JPH09308881A - 復水脱塩装置の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 脱塩塔の再生後の通水初期において漏出する
金属酸化物等の懸濁物のイオン交換樹脂層への負荷を軽
減し、しかも洗浄時間を短縮できる復水脱塩装置の洗浄
方法。 【解決手段】 復水を濾過装置１で濾過し、濾過後の復
水または濾過しない復水を復水脱塩装置２において、複
数の脱塩塔２ａ、２ｂ…に並列に通水して脱塩する復水
処理系において、脱塩性能が低下した脱塩塔２ａの混床
７ａのアニオンおよびカチオン交換樹脂を逆洗分離して
再生、洗浄したのち、脱塩塔２ａで混合して混床７ａを
形成し、通水初期の洗浄を行う際、脱塩塔２ａの洗浄排
水を濾過装置１に循環して濾過したのち、脱塩塔２ａに
導入し循環洗浄を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は復水脱塩装置の洗浄
方法、特に復水脱塩装置の再生後の通水初期の循環洗浄
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】火力発電所、原子力発電所では蒸気が凝
縮して復水が生成するが、この復水をボイラ水として再
利用するために、復水脱塩装置が設けられている。復水
脱塩装置はアニオンおよびカチオン交換樹脂の充填層に
おいて、溶解している塩類を除去するとともに、一部金
属酸化物等も除去しているが、多量に金属酸化物その他
の懸濁質が含まれる場合には、前段に設けた濾過装置に
より濾過を行っている。

【０００３】一般に発電所では、金属不純物がボイラに
持ち込まれると金属スケールによる腐食や、熱効率の低
下が発生するため、できるだけきれいな水をボイラ（ス
チームジェネレータ）に供給する必要がある。特にＢＷ
Ｒ原子力発電所では、金属酸化物が原子炉に流入し放射
化されることによる系統の放射能レベルの上昇を防止
し、また燃料棒への酸化物付着を抑制することにより、
保守作業に際しての作業員の被曝量低減化の目的で除鉄
が要求される。ＰＷＲ原子力発電所ではスチームジェネ
レータへの鉄流入を抑制することにより、スチームジェ
ネレータ内部の腐食防止と、スケールの堆積による水流
路の閉塞防止などの目的で除鉄が行われる。

【０００４】このためいずれの場合も、復水処理のため
の装置として、前段に濾過装置、後段に復水脱塩装置を
設置する構成が標準的である。ここで濾過装置は金属酸
化物を除去することにより、脱塩装置に充填されたイオ
ン交換樹脂の金属汚染を防止し、イオン交換反応を良好
に維持する効果も期待されている。

【０００５】この構成では、復水処理のための設備とし
て濾過装置が大きなスペースを要すること、また濾材の
消費によりコストが増加すること等のため、濾過装置は
復水の一部のみの処理を行う小容量の装置を設置するこ
とが多い。この場合、装置の立上げ時のように懸濁物の
多いときに濾過を行い、定常時のように懸濁物の少ない
ときには濾過を行わず、復水を直接脱塩装置に導入する
ように構成されている。

【０００６】復水脱塩装置はアニオンおよびカチオン交
換樹脂を充填した混床式の脱塩塔を複数個並列に設置
し、これらに同時に復水を通水して脱塩を行い、そのう
ちイオン交換能力の低下した脱塩塔を脱塩工程から切離
して再生工程に移るように構成されている。再生工程で
は水逆洗によりアニオンおよびカチオン交換樹脂層に分
離し、各樹脂層を別々の再生塔において再生する。再生
された各樹脂は脱塩塔において混合して混床を形成し、
洗浄を行ったのち脱塩工程に復帰する。

【０００７】ところで濾過装置と復水脱塩装置により構
成される復水処理装置の処理水質は、濾過装置と脱塩装
置の２段処理によって決定されるが、濾過装置によって
完全に除鉄できるわけではなく、鉄その他の金属酸化物
の流入量の１〜５０％程度は後段の脱塩装置に流入し、
イオン交換樹脂の表面に固着する現象が認められる。イ
オン交換樹脂表面に固着した金属酸化物はイオン交換樹
脂の再生剤である塩酸や硫酸によって僅かながら溶解す
るが、長期間の使用においては樹脂表面に大量の金属酸
化物が固着することとなる。特に水酸化ナトリウムを再
生剤とするアニオン交換樹脂では、金属溶解能力が小さ
く、大量の金属がイオン交換樹脂の表面に固着すること
となる。

【０００８】このため再生後の樹脂はその表面に付着し
ている鉄などの金属酸化物が剥離しやすくなっており、
通水開始から３〜２４時間の間流量ショック等により金
属酸化物が剥離して処理水中に漏出するので、循環洗浄
工程を設けて処理水鉄濃度の低下を図っている。従来の
循環洗浄工程は、処理水を脱塩塔の前の被処理水供給路
に循環しているため、循環した処理水は他の脱塩塔にも
入り、金属酸化物はその脱塩塔の負荷になるほか、イオ
ン交換樹脂層から漏出する金属酸化物の量が低下するの
に時間がかかり、長い洗浄が必要であるという問題点が
あった。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、脱塩
塔の再生後の通水初期において漏出する金属酸化物等の
懸濁物のイオン交換樹脂層への負荷を軽減し、しかも洗
浄時間を短縮できる復水脱塩装置の洗浄方法を提案する
ことである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、復水を濾過す
る濾過装置と、濾過後の復水または濾過しない復水を脱
塩する復水脱塩装置とを備えた復水処理系において、復
水脱塩装置を再生したのち、復水脱塩装置の洗浄排水を
前記濾過装置を通して復水脱塩装置に循環し、通水初期
の洗浄を行うことを特徴とする復水脱塩装置の洗浄方法
である。

【００１１】本発明において洗浄の対象となる復水脱塩
装置は、火力または原子力発電のように蒸気が凝縮した
復水をボイラ水等として利用する系において、濾過装置
の後段に設置され、濾過前の復水または濾過後の復水を
脱塩する装置であり、アニオンおよびカチオン交換樹脂
を充填した混床式のイオン交換装置から構成される。

【００１２】この復水脱塩装置は復水中に多量の金属酸
化物その他の懸濁物を含む場合に、濾過装置による濾過
後の復水を脱塩し、懸濁物の少ない定常運転状態では濾
過前の復水を直接脱塩するように構成されるが、常に濾
過装置により濾過した復水を脱塩してもよく、また復水
の一部を濾過し、濾過前の復水と濾過後の復水を混合し
て脱塩を行ってもよい。

【００１３】このような復水脱塩装置に充填するイオン
交換樹脂は、アニオン交換樹脂として強塩基性アニオン
交換樹脂、カチオン交換樹脂として強酸性カチオン交換
樹脂を用い、両者を混合して混床を形成する。混床を形
成した脱塩塔を複数個並列に設置して復水脱塩装置を構
成する。

【００１４】復水脱塩装置の前に設置する濾過装置は復
水中の鉄酸化物等の金属酸化物その他の懸濁物を除去で
きるものであればよく、プリコートフィルタ、電磁フィ
ルタ、中空糸膜フィルタ等あらゆるタイプの濾過装置が
使用可能であるが、間欠的な運転が可能な中空糸膜フィ
ルタやカートリッジフィルタなどを用いると、必要なと
きだけ濾過を行うことができるので好ましい。

【００１５】濾過装置は脱塩装置の前段に設け、常に復
水を濾過した後に脱塩装置に供給するように接続するこ
ともできるが、脱塩装置の前段に復水ラインに対し枝分
かれした形で設け、濾過装置をバイパスして復水を直接
脱塩装置に供給するように接続するのが好ましい。この
場合復水中の懸濁物が少ないときは、直接復水を脱塩装
置に供給し、懸濁物が多いときは濾過装置で濾過後に脱
塩装置に供給する。通常、発電プラントの定期検査後の
ような装置立ち上げ時には懸濁物が多く、定常状態では
少ない。

【００１６】上記のような復水処理系では、発電プラン
ト等で蒸気の凝縮により発生する復水を必要により濾過
装置で濾過して、金属酸化物その他の懸濁物を除去す
る。そして濾過された復水または濾過されない復水を復
水脱塩装置においてイオン交換により脱塩し、ボイラ
（スチームジェネレータ）に循環して再利用する。脱塩
装置は通常複数の脱塩塔に並列に復水を通水して脱塩を
行い、このうちイオン交換能の低下した脱塩塔を通水
（脱塩）工程から順次切離して再生を行う。

【００１７】再生工程は復水脱塩装置において行われて
いる通常の再生方法が採用できる。一般的な方法は復水
ラインおよび処理水ラインから遮断した脱塩塔から、ア
ニオンおよびカチオン交換樹脂の混合樹脂を逆洗分離塔
に移送する。ここで逆洗分離によりアニオン交換樹脂層
とカチオン交換樹脂層に比重差で分離し、各樹脂層をそ
れぞれアニオン再生塔およびカチオン再生塔に移して再
生を行う。この場合逆洗分離塔をカチオン再生塔と兼用
することもできる。

【００１８】各再生塔における再生操作は、それぞれ空
気逆洗によるスクラビングを行って付着物を剥離したの
ち再生剤の薬注、押出を行って各樹脂層を再生し、純水
による洗浄を順次行う。洗浄を終った各樹脂層は脱塩塔
に移送して空気導入により攪拌混合して混床を形成す
る。

【００１９】その後脱塩塔では混床の状態で通水初期の
洗浄を行う。通水初期の洗浄としては純水による洗浄を
行ったのち、復水を低流速で通水して回収洗浄を行い、
さらに通水工程の流速に上げて循環洗浄を行う。最初の
純水洗浄工程では低流速で純水を通過させることによ
り、樹脂の移送および攪拌混合中に生じた剥離物その他
の不純物を洗い流し、洗浄排水は系外に排出する。回収
洗浄工程では復水を低流速で通水し、洗浄排水は復水器
に返送して回収する。

【００２０】このように純水洗浄および回収洗浄を行っ
たのち、復水の流速を通水（脱塩）工程の流速に上げる
と、流速ショックにより付着物が剥離するので、この剥
離物を除去するために洗浄排水を循環して循環洗浄を行
う。従来は、洗浄排水を脱塩塔の直前に循環していた
が、本発明では洗浄排水を濾過装置に供給し、濾過装置
で濾過を行ったのち、脱塩塔の直前に循環して脱塩塔に
導入する。

【００２１】濾過装置としては別の濾過装置を用いても
よいが、復水処理系に設けた濾過装置を用いるのが好ま
しい。また濾過装置による濾過は洗浄中の脱塩塔の洗浄
排水のみについて行い、その濾過水を洗浄中の脱塩塔に
循環するようにしてもよいが、洗浄排水の濾過を行い、
その濾過水を被処理復水と混合して他の脱塩塔にも分割
して導入するようにすると、濾過装置を有効に利用でき
るので好ましい。

【００２２】洗浄排水を濾過装置で濾過すると、洗浄排
水中の金属酸化物その他の懸濁物は濾材に捕捉され、濾
過水が脱塩塔に入る。脱塩塔では濾過水中に残留する懸
濁物が除去されるほか、樹脂層に堆積している流動可能
な懸濁物が洗い出される。こうして洗浄排水を循環させ
ながら循環洗浄を行うことにより、洗浄排水中に流出す
る懸濁物の量が少なくなると、処理水として採水し、通
水（脱塩）工程に移る。この段階で濾過装置による濾過
を停止し、復水を直接脱塩塔に通水して脱塩を行う。

【００２３】

【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は実施形態の復水脱塩装置の洗浄
方法を示す系統図である。

【００２４】図１において、１は濾過装置、２は復水脱
塩装置であって、複数の脱塩塔２ａ、２ｂ…が復水ライ
ン３および処理水ライン４間に、弁５ａ、５ｂ…を有す
る復水導入路３ａ、３ｂ…および弁６ａ、６ｂ…を有す
る処理水路４ａ、４ｂ…を介して並列に設けられてい
る。濾過装置１内には濾材１ａが内蔵されている。脱塩
塔２ａ、２ｂ…内にはアニオンおよびカチオン交換樹脂
の混床７ａ、７ｂ…が形成されている。濾過装置１は復
水ライン３の弁８の前後に連絡するバイパス路９の弁９
ａ、９ｂ間に設けられている。

【００２５】各脱塩塔２ａ、２ｂ…の上部および下部に
は、圧縮空気路１１ａ…および１２ａ…が弁１３ａ…お
よび１４ａ…を介して連絡するとともに、樹脂導入路１
５ａ…および樹脂取出路１６ａ…が弁１７ａ…および１
８ａ…を介して連絡しており、また各処理水路４ａ、４
ｂ…から、弁１９ａ…を有する循環路２０ａ…が分岐し
ているが、脱塩塔２ａおよび処理水路４ａについてのみ
図示されている。循環路２０ａ…はポンプ２１および弁
２３を有する循環ライン２０を介して濾過装置１に連絡
している。循環ライン２０から、弁２４を有する回収ラ
イン２５が復水器（図示せず）に連絡している。

【００２６】上記のような復水処理系では、発電プラン
ト等で蒸気の凝縮により発生する復水を復水水質に応じ
必要なときは復水ライン３から濾過装置１に導入して濾
過し、金属酸化物その他の懸濁物を除去する。そして濾
過された復水または濾過されない復水を復水脱塩装置２
において、イオン交換により脱塩し、ボイラ（スチーム
ジェネレータ）に循環して再利用する。脱塩装置２では
複数の脱塩塔２ａ、２ｂ…に並列に復水を通水して脱塩
を行い、このうちイオン交換能の低下した脱塩塔例えば
２ａを通水（脱塩）工程から順次切離して再生を行う。

【００２７】再生工程は復水脱塩装置において行われて
いる通常の再生方法が採用される。例えば弁５ａ、６ａ
を閉じることにより、復水ライン３および処理水ライン
４から遮断した脱塩塔２ａに、圧縮空気路１１ａから圧
縮空気を送って樹脂取出路１６ａからアニオンおよびカ
チオン交換樹脂の混合樹脂を逆洗分離塔（図示せず）に
移送する。ここで逆洗分離によりアニオン交換樹脂層と
カチオン交換樹脂層に比重差で分離し、各樹脂層をそれ
ぞれアニオン再生塔およびカチオン再生塔に移して再生
を行う。この場合逆洗分離塔をカチオン再生塔と兼用す
ることもできる。

【００２８】各再生塔における再生操作は、それぞれ空
気逆洗によるスクラビングを行って付着物を剥離したの
ち、再生剤（アニオン交換樹脂に対しては水酸化ナトリ
ウム、カチオン交換樹脂に対しては硫酸）の薬注、およ
び純水による押出を行って各樹脂層を再生し、純水によ
る洗浄を順次行う。洗浄を終った各樹脂層は脱塩塔２ａ
に移送し、圧縮空気路１２ａより圧縮空気を導入して攪
拌混合し、混床７ａを形成する。

【００２９】その後脱塩塔２ａでは混床の状態で通水初
期の洗浄を行う。通水初期の洗浄としては１０〜３０分
間純水による洗浄を行ったのち、復水を低流速で通水し
て３０〜６０分間回収洗浄を行い、さらに通水工程の流
速に上げて２〜２４時間循環洗浄を行う。

【００３０】最初の純水洗浄工程では低流速で純水を通
過させることにより、樹脂の移送および攪拌混合中に生
じた剥離物その他の不純物を洗い流し、洗浄排水は系外
に排出する（純水洗浄の流路は図示省略）。回収洗浄工
程では濾過装置１で濾過することなく復水路３ａから復
水を低流速で通水し、洗浄排水は処理水路４ａから回収
ライン２５を経て復水器（図示せず）に回収する。

【００３１】このように純水洗浄および回収洗浄を行っ
たのち、復水の流速を通水（脱塩）工程の流速に上げる
と、流速ショックにより付着物が剥離するので、この剥
離物を除去するために洗浄排水を循環して循環洗浄を行
う。この場合弁６ａ、９ａ、２４が閉じられた状態で、
弁９ｂ、１９ａ、２３を開き、ポンプ２１により洗浄排
水を循環ライン２０から濾過装置１の前に循環し、濾過
装置１で濾過を行ったのち、復水ライン３を経て脱塩塔
２ａ、２ｂ…に導入する。

【００３２】洗浄排水を濾過装置１で濾過すると、洗浄
排水中の金属酸化物その他の懸濁物は濾材１ａに捕捉さ
れ、濾過水が脱塩塔２ａ、２ｂ…に入る。脱塩塔２ａ、
２ｂ…では濾過水中に残留する懸濁物が除去されるほ
か、脱塩塔２ｂ、２ｃ…では通常の脱塩が行われる。脱
塩塔２ａでは樹脂層に堆積している流動可能な懸濁物が
洗い出される。

【００３３】こうして洗浄排水を循環させながら循環洗
浄を行うことにより、洗浄排水中に流出する懸濁物の量
が少なくなると、弁１９ａを閉じて弁６ａを開き、脱塩
塔２ａの処理水を処理水ライン４に採水し、通水（脱
塩）工程に移る。この段階で濾過装置１による濾過を停
止し、復水を直接脱塩塔２ａ、２ｂ…に通水して脱塩を
行う。

【００３４】従来は循環洗浄の際、洗浄排水を循環ライ
ン２２から脱塩装置２の直前の復水路３に循環していた
ので、洗浄排水中の懸濁物が全体の脱塩塔２ａ、２ｂ…
の負荷になって、各脱塩塔の採水時間を短縮するほか、
脱塩塔２ａにおいては捕捉できない懸濁物が長時間にわ
たって漏出し、洗浄排水の濃度が低下せず、洗浄時間が
長くなる。

【００３５】これに対して循環ライン２０から洗浄排水
を濾過装置１に循環して濾過を行うと、洗浄排水中の懸
濁物は濾過装置１で捕捉されるため、各脱塩塔２ａ、２
ｂ…の負荷は軽減され、採水時間は長くなる。そして脱
塩塔２ａでは漏出する懸濁物は少なくなるので、循環洗
浄時間は短くなる。脱塩塔２ａの洗浄排水は脱塩された
処理水であり、濾過装置１を通過させることにより、捕
捉された懸濁物からイオンが溶出するが、その量はわず
かであって、各脱塩塔２ａ、２ｂ…の負荷の増大はほと
んど無視できる。

【００３６】

【実施例】以下本発明の実施例および比較例について説
明する。

【００３７】実施例１ 図１に示す復水処理系（復水流量２８００Ｔ／Ｈｒ）に
おいて、１基の脱塩塔２ａが性能低下したので、前記操
作により再生を行った。脱塩塔は５基設置されているた
め、通常の脱塩操作では１基あたりの処理流量は５６０
Ｔ／Ｈｒであるが１基再生時の他の処理流量は７００Ｔ
／Ｈｒとなる。

【００３８】再生後樹脂を脱塩塔２ａで混合したのち、
純水を１５０Ｔ／Ｈｒで通水して２０分間純水洗浄を行
い、さらに復水を２００Ｔ／Ｈｒで通水して４５分間回
収洗浄を行った。次いで復水の通水量を３５０Ｔ／Ｈに
上げ、洗浄排水を濾過装置１に循環して循環洗浄を行っ
たところ、約２時間後に洗浄排水中の鉄濃度が３ｍｇ／
ｌになり、採水（脱塩）工程に移行可能となった。通水
準備工程（純水洗浄工程）からの洗浄排水および処理水
中の鉄濃度を図２の「本発明法」に示す。

【００３９】比較例１ 実施例１において、循環洗浄の際洗浄排水を復水脱塩装
置２の前（濾過装置１の後）に循環したところ、約１２
時間後に洗浄排水中の鉄濃度が３ｍｇ／ｌになり、採水
（脱塩）工程に移行可能となった。通水準備工程（純水
洗浄工程）からの洗浄排水および処理水中の鉄濃度を図
２の「従来法」に示す。

【００４０】図２の結果より、比較例１では鉄濃度が３
ｍｇ／ｌ以下となるのに約１２時間必要であるのに対
し、実施例１では約２時間でよく、洗浄時間を短縮でき
ることがわかる。

【００４１】

【発明の効果】本発明によれば、復水脱塩装置を再生し
たのち、復水脱塩装置の洗浄排水を濾過装置を通して復
水脱塩装置に循環し、通水初期の洗浄を行うようにした
ので、脱塩塔の再生後の通水初期において漏出する金属
酸化物等の懸濁物のイオン交換樹脂層への負荷を軽減
し、しかも洗浄時間を短縮することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態の復水脱塩装置の洗浄方法を示す系統
図である。

【図２】実施例および比較例の結果を示すグラフであ
る。

【符号の説明】

１ 濾過装置 １ａ 濾材 ２ 復水脱塩装置 ２ａ、２ｂ… 脱塩塔 ３ 復水ライン ３ａ、３ｂ… 復水路 ４ 処理水ライン ４ａ、４ｂ… 処理水路 ５ａ、５ｂ…、６ａ、６ｂ…、８、９ａ、９ｂ、１３ａ
…、１４ａ…、１７ａ…、１８ａ…、１９ａ、２３、２
４… 弁 ７ａ、７ｂ…混床 ９ バイパス路 １１ａ…、１２ａ… 圧縮空気路 １５ａ… 樹脂導入路 １６ａ… 樹脂取出路 ２０、２２ 循環ライン ２０ａ… 循環路 ２１ ポンプ ２５ 回収ライン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 復水を濾過する濾過装置と、濾過後の復
   水または濾過しない復水を脱塩する復水脱塩装置とを備
   えた復水処理系において、復水脱塩装置を再生したの
   ち、復水脱塩装置の洗浄排水を前記濾過装置を通して復
   水脱塩装置に循環し、通水初期の洗浄を行うことを特徴
   とする復水脱塩装置の洗浄方法。