水を排出する復水排出部１３が設けられている。復水排出部１３は表面に多数の開口が形成されたリング配管１３ａと、リング配管１３ａに接続され容器本体２を貫通する貫通部１３ｂと、から形成されている。

外側空間７のアニオン交換樹脂単床層Ａの下流ないし下方にはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂が混合された状態で充填されている（以下、混合層Ｍという場合がある）。復水排出部１３は混合層Ｍに埋め込まれている。カチオン交換樹脂層Ｃとアニオン交換樹脂単床層Ａによって復水中のイオン成分の多くが除去され、また後述するように、カチオン交換樹脂層Ｃとアニオン交換樹脂単床層Ａは薬液で再生後洗浄されるため、残留薬液の負荷も小さい。このため、混合層Ｍは仕上げの目的で設けられ、少量で十分であるとともに、再生されることなく定期的に交換される。復水の要求水質によっては混合層Ｍを省略することもできる。

第１のイオン交換体がアニオン交換樹脂であり、第２のイオン交換体がカチオン交換樹脂、またはアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合物であってもよい。すなわち、内側空間６にアニオン交換樹脂を充填し、外側空間７の支持板１２上にカチオン交換樹脂、またはカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混合層を充填することもできる。しかし、本実施形態のように、カチオン交換樹脂を内側空間６に充填し、アニオン交換樹脂を外側空間７の支持板１２上に充填し、復水をカチオン交換樹脂層Ｃ、アニオン交換樹脂単床層Ａの順で流すのがより好ましい。これは以下の理由による。一般に火力発電所等においては、系統設備の腐食防止のために復水のｐＨが９．３〜９．６程度に調整されている。この目的で復水にはアンモニアが注入されることがある。カチオン交換樹脂はＮａイオンなどだけでなく、アンモニアも除去するため、高い負荷がかかる。このため、復水脱塩装置１にはカチオン交換樹脂がアニオン交換樹脂より多く充填される。復水流量が７３０ｍ^３／ｈの条件における一例では、カチオン交換樹脂単床層Ｃのカチオン交換樹脂の充填量が約６ｍ^３、アニオン交換樹脂単床層Ａのアニオン交換樹脂の充填量が約３ｍ^３、混床層Ｍのカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の合計充填量が約１ｍ^３である。従って、適正な層高Ｃｈを考慮すると、カチオン交換樹脂を外側空間７に設置した場合、復水脱塩装置１の平面寸法が大きくなる傾向となる。また、カチオン交換樹脂を外側空間７に充填すると、後述するようにカチオン交換樹脂を抜き取る際、平面形状の支持板１２上を移動させるのが困難となる場合がある。これはカチオン交換樹脂の比重がアニオン交換樹脂の比重より大きいためである。これに対しカチオン交換樹脂を内側空間６に充填した場合、容器本体２の底面の傾斜を利用することができるため、カチオン交換樹脂をよりスムーズに抜き取ることができる。さらに復水をカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂の順で流すほうが復水の水質が改善されることが分かっている。以上より、本実施形態はカチオン交換樹脂を内側空間６に充填し、復水をカチオン交換樹脂単床層Ｃ、アニオン交換樹脂単床層Ａの順で流す構成としている。

内側空間６のカチオン交換樹脂単床層Ｃの上方には、カチオン交換樹脂の再生薬液を供給するリング状の第１の薬液供給管２６が設けられている。第１の薬液供給管２６は容器本体２と内筒３を貫通する配管２７に接続されている。カチオン交換樹脂の再生薬液としてはＨＣｌなどの強酸性液体が好適に用いられる。再生薬液は、底板２ｃに設けられたドレン管（不図示）から抜き取り、回収される。ドレン管は、抜き取り口２２や復水供給口２８を利用することもできる。

外側空間７のアニオン交換樹脂単床層Ａの上方には、アニオン交換樹脂の再生薬液を供給するリング状の第２の薬液供給管１９が設けられている。第２の薬液供給管１９は容器本体２を貫通する配管２０に接続されている。アニオン交換樹脂単床層Ａの下方、正確には支持板１２の直下には、容器本体２に開口しアニオン交換樹脂の再生薬液を回収する薬液回収口２１が設けられている。アニオン交換樹脂の再生薬液としてはＮａＯＨなどの強アルカリ性液体が好適に用いられる。

容器本体２のカチオン交換樹脂層Ｃの下方にはカチオン交換樹脂を抜き取るための抜き取り口２２が設けられている。容器本体２のアニオン交換樹脂単床層Ａの下部には、アニオン交換樹脂を抜き取るための抜き取り口２３が設けられている。さらに、容器本体２の混床層Ｍの下方には混床層Ｍのカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を抜き取るための抜き取り口２４が設けられている。抜き取り口２２，２４はできる限り容器本体２の中心寄りに設けることが望ましく、抜き取り口２３はできる限り支持板１２の近くに設けることが望ましい。容器本体２の底板２ｃには中心線２ｄと同心の復水供給口２８が設けられている。

復水脱塩装置１の内部で復水は以下のように処理される（図４（ａ）も参照）。まず、復水供給口２８から内側空間６に流入した復水は上向流となってカチオン交換樹脂単床層Ｃを通り、内側仕切板４の開口から接続空間８に流出する。復水は次に外側空間７と接続空間８の間の外側仕切板５の開口を通って、下向流となって外側空間７に流入する。復水は一旦外側仕切板５に保持され、その後外側仕切板５の多数の開口を通って外側空間７に供給される。このため、復水が周方向に均一に供給されるとともに、アニオン交換樹脂に直接落下しないため、不均一な流動によるアニオン交換樹脂の舞い上がりを防止し、アニオン交換樹脂層高を一定に保持することができる。復水はアニオン交換樹脂単床層Ａでアニオン成分を除去され、支持板１２を通って混床層Ｍに供給される。復水に含まれるカチオン成分とアニオン成分は混床層Ｍでさらに除去される。再生の際に残留する可能性のある薬液も混床層Ｍで除去される。このようにしてカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂で処理された復水は復水排出部１３を通って復水脱塩装置１から排出される。

次に、復水脱塩装置１におけるカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の再生方法を説明する。

まず、復水脱塩装置１を発電所の復水系統から隔離し、復水脱塩装置１の内部を大気開放し、復水を排水する。この結果、カチオン交換樹脂が充填された内側空間６はアニオン交換樹脂が充填された外側空間７から分離され、内側空間６と外側空間７との間で復水が流通することが防止される。次に、あらかじめ薬液タンク（図示せず）に接続された第１の薬液供給管２６から内側空間６に、カチオン交換樹脂の再生薬液を供給し、カチオン交換樹脂を再生する。再生薬液は復水供給口２８から分岐されたドレン管（不図示）から回収される。第１の薬液供給管２６がリング管であるため、カチオン交換樹脂に均等に薬液が供給される。カチオン交換樹脂の再生後、第１の薬液供給管２６の接続先を洗浄水タンクに切り替え、第１の薬液供給管２６から内側空間６に洗浄水を供給する。洗浄水は復水供給口２８から分岐されたドレン管（不図示）から回収される。カチオン交換樹脂は洗浄水によって洗浄され、表面に付着した再生薬液や不純物が除去される。洗浄水としては純水を用いることができる。

アニオン交換樹脂も同様にして再生することができる。あらかじめ、第２の薬液供給管１９を薬液タンク（図示せず）に接続しておく。次に、第２の薬液供給管１９から外側空間７にアニオン交換樹脂の再生薬液を供給し、アニオン交換樹脂を再生する。再生薬液は薬液回収口２１から回収される。第２の薬液供給管１９がリング管であるため、アニオン交換樹脂に均等に薬液が供給される。アニオン交換樹脂の再生後、第２の薬液供給管１９の接続先を洗浄水タンクに切り替え、第２の薬液供給管１９から外側空間７に洗浄水を供給する。洗浄水は薬液回収口２１から回収される。アニオン交換樹脂は洗浄水によって洗浄され、表面に付着した再生薬液や不純物が除去される。洗浄水としては純水を用いることができる。アニオン交換樹脂の再生及び洗浄は、カチオン交換樹脂の再生及び洗浄と並行して行うことができるが、順次行ってもよい。

アニオン交換樹脂を再生及び洗浄するときに、復水排出部１３を水源に接続し、復水排出部１３から薬液回収口２１に向けて水を供給することができる。この際、水の水位が薬液回収口２１と同程度となるように流量を調整することが望ましい。薬液回収口２１からは薬液と水が同時に排出される。復水排出部１３から供給される水はアニオン交換樹脂単床層Ａの下方にある混床層Ｍに薬液が流れ込むことを防止する。アニオン交換樹脂の薬液（ＮａＯＨ等）が混床層Ｍに流れ込むと、混床層Ｍのカチオン交換樹脂が逆再生を起こす。カチオン交換樹脂は逆再生されるとＮａ形となり、脱塩の際にＮａイオンが放出され、腐食、スケールなどの原因となる。

次に、復水脱塩装置１からカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂を抜き取る方法を説明する。内側空間６のカチオン交換樹脂と外側空間７のアニオン交換樹脂は上述の方法で再生されるため、通常は復水脱塩装置１から抜き取ることはないが、樹脂が寿命に達した場合などに抜き取ることがありうる。

内側空間６のカチオン交換樹脂を抜き取るときは、まず塔内の水抜きを行う。次に復水供給口２８から水を供給してカチオン交換樹脂層をほぐし、第１の薬液供給管２６に接続された空気供給手段（図示せず）から第１の薬液供給管２６を通して空気を供給して塔内を加圧する。そして、抜き取り口２２に設けられた弁（図示せず）を開いてカチオン交換樹脂の抜き取りを行う。容器本体２の底板２ｃは中心に向かって下り傾斜となっているため、カチオン交換樹脂は空気の加圧力と相まって底板２ｃの中心に向かって移動し、抜き取り口２２から押し出される（排出される）。

外側空間７のアニオン交換樹脂を抜き取るときは、まず塔内の水抜きを行う。次に復水排出部１３から水を供給してアニオン交換樹脂層をほぐし、第２の薬液供給管１９に接続された空気供給手段（図示せず）から第２の薬液供給管１９を通して空気を供給して塔内を加圧する。そして、抜き取り口２３に設けられた弁（図示せず）を開いてアニオン交換樹脂の抜き取りを行う。支持板１２は水平であるが、アニオン交換樹脂はカチオン交換樹脂と比べて軽量であるため、空気の加圧力だけでアニオン交換樹脂を動かすことができる。このようにして、アニオン交換樹脂は抜き取り口２３から押し出される（排出される）。

カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床層Ｍを抜き取るときは、まず塔内の水抜きを行う。次に復水排出部１３から水を供給して混床層Ｍをほぐし、復水排出部１３に接続された空気供給手段（図示せず）から復水排出部１３を通して空気を供給して塔内を加圧する。そして、抜き取り口２４に設けられた弁（図示せず）を開いて混床樹脂の抜き取りを行う。容器本体２の底板２ｃは中心に向かって下り傾斜となっているため、混床層Ｍは空気の加圧力と相まって底板２ｃの中心に向かって移動し、抜き取り口２４から押し出される（排出される）。

本実施形態の復水脱塩装置１は、容器本体２と内筒３によって、カチオン交換樹脂単床層Ｃが設けられた内側空間６と、アニオン交換樹脂単床層Ａが設けられた外側空間７とに仕切られている。このため、一つの脱塩塔にアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂を充填することができ、復水脱塩装置１の設置面積を低減することができる。カチオン交換樹脂単床層Ｃとアニオン交換樹脂単床層Ａが横方向に隣接して配置されるため復水脱塩装置１の全高を抑えることもできる。

本実施形態の復水脱塩装置１はさらに、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の再生を内部で行うことができることによる様々な利点を有している。まず、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の再生を行うための再生塔が不要である。従来、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂それぞれの再生を行うために設けられていた２つの再生塔などの塔槽類と、これに付随する樹脂の移送配管、移送ポンプなどの設備も不要となる。そのため、設備の設置面積が少なくなり、屋内に設置する場合は、建屋のコストも削減が可能である。

本実施形態では樹脂の分離、移送、復水脱塩装置１への再充填などの操作が不要であるため、再生に要する時間も短縮される。従来の復水脱塩装置は２つの再生塔で並行して樹脂の再生を行っているが、本実施形態の復水脱塩装置１でもカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の再生を並行して実施できるため、樹脂の再生自体に要する時間に大きな差異はない。さらに、樹脂の分離や移送に要する水も不要となるため、使用水量及び廃液量も削減される。

（第２の実施形態）
図２は本発明の第２の実施形態に係る復水脱塩装置１０１の縦断面図を、図３（ａ）は図２のＡ−Ａ線からみた横断面図を、図３（ｂ）は図２のＢ−Ｂ線からみた横断面図を、図３（ｃ）は図２のＣ−Ｃ線からみた横断面図を示している。図２は図３のＤ−Ｄ線に沿った縦断面図である。以下、第１の実施形態と同様の点については省略し、第１の実施形態と異なる点を中心に述べる。

内側空間６には、鉛直方向Ｚに延びる復水供給管１４が設けられている。復水供給管１４は内側空間６のほぼ中心、すなわち内側空間６ないし容器本体２の中心線２ｄと同軸に設けられている。復水供給管１４は容器本体２の底板２ｃを貫通しており、復水は復水脱塩装置１の下方から上向流で復水脱塩装置１に供給される。復水供給管１４の側壁１４ｂにはイオン交換体が通過しない大きさの複数の復水供給開口１４ａが形成されている。復水供給開口１４ａは復水供給管１４の周方向にほぼ均等に設けられ、かつ鉛直方向Ｚに関しほぼ同じピッチで設けられている。復水が復水供給管１４の鉛直方向Ｚのどの位置からもほぼ同程度の流量で供給されるように、復水供給開口１４ａの大きさは復水供給管１４の上部に向かって大きくなっていてもよい。復水供給開口１４ａの大きさを鉛直方向Ｚに変化させる代わりに、復水供給開口１４ａの鉛直方向Ｚの配列ピッチが復水供給管１４の上部に向かって小さくなるようにしてもよい。容器本体２の頂板２ｂと内側仕切板４にはそれぞれマンホール９，１１が設けられており、後述する復水供給管１４の設置、メンテナンスなどの目的で使用される。カチオン交換樹脂は内側空間６の底面、すなわち容器本体２の底面から内側仕切板４の直下まで充填されている。このため、カチオン交換樹脂は高い充填率で充填される。内側仕切板４には第１の実施形態と異なり、復水が流通する開口が設けられていない。

復水供給管１４と対向して鉛直方向Ｚに延びる集水部が形成されている。集水部は内筒３の内側壁面に沿って周方向に配置されている。本実施形態では集水部は内筒３の内側壁面に沿って周方向に等ピッチで配置された８本の集水管１５からなるが、集水管１５の本数はこれに限定されない。各集水管１５はカチオン交換樹脂を挟んで復水供給管１４と対向している。各集水管１５は、側壁１５ｃに設けられ、イオン交換体が通過しない大きさの複数の復水集水開口１５ａと、接続空間８と連通する復水流出口１５ｂと、を有している。複数の復水集水開口１５ａは同じ径を有し、カチオン交換樹脂を有効に使用できるよう、容器本体２の内筒３の壁面を向く位置に鉛直方向Ｚに等ピッチで配列されているのが好ましい。集水管１５は復水集水開口１５ａからカチオン交換樹脂で処理された復水を集水し、その復水を復水流出口１５ｂから接続空間８に流出させる。

復水脱塩装置１０１の内側空間６にはカチオン交換樹脂の再生薬液を供給する複数の第１の薬液供給管１６が設けられている。複数の第１の薬液供給管１６は内筒３の内側壁面に沿って等間隔で設けられ、かつ集水管１５と交互に設けられている。各第１の薬液供給管１６はカチオン交換樹脂を挟んで集水管１５と対向している。本実施形態では８本の第１の薬液供給管１６が等間隔で配置されており、かつ第１の薬液供給管１６と集水管１５も等間隔で配置されている。第１の薬液供給管１６の本数や集水管１５との位置関係はこれに限定されない。第１の薬液供給管１６の側壁１６ｂには再生薬液を供給するイオン交換体が通過しない大きさの複数の薬液供給開口１６ａが設けられている。複数の薬液供給開口１６ａは、容器本体２の内筒３の壁面を向く位置に鉛直方向Ｚに等ピッチで配列されているのが好ましい。複数の第１の薬液供給管１６は接続空間８に設けられたリング状のヘッダ配管１７から分岐しており、ヘッダ配管１７は容器本体２の頂板２ｂを貫通する配管１８と接続されている。カチオン交換樹脂の再生薬液としてはＨＣｌなどの強酸性液体が好適に用いられる。

復水脱塩装置１０１の内部で復水は以下のように処理される（図４（ｂ）も参照）。まず、復水供給管１４に流入した復水は復水供給管１４の内部を上向流で流通し、復水供給管１４の側壁１４ｂに設けられた多数の復水供給開口１４ａから内側空間６に排出される。復水はカチオン交換樹脂層Ｃを通って、各集水管１５に向かって流れる。このため、復水は、復水供給管１４から各集水管１５に向かって（径方向外側に向かって）放射状に、且つ概ね水平方向に流れる。集水管１５は内筒３の内側壁面に沿って複数設けられているため、復水は容器本体２の中心線２ｄを中心としたどの角度方向にも概ね均等に流れる。このようにして、復水はカチオン交換樹脂層Ｃでカチオン成分を除去される。

復水は集水管１５の復水集水開口１５ａから集水管１５の内部に導入され、再び上向流となって復水流出口１５ｂから接続空間８に流出する。その後、復水は第１の実施形態と同様にしてアニオン交換樹脂単床層Ａでアニオン成分を除去され、カチオン成分とアニオン成分が混床層Ｍでさらに除去される。復水は復水排出部１３を通って復水脱塩装置１から排出される。

このように、本実施形態では内側空間６内を復水が径方向に流通する。この結果、カチオン交換樹脂層Ｃの層高は鉛直方向Ｚではなく水平方向で規定される。図４（ａ）には第１の実施形態の復水脱塩装置１の模式的な断面図を、図４（ｂ）には第２の実施形態の復水脱塩装置１０１の模式的な断面図を示している。図４（ａ）は説明の都合上、径を誇張して示している。カチオン交換樹脂層Ｃの容積は同じであると仮定している。図中、太線は復水の流れを示している。第２の実施形態の復水脱塩装置１０１では、カチオン交換樹脂層Ｃの層高Ｃｈは容器本体２の径方向ないし水平方向で規定される。層高Ｃｈは復水の水質確保のために一定の高さが求められるともに、過大な圧力損失を防止するために適正な範囲に設定する必要がある。第１の実施形態の復水脱塩装置１では、第２の実施形態と同様、内筒３によってカチオン交換樹脂層Ｃとアニオン交換樹脂単床層Ａが仕切られている。しかし、復水は従来のようにカチオン交換樹脂層Ｃの底部から上向流で流入するため、カチオン交換樹脂層Ｃの層高Ｃｈは鉛直方向Ｚで規定される。この結果、第１の実施形態の復水脱塩装置１はカチオン交換樹脂層Ｃの上方に、カチオン交換樹脂が充填されない空間が発生しやすい。これに対して第２の実施形態ではカチオン交換樹脂が効率的に充填されるため、空間の利用率が高い。従って、復水脱塩装置１０１をコンパクト化することができ、第１の実施形態の復水脱塩装置１と比べてコストをさらに抑制することができる。また、第２の実施形態では復水脱塩装置１の平面寸法も抑制される。これにより、復水脱塩装置１０１の設置面積が低減し、復水脱塩装置１０１が設置される建屋のコストも抑制することができる。また、第１の実施形態の場合、装置をコンパクトにしようとするとカチオン交換樹脂層Ｃが層高になるため、差圧が上昇してしまうが、第２の実施形態の場合、装置をコンパクト化でき、さらに差圧が低減できる。

次に、上述の復水脱塩装置１０１におけるカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の再生方法を説明する。

まず、復水脱塩装置１０１を発電所の復水系統から隔離し、復水脱塩装置１の内部を大気開放し、復水を排水する。この結果、カチオン交換樹脂が充填された内側空間６はアニオン交換樹脂が充填された外側空間７から分離され、内側空間６と外側空間７との間で復水が流通することが防止される。第１の薬液供給管１６は薬液タンク（図示せず）に接続し、復水供給管１４はドレン配管（図示せず）に接続しておく。

次に、第１の薬液供給管１６から内側空間６にカチオン交換樹脂の再生薬液を供給し、復水供給管１４で再生薬液を回収することによって、カチオン交換樹脂を再生する。本実施形態では、再生薬液は復水の流れと逆向き、すなわち容器本体２の径方向内側に向けて概ね水平に流れる（向流再生）。向流再生では復水の流れに関しカチオン交換樹脂層Ｃの最下流側（出口側）の樹脂から再生されるため、安定した水質を維持できる。

カチオン交換樹脂の再生後、第１の薬液供給管１６の接続先を洗浄水タンク（図示せず）に切り替え、第１の薬液供給管１６から内側空間６に洗浄水を供給する。復水供給管１４で洗浄水を回収することによって、洗浄水は復水の向きと逆方向に流れる。カチオン交換樹脂は洗浄水によって洗浄され、表面に付着した再生薬液や不純物が除去される。洗浄水としては純水を用いることができる。なお、洗浄水も復水の流れに関しカチオン交換樹脂単床層Ｃの最下流側（出口側）から供給されるため、残留薬液が後段のアニオン交換樹脂に流れ、アニオン交換樹脂が逆再生されることを防止することができる。アニオン交換樹脂は逆再生されるとＣｌ型（再生薬液として硫酸を用いた場合はＳＯ_４型）となり、脱塩の際に塩素イオンや硫酸イオンが放出され、腐食、スケールなどの原因となる。アニオン交換樹脂は第１の実施形態と同様にして再生することができる。

内側空間６のカチオン交換樹脂を抜き取るときは、まず塔内の水抜きを行う。次に復水供給管１４から水を供給してカチオン交換樹脂層をほぐし、第1の薬液供給管１６に接続された空気供給手段（図示せず）から第1の薬液供給管１６を通して空気を供給して塔内を加圧する。そして、抜き取り口２２に設けられた弁（図示せず）を開いてカチオン交換樹脂の抜き取りを行う。容器本体２の底板２ｃは中心に向かって下り傾斜となっているため、カチオン交換樹脂は空気の加圧力と相まって底板２ｃの中心に向かって移動し、抜き取り口２２から押し出される（排出される）。外側空間７のアニオン交換樹脂は第１の実施形態と同様にして抜き取ることができる。

本発明の第２の実施形態はこれに限定されるものではなく、様々な変形が可能である。

まず、上記実施形態とは逆に、復水を復水脱塩装置１０１の径方向内側に流し、薬液及び洗浄水を径方向外側に流すことができる。

接続空間８は容器本体２の下部に設けられてもよい。図示は省略するが、復水は復水脱塩装置１０１の上方から復水脱塩装置１０１に供給され、上記実施形態と同様、復水供給管１４から集水部１５に向かって径方向外側に流れ、カチオン交換樹脂単床層Ｃでカチオン成分を除去される。復水は集水部１５を下向き流となって流れ接続空間８に流入し、さらに外側空間７のアニオン交換樹脂単床層Ａ、混床層Ｍを上向き流で流通し、容器本体２の上部から排出される。

集水部は複数の集水管１５からなっているが、復水がカチオン交換樹脂の内部を概ね径方向に流れる限り、集水部は様々な構成をとることができる。図５は図２のＣ―Ｃ線からみた図３（ｃ）と同様の断面図である。この例では、内筒３の内側に内筒３と同心の第２の内筒２５が設けられ、内筒３と第２の内筒２５との間に環状断面を有する流路が形成されている。第２の内筒２５には多数の復水集水開口（図示せず）が形成されている。

１，１０４復水脱塩装置
２容器本体
３内筒
６内側空間
７外側空間
８接続空間
１３復水排出部
１４復水供給管
１４ａ復水供給開口
１５集水部（集水管）
１５ａ復水集水開口
１５ｂ復水流出口
１６，２６第１の薬液供給管
１６ａ薬液供給開口
１９第２の薬液供給管
２１薬液回収口
２２カチオン交換樹脂の抜き取り口
２３アニオン交換樹脂の抜き取り口
２８復水供給口
Ａアニオン交換樹脂単床層
Ｃカチオン交換樹脂単床層
Ｍ混床層

Claims

第１のイオン交換体が充填される内側空間を形成する内筒と、
前記内筒を取り囲む容器本体であって、少なくとも第２のイオン交換体が充填される外側空間を前記内筒との間で形成するとともに、前記外側空間と連通する接続空間を形成する容器本体と、
前記内側空間を鉛直方向に延び、側壁に複数の復水供給開口が形成され、前記内側空間に復水を供給する復水供給管と、
前記外側空間の前記第２のイオン交換体の下流に設けられ、前記第２のイオン交換体で処理された復水を排出する復水排出部と、
前記内側空間を、前記第１のイオン交換体を挟んで前記復水供給管と対向して鉛直方向に延びる集水部と、を有し、
前記集水部は、側壁に前記第１のイオン交換体で処理された復水を集水する復水集水開口が形成されるとともに、前記接続空間と連通する復水流出口を備え、
前記復水供給管は前記内側空間の中心線と同軸に配置され、前記集水部は前記内筒の内側壁面に沿って周方向に配置されている、復水脱塩装置。
前記集水部は複数の集水管であり、各集水管は、側壁に設けられた複数の復水集水開口と、前記復水流出口と、を有する、請求項１に記載の復水脱塩装置。
第１のイオン交換体が充填される内側空間を形成する内筒と、
前記内筒を取り囲む容器本体であって、少なくとも第２のイオン交換体が充填される外側空間を前記内筒との間で形成するとともに、前記外側空間と連通する接続空間を形成する容器本体と、
前記内側空間に復水を供給する復水供給部と、
前記外側空間の前記第２のイオン交換体の下流に設けられ、前記第２のイオン交換体で処理された復水を排出する復水排出部と、
前記内側空間を鉛直方向に延び、側壁に前記第１のイオン交換体の再生薬液を供給する複数の薬液供給開口が設けられた第１の薬液供給管と、
前記容器本体の前記第１のイオン交換体の充填部の下部に開口し、前記第１のイオン交換体を抜き取るための抜き取り口と、
前記第１の薬液供給管に接続され、前記第１のイオン交換体の抜き取り時に、第１の薬液供給管を通して前記内側空間を加圧するための空気を供給する空気供給手段と、を有する、復水脱塩装置。
第１のイオン交換体が充填される内側空間を形成する内筒と、
前記内筒を取り囲む容器本体であって、少なくとも第２のイオン交換体が充填される外側空間を前記内筒との間で形成するとともに、前記外側空間と連通する接続空間を形成する容器本体と、
前記内側空間に復水を供給する復水供給部と、
前記外側空間の前記第２のイオン交換体の下流に設けられ、前記第２のイオン交換体で処理された復水を排出する復水排出部と、
前記外側空間の前記第２のイオン交換体の充填部の上方に位置し、前記第２のイオン交換体の再生薬液を供給する第２の薬液供給管と、
前記容器本体の前記第２のイオン交換体の充填部の下方に開口し、前記第２のイオン交換体の再生薬液を回収する薬液回収口と、
前記容器本体の前記第２のイオン交換体の充填部の下部に開口し、前記第２のイオン交換体を抜き取るための抜き取り口と、
前記第２の薬液供給管に接続され、前記第２のイオン交換体の抜き取り時に前記外側空間を加圧するための空気を供給する空気供給手段と、を有する、復水脱塩装置。
前記外側空間の前記第２のイオン交換体の充填部の下流に、カチオン交換体とアニオン交換体が混床で充填され、
前記第２のイオン交換体の再生時に前記薬液回収口に向けて水を供給する水供給手段を有する、請求項４に記載の復水脱塩装置。
前記復水供給部は、前記内側空間を鉛直方向に延び、側壁に複数の復水供給開口が形成された復水供給管であり、
前記内側空間を、前記第１のイオン交換体を挟んで前記復水供給管と対向して鉛直方向に延びる集水部をさらに有し、前記集水部は、側壁に前記第１のイオン交換体で処理された復水を集水する復水集水開口が形成されるとともに、前記接続空間と連通する復水流出口を備える、請求項３から５のいずれか１項に記載の復水脱塩装置。
前記復水供給管は前記内側空間の中心線と同軸に配置され、前記集水部は前記内筒の内側壁面に沿って周方向に配置されている、請求項６に記載の復水脱塩装置。
前記集水部は複数の集水管であり、各集水管は、側壁に設けられた複数の復水集水開口と、前記復水流出口と、を有する、請求項７に記載の復水脱塩装置。
前記第１のイオン交換体はカチオン交換樹脂であり、前記第２のイオン交換体はアニオン交換樹脂である、請求項１から８のいずれか１項に記載の復水脱塩装置。