JP2001179254A - 水処理方法および装置 - Google Patents
水処理方法および装置Info
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- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/42—Treatment of water, waste water, or sewage by ion-exchange
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- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J49/00—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor
- B01J49/05—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds
- B01J49/06—Regeneration or reactivation of ion-exchangers; Apparatus therefor of fixed beds containing cationic exchangers
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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- C02F2209/06—Controlling or monitoring parameters in water treatment pH
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水処理方法および装置を提供する。
【解決手段】 （ａ）被処理水を、５〜１４０リットル
の弱酸性カチオン交換樹脂を含む第１の容器の入口を通
して、該弱酸性カチオン交換樹脂の利用可能なイオン交
換容量の、当量ベースで３０〜８０％が消耗されるまで
通過させ、処理水を、４〜４０リットル／分の瞬時流量
で、入口圧力の０〜２００キロパスカルの範囲内のエン
ドユース出口圧力で、エンドユース出口において提供
し、該処理水は、炭酸カルシウムの重量当量として１５
０ｐｐｍより低い硬度およびアルカリ度を有しており；
次いで、（ｂ）工程（ａ）において再使用するために、
前記弱酸性カチオン交換樹脂を、ｐＫａが３〜７である
弱酸から選択される再生剤で、工程（ａ）において生じ
た、消耗したイオン交換容量の、当量ベースで５０〜１
００％を再生するのに充分な時間再生し；さらに（ｃ）
工程（ａ）および（ｂ）を繰り返し、必要に応じて、処
理水を提供することを含む水処理方法が開示される。
の弱酸性カチオン交換樹脂を含む第１の容器の入口を通
して、該弱酸性カチオン交換樹脂の利用可能なイオン交
換容量の、当量ベースで３０〜８０％が消耗されるまで
通過させ、処理水を、４〜４０リットル／分の瞬時流量
で、入口圧力の０〜２００キロパスカルの範囲内のエン
ドユース出口圧力で、エンドユース出口において提供
し、該処理水は、炭酸カルシウムの重量当量として１５
０ｐｐｍより低い硬度およびアルカリ度を有しており；
次いで、（ｂ）工程（ａ）において再使用するために、
前記弱酸性カチオン交換樹脂を、ｐＫａが３〜７である
弱酸から選択される再生剤で、工程（ａ）において生じ
た、消耗したイオン交換容量の、当量ベースで５０〜１
００％を再生するのに充分な時間再生し；さらに（ｃ）
工程（ａ）および（ｂ）を繰り返し、必要に応じて、処
理水を提供することを含む水処理方法が開示される。
Description
【０００１】本発明は、水処理方法および装置に関す
る。本発明は、（ａ）多量の、環境に有害な再生剤の廃
ストリーム（ｗａｓｔｅ ｓｔｒｅａｍ）を生じさせる
ことなく、消耗した樹脂（ｅｘｈａｕｓｔｅｄ ｒｅｓ
ｉｎ）が、その場で（ｏｎ−ｓｉｔｅ）再生されること
ができるか、または（ｂ）処理水がｐＨ調節にかけら
れ、装置の腐蝕の問題を最小化することができるよう
な、イオン交換樹脂を使用した、水処理方法および装置
を含む。特に、本発明は、その場での再生、および単一
のシステムでの処理水のｐＨ調節を伴った、弱酸性カチ
オン交換樹脂を使用した水処理を含む。
る。本発明は、（ａ）多量の、環境に有害な再生剤の廃
ストリーム（ｗａｓｔｅ ｓｔｒｅａｍ）を生じさせる
ことなく、消耗した樹脂（ｅｘｈａｕｓｔｅｄ ｒｅｓ
ｉｎ）が、その場で（ｏｎ−ｓｉｔｅ）再生されること
ができるか、または（ｂ）処理水がｐＨ調節にかけら
れ、装置の腐蝕の問題を最小化することができるよう
な、イオン交換樹脂を使用した、水処理方法および装置
を含む。特に、本発明は、その場での再生、および単一
のシステムでの処理水のｐＨ調節を伴った、弱酸性カチ
オン交換樹脂を使用した水処理を含む。
【０００２】ソース水中の高い硬度（ｈａｒｄｎｅｓ
ｓ）およびアルカリ度（ａｌｋａｌｉｎｉｔｙ）は、家
庭での飲料水およびフードサービス業における飲料を製
造するのに使用される水の両方において、好ましくない
味の一因となる場合がある。例えば、飲料の製造に使用
される水における高レベルの硬度およびアルカリ度は、
それが飲料の酸度を低減させ、暖かいおよび冷たい飲料
の味に悪影響を与えるので望ましくない。さらに、高い
硬度およびアルカリ度は不溶性の炭酸塩の形成のため
に、配管および装置に損傷を引き起こす場合がある。家
庭用スケールまたは軽工業スケール（例えば、飲料での
使用）における水処理のための、最も新しい、可能なシ
ステムは逆浸透膜、炭素ろ過、イオン交換樹脂、または
これらの組み合わせの使用を含む。炭素ろ過は、水から
沈殿物および塩素を除去するが、硬度またはアルカリ度
を除かない。家全体での使用のために、またはフードサ
ービス用途において、充分な瞬時フロー（ｉｎｓｔａｎ
ｔａｎｅｏｕｓ ｆｌｏｗ）を提供するのに充分なサイ
ズの逆浸透システムは高価であり、サイズが大きく、広
大なスペースの使用を必要とする。瞬時フローの要求に
適合し、水を連続処理するようにデザインされた、より
小さな逆浸透システムは、処理水を貯蔵しなければなら
ず、よって、細菌の増殖および微生物による汚染を回避
するために貯蔵された水を再処理する必要が生じる。さ
らに、逆浸透システムは多量の規格外水を生じさせ、結
果として、処理水の製造の効率が低くなる。
ｓ）およびアルカリ度（ａｌｋａｌｉｎｉｔｙ）は、家
庭での飲料水およびフードサービス業における飲料を製
造するのに使用される水の両方において、好ましくない
味の一因となる場合がある。例えば、飲料の製造に使用
される水における高レベルの硬度およびアルカリ度は、
それが飲料の酸度を低減させ、暖かいおよび冷たい飲料
の味に悪影響を与えるので望ましくない。さらに、高い
硬度およびアルカリ度は不溶性の炭酸塩の形成のため
に、配管および装置に損傷を引き起こす場合がある。家
庭用スケールまたは軽工業スケール（例えば、飲料での
使用）における水処理のための、最も新しい、可能なシ
ステムは逆浸透膜、炭素ろ過、イオン交換樹脂、または
これらの組み合わせの使用を含む。炭素ろ過は、水から
沈殿物および塩素を除去するが、硬度またはアルカリ度
を除かない。家全体での使用のために、またはフードサ
ービス用途において、充分な瞬時フロー（ｉｎｓｔａｎ
ｔａｎｅｏｕｓ ｆｌｏｗ）を提供するのに充分なサイ
ズの逆浸透システムは高価であり、サイズが大きく、広
大なスペースの使用を必要とする。瞬時フローの要求に
適合し、水を連続処理するようにデザインされた、より
小さな逆浸透システムは、処理水を貯蔵しなければなら
ず、よって、細菌の増殖および微生物による汚染を回避
するために貯蔵された水を再処理する必要が生じる。さ
らに、逆浸透システムは多量の規格外水を生じさせ、結
果として、処理水の製造の効率が低くなる。
【０００３】米国特許第５２７３０７０号に開示される
ようなシステムは、一般に、水の軟化のために使用さ
れ、水が入口を通ってタンクに導入され、タンクを通過
し、出口を通って出るような、イオン交換樹脂を含む小
さい水処理タンクを含む。そのようなイオン交換水軟化
システムのための典型的な再生剤は塩化ナトリウム
（塩）である。しかし、例えば、米国特許第５２７３０
７０号に開示されるような、家庭用水軟化システムのた
めの再生剤としての塩の使用は、結果として、排水中に
高濃度の塩化物およびナトリウムを生じさせ、処理水に
ナトリウムを添加することとなる。排水中の高い塩化物
濃度は局地的な下水システムを損傷し、局地的な環境中
に高レベルの塩化物およびナトリウムをもたらす場合が
ある。飲料水へのナトリウムの添加は、多くの人々、特
に食事においてナトリウムを制限されている人にとって
不必要で、望ましくない問題であり、フードサービス用
途においては飲料の所望の味を変える可能性がある。ナ
トリウムに関連する問題は、例えば、硫酸または塩酸の
ような無機酸をイオン交換樹脂の再生剤として使用する
ことによって回避されることができるが、これらの使用
は有害な酸性物質の取り扱いの必要性、および環境中へ
の腐蝕性物質の排出をもたらす。
ようなシステムは、一般に、水の軟化のために使用さ
れ、水が入口を通ってタンクに導入され、タンクを通過
し、出口を通って出るような、イオン交換樹脂を含む小
さい水処理タンクを含む。そのようなイオン交換水軟化
システムのための典型的な再生剤は塩化ナトリウム
（塩）である。しかし、例えば、米国特許第５２７３０
７０号に開示されるような、家庭用水軟化システムのた
めの再生剤としての塩の使用は、結果として、排水中に
高濃度の塩化物およびナトリウムを生じさせ、処理水に
ナトリウムを添加することとなる。排水中の高い塩化物
濃度は局地的な下水システムを損傷し、局地的な環境中
に高レベルの塩化物およびナトリウムをもたらす場合が
ある。飲料水へのナトリウムの添加は、多くの人々、特
に食事においてナトリウムを制限されている人にとって
不必要で、望ましくない問題であり、フードサービス用
途においては飲料の所望の味を変える可能性がある。ナ
トリウムに関連する問題は、例えば、硫酸または塩酸の
ような無機酸をイオン交換樹脂の再生剤として使用する
ことによって回避されることができるが、これらの使用
は有害な酸性物質の取り扱いの必要性、および環境中へ
の腐蝕性物質の排出をもたらす。
【０００４】米国特許第５７７６３３３号はポストミッ
クス（ｐｏｓｔ−ｍｉｘ）飲料ディスペンサー用途にお
いて使用される水を処理するためのシステムを開示し、
そこでは、水は滅菌され、硬度およびアルカリ度が低減
され、さらに、揮発性有機物を含まないものとして提供
される。該システムは、水を加熱し、揮発性有機不純物
を除去し、特定の固形分を分解、沈殿して、滅菌水を提
供する。このシステムの大きな欠点は、加熱された水の
冷却、および使用前に処理水を貯蔵する必要があること
である。逆浸透圧に基づいたシステムおよび、米国特許
第５７７６３３３号に開示されたシステムは、本発明に
よって必要とされる瞬時流量で、処理水を提供しない。
クス（ｐｏｓｔ−ｍｉｘ）飲料ディスペンサー用途にお
いて使用される水を処理するためのシステムを開示し、
そこでは、水は滅菌され、硬度およびアルカリ度が低減
され、さらに、揮発性有機物を含まないものとして提供
される。該システムは、水を加熱し、揮発性有機不純物
を除去し、特定の固形分を分解、沈殿して、滅菌水を提
供する。このシステムの大きな欠点は、加熱された水の
冷却、および使用前に処理水を貯蔵する必要があること
である。逆浸透圧に基づいたシステムおよび、米国特許
第５７７６３３３号に開示されたシステムは、本発明に
よって必要とされる瞬時流量で、処理水を提供しない。
【０００５】よって、（１）市水分配システム圧を使用
して、必要とされる瞬時フローを提供することができ、
（２）任意に再生可能であり、（３）望まれないイオン
を処理水に添加することなく、（４）多量の、望まれな
い再生工程での排水を環境中に放出することなく、さら
に（５）結果として、局所的な下水処理システムに損害
を与えることのない、コンパクトでコスト的に有利であ
る水処理法および装置の必要性が存在している。
して、必要とされる瞬時フローを提供することができ、
（２）任意に再生可能であり、（３）望まれないイオン
を処理水に添加することなく、（４）多量の、望まれな
い再生工程での排水を環境中に放出することなく、さら
に（５）結果として、局所的な下水処理システムに損害
を与えることのない、コンパクトでコスト的に有利であ
る水処理法および装置の必要性が存在している。
【０００６】本発明は、（ａ）被処理水を、５〜１４０
リットルの弱酸性カチオン交換樹脂を含む第１の容器の
入口（ｉｎｌｅｔ）から、該弱酸性カチオン交換樹脂の
利用可能なイオン交換容量の、当量ベースで３０〜８０
％が消耗されるまで通過させ、処理水を、４〜４０リッ
トル／分の瞬時流量で、入口圧力の０〜２００キロパス
カルの範囲内のエンドユース出口（ｅｎｄ ｕｓｅ ｏ
ｕｔｌｅｔ）圧力で、エンドユース出口において提供
し、その結果、処理水は、炭酸カルシウムの重量当量と
して示される、１５０ｐｐｍより低い硬度およびアルカ
リ度を有することとなり；次いで、（ｂ）工程（ａ）に
おいて再使用するために、弱酸性カチオン交換樹脂を、
ｐＫａが３〜７である弱酸から選択される再生剤で、工
程（ａ）において生じた消耗したイオン交換容量の、当
量ベースで、５０〜１００％を再生するのに充分な時間
再生し；さらに（ｃ）工程（ａ）および（ｂ）を繰り返
し、必要に応じて、処理水を提供することを含む、水処
理方法を提供する。
リットルの弱酸性カチオン交換樹脂を含む第１の容器の
入口（ｉｎｌｅｔ）から、該弱酸性カチオン交換樹脂の
利用可能なイオン交換容量の、当量ベースで３０〜８０
％が消耗されるまで通過させ、処理水を、４〜４０リッ
トル／分の瞬時流量で、入口圧力の０〜２００キロパス
カルの範囲内のエンドユース出口（ｅｎｄ ｕｓｅ ｏ
ｕｔｌｅｔ）圧力で、エンドユース出口において提供
し、その結果、処理水は、炭酸カルシウムの重量当量と
して示される、１５０ｐｐｍより低い硬度およびアルカ
リ度を有することとなり；次いで、（ｂ）工程（ａ）に
おいて再使用するために、弱酸性カチオン交換樹脂を、
ｐＫａが３〜７である弱酸から選択される再生剤で、工
程（ａ）において生じた消耗したイオン交換容量の、当
量ベースで、５０〜１００％を再生するのに充分な時間
再生し；さらに（ｃ）工程（ａ）および（ｂ）を繰り返
し、必要に応じて、処理水を提供することを含む、水処
理方法を提供する。
【０００７】本発明の他の態様においては、工程（ａ）
からの処理水のｐＨを、エンドユース出口の前であっ
て、弱酸性カチオン交換樹脂を含む容器の後での、弱塩
基性アニオン交換樹脂での処理、脱ガス膜（ｄｅｇａｓ
ｓｉｎｇ ｍｅｍｂｒａｎｅ）処理、ソニケーション、
および未処理水との混合から選択される方法の１以上に
よって、ｐＨを４．５〜９．５に調節することをさらに
含む、上述の方法を提供する。また、本発明は、（ａ）
被処理水を、入口および出口を有する第１の容器中の、
５〜１４０リットルの弱酸性カチオン交換樹脂に、該弱
酸性カチオン交換樹脂の利用可能なイオン交換容量の、
当量ベースで３０〜８０％が消耗されるまで通過させ、
処理水を、４〜４０リットル／分の瞬時流量で、入口圧
力の０〜２００キロパスカルの範囲内のエンドユース出
口圧力で、エンドユース出口において提供し、該処理水
は、炭酸カルシウムの重量当量として１５０ｐｐｍより
低い値の硬度およびアルカリ度を有することを含む処理
サイクル；および、（ｂ）ｐＫａが３〜７である弱酸か
ら選択される再生剤が、処理サイクルの後で、処理サイ
クルにおいて生じた消耗したイオン交換容量の、当量ベ
ースで、５０〜１００％を再生するのに充分な時間、弱
酸性カチオン交換樹脂と接触させられることを含む再生
サイクルを含み；前記処理および再生サイクルは繰り返
され、必要に応じて、処理水を提供する様な、再生可能
な水処理システムを提供する。
からの処理水のｐＨを、エンドユース出口の前であっ
て、弱酸性カチオン交換樹脂を含む容器の後での、弱塩
基性アニオン交換樹脂での処理、脱ガス膜（ｄｅｇａｓ
ｓｉｎｇ ｍｅｍｂｒａｎｅ）処理、ソニケーション、
および未処理水との混合から選択される方法の１以上に
よって、ｐＨを４．５〜９．５に調節することをさらに
含む、上述の方法を提供する。また、本発明は、（ａ）
被処理水を、入口および出口を有する第１の容器中の、
５〜１４０リットルの弱酸性カチオン交換樹脂に、該弱
酸性カチオン交換樹脂の利用可能なイオン交換容量の、
当量ベースで３０〜８０％が消耗されるまで通過させ、
処理水を、４〜４０リットル／分の瞬時流量で、入口圧
力の０〜２００キロパスカルの範囲内のエンドユース出
口圧力で、エンドユース出口において提供し、該処理水
は、炭酸カルシウムの重量当量として１５０ｐｐｍより
低い値の硬度およびアルカリ度を有することを含む処理
サイクル；および、（ｂ）ｐＫａが３〜７である弱酸か
ら選択される再生剤が、処理サイクルの後で、処理サイ
クルにおいて生じた消耗したイオン交換容量の、当量ベ
ースで、５０〜１００％を再生するのに充分な時間、弱
酸性カチオン交換樹脂と接触させられることを含む再生
サイクルを含み；前記処理および再生サイクルは繰り返
され、必要に応じて、処理水を提供する様な、再生可能
な水処理システムを提供する。
【０００８】他の態様においては、本発明は、（ａ）弱
酸性カチオンイオン交換樹脂を含む、入口および出口を
備えた第１の容器；（ｂ）処理水のｐＨ調節手段を有す
る、入口および出口を備えた第２の容器；さらに、
（ｃ）第１の容器（ａ）内の弱酸性カチオンイオン交換
樹脂を再生するための再生剤を含み、入口および出口を
備えた第３の容器を含む水処理装置であって；第２の容
器は第１の容器の出口に直列にフロー可能に接続され、
第３の容器は第１の容器に直列にフロー可能に接続さ
れ、さらに第２および第３の容器は他の態様では接続さ
れておらず；前記容器のそれぞれが、複数のバルブ手段
によって、示されたように、フロー可能に接続された水
処理装置を提供する。さらに他の態様においては、本発
明は、第１の容器の直前および直後で、水流が第１の容
器と第４の容器の間で交互に切り替えられることができ
るような、バルブ手段を介して、第１の容器に対して並
列に（ｐａｒａｌｌｅｌ ｆａｓｈｉｏｎ）フロー可能
に接続された、弱酸性カチオン交換樹脂を含む第４の容
器をさらに含む上述の装置を提供する。
酸性カチオンイオン交換樹脂を含む、入口および出口を
備えた第１の容器；（ｂ）処理水のｐＨ調節手段を有す
る、入口および出口を備えた第２の容器；さらに、
（ｃ）第１の容器（ａ）内の弱酸性カチオンイオン交換
樹脂を再生するための再生剤を含み、入口および出口を
備えた第３の容器を含む水処理装置であって；第２の容
器は第１の容器の出口に直列にフロー可能に接続され、
第３の容器は第１の容器に直列にフロー可能に接続さ
れ、さらに第２および第３の容器は他の態様では接続さ
れておらず；前記容器のそれぞれが、複数のバルブ手段
によって、示されたように、フロー可能に接続された水
処理装置を提供する。さらに他の態様においては、本発
明は、第１の容器の直前および直後で、水流が第１の容
器と第４の容器の間で交互に切り替えられることができ
るような、バルブ手段を介して、第１の容器に対して並
列に（ｐａｒａｌｌｅｌ ｆａｓｈｉｏｎ）フロー可能
に接続された、弱酸性カチオン交換樹脂を含む第４の容
器をさらに含む上述の装置を提供する。
【０００９】発明者らは、家庭用および飲料サービス用
途の両方のために必要とされる流量で（４〜４０リット
ル／分）、市水から、硬度およびアルカリ度が低減され
た水を製造できる、コンパクトで、コスト的に有利なシ
ステムを開発した。このシステムは、標準水ライン圧力
（２００〜７００キロパスカル（ｋＰａ）、典型的には
４００〜６００ｋＰａ）下で運転可能であり、任意に、
環境に危険でない弱酸性再生剤を使用して再生可能であ
る。
途の両方のために必要とされる流量で（４〜４０リット
ル／分）、市水から、硬度およびアルカリ度が低減され
た水を製造できる、コンパクトで、コスト的に有利なシ
ステムを開発した。このシステムは、標準水ライン圧力
（２００〜７００キロパスカル（ｋＰａ）、典型的には
４００〜６００ｋＰａ）下で運転可能であり、任意に、
環境に危険でない弱酸性再生剤を使用して再生可能であ
る。
【００１０】ここで使用されるように、次の用語は、文
章中で他に明示がない限りは、以下の意味を有する。イ
オン交換樹脂の「消耗（ｅｘｈａｕｓｔｉｏｎ）」と
は、全ての利用可能なイオン交換容量（当量ベースで）
が利用されたことを意味し；イオン交換樹脂の「部分的
な消耗（ｐａｒｔｉａｌ ｅｘｈａｕｓｔｉｏｎ）」と
は、利用可能なイオン交換容量の１００％より少ない量
が利用されたことをいい、例えば、７０％の消耗とは、
まだイオンを交換可能であって、使用できるイオン交換
容量を３０％有していることに対応する。「瞬時フロ
ー」とは、入口で、ソース水を処理プロセスへ供給しな
がら、処理プロセスのエンドユース出口において、オン
デマンドで、利用可能な処理水をいい；これは、処理水
の貯蔵タンクからの水の利用とは対照をなすものであ
る。本明細書において、次の略語が使用される：ＷＡＣ
＝弱酸性カチオン交換樹脂；ＳＢＡ＝強塩基性アニオン
交換樹脂；ｍｇ＝ミリグラム；Ｌ＝リットル；ｍｇ／Ｌ
（ミリグラムパーリットル）＝ｐｐｍ（重量／体積によ
る百万分率）、例えば、ＣａＣＯ３としてｍｇ／Ｌ；Ｌ
／ｍｉｎ＝リットル／分。アルカリ度または硬度のレベ
ルのような、処理水の特性が言及される場合には、これ
らの値はＣａＣＯ３の重量当量のｐｐｍで示される。他
に限定されない場合には、示される範囲は境界値を含
み、組み合わせ可能であり、温度は摂氏温度（℃）であ
り、圧力はキロパスカル（ｋＰａ）であり、パーセント
（％）は重量％である。
章中で他に明示がない限りは、以下の意味を有する。イ
オン交換樹脂の「消耗（ｅｘｈａｕｓｔｉｏｎ）」と
は、全ての利用可能なイオン交換容量（当量ベースで）
が利用されたことを意味し；イオン交換樹脂の「部分的
な消耗（ｐａｒｔｉａｌ ｅｘｈａｕｓｔｉｏｎ）」と
は、利用可能なイオン交換容量の１００％より少ない量
が利用されたことをいい、例えば、７０％の消耗とは、
まだイオンを交換可能であって、使用できるイオン交換
容量を３０％有していることに対応する。「瞬時フロ
ー」とは、入口で、ソース水を処理プロセスへ供給しな
がら、処理プロセスのエンドユース出口において、オン
デマンドで、利用可能な処理水をいい；これは、処理水
の貯蔵タンクからの水の利用とは対照をなすものであ
る。本明細書において、次の略語が使用される：ＷＡＣ
＝弱酸性カチオン交換樹脂；ＳＢＡ＝強塩基性アニオン
交換樹脂；ｍｇ＝ミリグラム；Ｌ＝リットル；ｍｇ／Ｌ
（ミリグラムパーリットル）＝ｐｐｍ（重量／体積によ
る百万分率）、例えば、ＣａＣＯ３としてｍｇ／Ｌ；Ｌ
／ｍｉｎ＝リットル／分。アルカリ度または硬度のレベ
ルのような、処理水の特性が言及される場合には、これ
らの値はＣａＣＯ３の重量当量のｐｐｍで示される。他
に限定されない場合には、示される範囲は境界値を含
み、組み合わせ可能であり、温度は摂氏温度（℃）であ
り、圧力はキロパスカル（ｋＰａ）であり、パーセント
（％）は重量％である。
【００１１】本発明の一態様においては、装置は、入口
２ａおよび出口２ｂを有し、イオン交換樹脂１１のベッ
ドを含む水処理容器２、ｐＨ調節容器３、および、再生
剤溶液容器６を含む（図１）。他の態様においては、装
置は、入口および出口を有し、水処理容器２に対して並
列に接続された第２の水処理容器２Ａをさらに含む。水
処理容器２および２Ａは、入口２ａの近くに配置され
る、好適なディストリビュータ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏ
ｒ）１２を任意に含み、未処理の水をイオン交換樹脂ベ
ッド１１上に分散し、出口２ｂの近くに配置される好適
なコレクタ（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）／ディストリビュー
タ１３が、水処理容器２および２Ａからの処理水の除去
を助けることができる（図２参照）。
２ａおよび出口２ｂを有し、イオン交換樹脂１１のベッ
ドを含む水処理容器２、ｐＨ調節容器３、および、再生
剤溶液容器６を含む（図１）。他の態様においては、装
置は、入口および出口を有し、水処理容器２に対して並
列に接続された第２の水処理容器２Ａをさらに含む。水
処理容器２および２Ａは、入口２ａの近くに配置され
る、好適なディストリビュータ（ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｏ
ｒ）１２を任意に含み、未処理の水をイオン交換樹脂ベ
ッド１１上に分散し、出口２ｂの近くに配置される好適
なコレクタ（ｃｏｌｌｅｃｔｏｒ）／ディストリビュー
タ１３が、水処理容器２および２Ａからの処理水の除去
を助けることができる（図２参照）。
【００１２】容器の全ては、例えば、マルチディレクシ
ョナルバルブ（ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖ
ａｌｖｅ）、バルブアセンブリ（ｖａｌｖｅ ａｓｓｅ
ｍｂｌｉｅｓ）、バルブマニホルド（ｍａｎｉｆｏｌ
ｄ）システムまたはこれらの組み合わせのような、水流
を制御するための複数のバルブ手段（８、９および１
０）を介して、フロー可能に接続される。バルブ手段
は、対応する入口および出口を介した、容器へのまたは
容器からのフローを制御するために使用され、一方の側
から圧力がかけられた場合には開放するが、それ以外の
場合には閉じたままである様な、一方向へのフローを可
能にする圧力バルブを含む。水処理容器２は、フロー可
能にソース水１、ｐＨ調節容器３、再生剤溶液容器６、
および再生剤廃棄物処理出口７に接続される；しかし、
ｐＨ調節容器３および再生剤溶液容器６は他には接続さ
れていない（図１）。水ソース１は、処理されるべき
水、および再生剤溶液容器６内の再生剤溶液を製造する
ための補給水も提供し、後者は再生剤溶液の混合および
貯蔵コンテナとして機能し；再生剤ソース５は再生剤溶
液容器６に供給される。完全に処理された水はエンドユ
ース出口４に提供される。
ョナルバルブ（ｍｕｌｔｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｖ
ａｌｖｅ）、バルブアセンブリ（ｖａｌｖｅ ａｓｓｅ
ｍｂｌｉｅｓ）、バルブマニホルド（ｍａｎｉｆｏｌ
ｄ）システムまたはこれらの組み合わせのような、水流
を制御するための複数のバルブ手段（８、９および１
０）を介して、フロー可能に接続される。バルブ手段
は、対応する入口および出口を介した、容器へのまたは
容器からのフローを制御するために使用され、一方の側
から圧力がかけられた場合には開放するが、それ以外の
場合には閉じたままである様な、一方向へのフローを可
能にする圧力バルブを含む。水処理容器２は、フロー可
能にソース水１、ｐＨ調節容器３、再生剤溶液容器６、
および再生剤廃棄物処理出口７に接続される；しかし、
ｐＨ調節容器３および再生剤溶液容器６は他には接続さ
れていない（図１）。水ソース１は、処理されるべき
水、および再生剤溶液容器６内の再生剤溶液を製造する
ための補給水も提供し、後者は再生剤溶液の混合および
貯蔵コンテナとして機能し；再生剤ソース５は再生剤溶
液容器６に供給される。完全に処理された水はエンドユ
ース出口４に提供される。
【００１３】本発明の水処理システムの一態様は、処理
サイクルおよび再生サイクルという、２つの基本的サイ
クルを含む。処理サイクルにおいては、水ソース１から
の未処理の水は、５〜１４０リットルの弱酸性カチオン
交換樹脂を含む水処理容器２に、バルブ手段８を介し
て、入口２ａを通って導入される。水は、任意にディス
トリビュータ１２を通って、利用可能なイオン交換容量
の、当量ベースで、３０〜８０％が消耗されるまで、イ
オン交換樹脂ベッド１１と接触することによって処理さ
れる。処理水は、出口２ｂを介して、水処理タンク２を
出て、バルブ手段９を通って、エンドユース出口４に直
接流れ、４〜４０リットル／分の瞬時流量で、入口圧力
力の０〜２００ｋＰａの範囲内のエンドユース出口圧力
で、水を提供し、該処理水は、炭酸カルシウム重量当量
で１５０ｐｐｍより低い硬度およびアルカリ度を有す
る。任意に、処理水は、（処理容器２から）ｐＨ調節容
器３に向かって流れ、該容器３では、処理水のｐＨが後
述するように調節され、次いで、エンドユース出口４に
向かう。この、エンドユース出口４において得られる充
分に処理された水は飲み水、飲料製造またはその他の用
途のために使用されることができる。再生サイクルにお
いては、ソース１からの未処理の水は再生剤溶液容器６
で、再生剤ソース５からの弱酸再生剤と混合され、再生
剤溶液が製造され、該再生剤溶液はバルブ手段９を介し
て、出口２ｂを通って、水処理容器２に導入される。再
生剤溶液が水処理容器２を、出口２ｂから入口２ａに通
過する場合に、消耗したイオン交換容量の一部分が再生
される。再生剤は、３〜７のｐＫａを有する弱酸から選
択され、処理サイクルにおいて生じた、消耗したイオン
交換容量の、当量ベースで、５０〜１００％を再生する
のに充分な時間処理される。入口２ａから、使用された
再生剤溶液が、バルブ手段８を介して、再生剤廃棄物処
理出口７に向かう。使用される具体的な再生剤に応じ
て、再生剤溶液容器６は、シンプル（ｓｉｍｐｌｅ）バ
ルブ、インラインミキシングバルブ（ｉｎ−ｌｉｎｅ
ｍｉｘｉｎｇ）、もしくはスタティックミキサー（ｓｔ
ａｔｉｃ ｍｉｘｅｒ）、ミキシングタンク、または適
当な濃度の再生剤溶液の調製を可能にする任意の他の手
段であることができる；好ましくは、容器６はミキシン
グタンクである。
サイクルおよび再生サイクルという、２つの基本的サイ
クルを含む。処理サイクルにおいては、水ソース１から
の未処理の水は、５〜１４０リットルの弱酸性カチオン
交換樹脂を含む水処理容器２に、バルブ手段８を介し
て、入口２ａを通って導入される。水は、任意にディス
トリビュータ１２を通って、利用可能なイオン交換容量
の、当量ベースで、３０〜８０％が消耗されるまで、イ
オン交換樹脂ベッド１１と接触することによって処理さ
れる。処理水は、出口２ｂを介して、水処理タンク２を
出て、バルブ手段９を通って、エンドユース出口４に直
接流れ、４〜４０リットル／分の瞬時流量で、入口圧力
力の０〜２００ｋＰａの範囲内のエンドユース出口圧力
で、水を提供し、該処理水は、炭酸カルシウム重量当量
で１５０ｐｐｍより低い硬度およびアルカリ度を有す
る。任意に、処理水は、（処理容器２から）ｐＨ調節容
器３に向かって流れ、該容器３では、処理水のｐＨが後
述するように調節され、次いで、エンドユース出口４に
向かう。この、エンドユース出口４において得られる充
分に処理された水は飲み水、飲料製造またはその他の用
途のために使用されることができる。再生サイクルにお
いては、ソース１からの未処理の水は再生剤溶液容器６
で、再生剤ソース５からの弱酸再生剤と混合され、再生
剤溶液が製造され、該再生剤溶液はバルブ手段９を介し
て、出口２ｂを通って、水処理容器２に導入される。再
生剤溶液が水処理容器２を、出口２ｂから入口２ａに通
過する場合に、消耗したイオン交換容量の一部分が再生
される。再生剤は、３〜７のｐＫａを有する弱酸から選
択され、処理サイクルにおいて生じた、消耗したイオン
交換容量の、当量ベースで、５０〜１００％を再生する
のに充分な時間処理される。入口２ａから、使用された
再生剤溶液が、バルブ手段８を介して、再生剤廃棄物処
理出口７に向かう。使用される具体的な再生剤に応じ
て、再生剤溶液容器６は、シンプル（ｓｉｍｐｌｅ）バ
ルブ、インラインミキシングバルブ（ｉｎ−ｌｉｎｅ
ｍｉｘｉｎｇ）、もしくはスタティックミキサー（ｓｔ
ａｔｉｃ ｍｉｘｅｒ）、ミキシングタンク、または適
当な濃度の再生剤溶液の調製を可能にする任意の他の手
段であることができる；好ましくは、容器６はミキシン
グタンクである。
【００１４】本発明の水処理システムおよび方法の他の
態様は、脱アルカリ（ｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎ）
サイクルおよびｐＨ調節サイクルを含む。脱アルカリサ
イクルにおいては、水ソース１からの未処理の水は、上
述のように、バルブ手段８を経由して、入口２ａを通っ
て水処理容器２に導入される。処理水は、出口２ｂを介
して水処理タンク２を出て、バルブ手段９を通って、ｐ
Ｈ調節容器３に流れ、該容器３においては、処理水のｐ
Ｈは、弱塩基性アニオン交換樹脂での処理、脱ガス膜処
理、ソニケーション、および未処理水とのブレンドから
選択される１以上のプロセスによって、ｐＨ４．５〜
９．５の範囲に調節され、次いで、エンドユース出口４
に流れる。任意に、容器２における、部分的に消耗した
樹脂の再生は、上述のように、または第１の容器（２）
に対して並列に接続された第２の容器（２Ａ）の使用に
よって行われることができ、それにより、第１の容器
（２）における、部分的に消耗した弱酸性カチオン交換
樹脂は、水が第２の容器（２Ａ）を通過している間に、
再生された弱塩基性カチオン交換樹脂で置き換えられ、
そして、脱アルカリサイクルは、第１の容器（２）およ
び第２の容器（２Ａ）において交互に行われ、そこか
ら、必要に応じて処理水が提供されることができる。本
発明の水処理システムにおいて、２つの水処理容器が使
用される場合には、２つの弱酸性カチオン交換樹脂ベッ
ドの合計体積は５〜１４０リットルであり、好ましく
は、１４〜２８リットルである。
態様は、脱アルカリ（ｄｅａｌｋａｌｉｚａｔｉｏｎ）
サイクルおよびｐＨ調節サイクルを含む。脱アルカリサ
イクルにおいては、水ソース１からの未処理の水は、上
述のように、バルブ手段８を経由して、入口２ａを通っ
て水処理容器２に導入される。処理水は、出口２ｂを介
して水処理タンク２を出て、バルブ手段９を通って、ｐ
Ｈ調節容器３に流れ、該容器３においては、処理水のｐ
Ｈは、弱塩基性アニオン交換樹脂での処理、脱ガス膜処
理、ソニケーション、および未処理水とのブレンドから
選択される１以上のプロセスによって、ｐＨ４．５〜
９．５の範囲に調節され、次いで、エンドユース出口４
に流れる。任意に、容器２における、部分的に消耗した
樹脂の再生は、上述のように、または第１の容器（２）
に対して並列に接続された第２の容器（２Ａ）の使用に
よって行われることができ、それにより、第１の容器
（２）における、部分的に消耗した弱酸性カチオン交換
樹脂は、水が第２の容器（２Ａ）を通過している間に、
再生された弱塩基性カチオン交換樹脂で置き換えられ、
そして、脱アルカリサイクルは、第１の容器（２）およ
び第２の容器（２Ａ）において交互に行われ、そこか
ら、必要に応じて処理水が提供されることができる。本
発明の水処理システムにおいて、２つの水処理容器が使
用される場合には、２つの弱酸性カチオン交換樹脂ベッ
ドの合計体積は５〜１４０リットルであり、好ましく
は、１４〜２８リットルである。
【００１５】本発明の水処理装置、システムおよび方法
は、処理および再生サイクルが同時に行われることがで
きるように、任意に、構成されることができる。これ
は、一方の容器が供給モード（２）である間に、他方の
容器が再生モード（２Ａ）であるような複数の水処理容
器２および２Ａ（図３参照）の使用により達成されるこ
とができる。これは、水ソース１から、バルブ手段８お
よび９を通り、処理容器２および２Ａに対応した、複数
のコネクタラインおよび入口（２ａ、２Ａａ）および出
口（２ｂ、２Ａｂ）を必要とするであろう。これは、第
１の容器に対して並列に接続された第２の容器における
処理工程を行うことに対応したものであり、これによ
り、第１の容器における弱酸性カチオン交換樹脂は、水
が第２の容器を通る間に、同時に再生される。
は、処理および再生サイクルが同時に行われることがで
きるように、任意に、構成されることができる。これ
は、一方の容器が供給モード（２）である間に、他方の
容器が再生モード（２Ａ）であるような複数の水処理容
器２および２Ａ（図３参照）の使用により達成されるこ
とができる。これは、水ソース１から、バルブ手段８お
よび９を通り、処理容器２および２Ａに対応した、複数
のコネクタラインおよび入口（２ａ、２Ａａ）および出
口（２ｂ、２Ａｂ）を必要とするであろう。これは、第
１の容器に対して並列に接続された第２の容器における
処理工程を行うことに対応したものであり、これによ
り、第１の容器における弱酸性カチオン交換樹脂は、水
が第２の容器を通る間に、同時に再生される。
【００１６】本発明によって、樹脂が部分的に消耗した
場合に、任意の手段が、弱酸性カチオン交換樹脂の自動
的な再生のために使用されることができる。フローセン
サおよびタイマーのような制御装置によって操作される
フローバルブは、再生剤溶液を再生を必要とする容器に
接続し、ソース水のフローを、脱アルカリ処理のために
使用される容器に向かわせる。この方法において、自動
化されたフローバルブは、種々の容器、ソース水および
再生剤溶液の間で、交互に、断続的な接続を提供し、こ
れにより、（ａ）再生剤溶液に接続された容器はエンド
ユース出口４へのフローが妨げられ、（ｂ）再生剤溶液
に接続していない容器は処理水をエンドユース出口に提
供することが可能となる。その結果、弱酸性カチオン交
換樹脂を含む複数の処理容器が使用される場合に、交互
の、断続的で自動的な再生と共に、連続的な水処理が行
われることができる。
場合に、任意の手段が、弱酸性カチオン交換樹脂の自動
的な再生のために使用されることができる。フローセン
サおよびタイマーのような制御装置によって操作される
フローバルブは、再生剤溶液を再生を必要とする容器に
接続し、ソース水のフローを、脱アルカリ処理のために
使用される容器に向かわせる。この方法において、自動
化されたフローバルブは、種々の容器、ソース水および
再生剤溶液の間で、交互に、断続的な接続を提供し、こ
れにより、（ａ）再生剤溶液に接続された容器はエンド
ユース出口４へのフローが妨げられ、（ｂ）再生剤溶液
に接続していない容器は処理水をエンドユース出口に提
供することが可能となる。その結果、弱酸性カチオン交
換樹脂を含む複数の処理容器が使用される場合に、交互
の、断続的で自動的な再生と共に、連続的な水処理が行
われることができる。
【００１７】別法では、複数の処理容器が使用されない
場合には、すなわち、単一の処理容器が使用される場合
には、処理水の入手が連続的でなく、再生が行われてい
るシークエンスの間に妨げられることを除き、次いで、
上述のような自動的な再生への同じアプローチが使用さ
れることができる。この単一の処理容器システムは、例
えば、商業的な食品および飲料サービス施設が公衆に対
してサービスを提供しないか、または家庭用水処理シス
テムが使用されていない、夜間の様な、処理水が必要と
されない間に再生サイクルが行われるように、自動化さ
れたフローコントロールバルブが操作される場合に、最
も有利に使用されることができる。本発明は、特に、水
のフローおよび圧力の維持が望まれる、家庭用、食品サ
ービス用、および光産業用（ｌｉｇｈｔ ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉａｌ）水軟化用途に有用である。本発明の利点は、
従来可能であった水処理システムに比べ、コンパクトで
省スペースな方法で、低い圧力降下の条件下で、満足で
きる瞬時の処理水流量を提供できることである。
場合には、すなわち、単一の処理容器が使用される場合
には、処理水の入手が連続的でなく、再生が行われてい
るシークエンスの間に妨げられることを除き、次いで、
上述のような自動的な再生への同じアプローチが使用さ
れることができる。この単一の処理容器システムは、例
えば、商業的な食品および飲料サービス施設が公衆に対
してサービスを提供しないか、または家庭用水処理シス
テムが使用されていない、夜間の様な、処理水が必要と
されない間に再生サイクルが行われるように、自動化さ
れたフローコントロールバルブが操作される場合に、最
も有利に使用されることができる。本発明は、特に、水
のフローおよび圧力の維持が望まれる、家庭用、食品サ
ービス用、および光産業用（ｌｉｇｈｔ ｉｎｄｕｓｔ
ｒｉａｌ）水軟化用途に有用である。本発明の利点は、
従来可能であった水処理システムに比べ、コンパクトで
省スペースな方法で、低い圧力降下の条件下で、満足で
きる瞬時の処理水流量を提供できることである。
【００１８】本発明によって提供される、処理水の瞬時
流量は４〜４０Ｌ／分であり、好ましくは、１０〜３５
Ｌ／分であり、より好ましくは、１５〜３０Ｌ／分であ
り、さらにより好ましくは少なくとも２０Ｌ／分であ
る。被処理水のための、典型的な入口ライン圧力は２０
０〜７００ｋＰａであり、より典型的には、４００〜６
００ｋＰａである。本発明の方法および装置を用いた、
入口水圧と処理水のエンドユース出口圧力との間の圧力
の低下は、０〜２００ｋＰａであり、好ましくは、０〜
１７０ｋＰａより小さく、より好ましくは０〜１４０ｋ
Ｐａである。
流量は４〜４０Ｌ／分であり、好ましくは、１０〜３５
Ｌ／分であり、より好ましくは、１５〜３０Ｌ／分であ
り、さらにより好ましくは少なくとも２０Ｌ／分であ
る。被処理水のための、典型的な入口ライン圧力は２０
０〜７００ｋＰａであり、より典型的には、４００〜６
００ｋＰａである。本発明の方法および装置を用いた、
入口水圧と処理水のエンドユース出口圧力との間の圧力
の低下は、０〜２００ｋＰａであり、好ましくは、０〜
１７０ｋＰａより小さく、より好ましくは０〜１４０ｋ
Ｐａである。
【００１９】本発明の水処理システムのコンパクト性の
典型としては、比較的小さい体積の、水処理用弱カチオ
ン交換樹脂を使用して、最小化された圧力降下条件下
で、上述の瞬時の処理水流量を提供できることである。
本発明の処理サイクルにおいて使用される弱酸性カチオ
ン交換樹脂の体積は５〜１４０リットルであり、好まし
くは、７〜１００リットルであり、より好ましくは、１
０〜５０リットルであり、最も好ましくは、１４〜２８
リットルである。脱アルカリ処理サイクルの第１の目的
は、ソース水から硬度およびアルカリ度を除くことであ
る。しかし、スペースおよび時間の使用を最小にし、家
庭用飲料水および食品−飲料サービス産業システムの一
般的な要求である特性を有する効果的な方法で、この結
果を達成することが非常に望まれている。よって、本発
明の水処理システムは、制御された方法で処理および再
生を行うことによって、経済的なスペース利用を伴っ
て、短時間で、硬度−アルカリ度の除去の最大の効果を
達成する。処理サイクルは、利用可能なイオン交換容量
の、当量ベースで、３０〜８０％、好ましくは、４０〜
７０％、より好ましくは５０〜６０％が消耗されるま
で、被処理水が弱酸性カチオン交換樹脂を通過する様に
行われる。典型的には、再生サイクルは、処理工程にお
いて生じた、部分的に消耗した弱酸性カチオン交換樹脂
と再生剤とを、消耗したイオン交換容量の、当量ベース
で、５０〜１００％、好ましくは、７５〜１００％、よ
り好ましくは、９０〜１００％を再生させるのに充分な
時間接触させることにより行われる。これらの条件は、
本発明のイオン交換樹脂システムを使用した、硬度−ア
ルカリ度の除去の効果と再生のバランスをとるための、
典型的な操作の代表例である。
典型としては、比較的小さい体積の、水処理用弱カチオ
ン交換樹脂を使用して、最小化された圧力降下条件下
で、上述の瞬時の処理水流量を提供できることである。
本発明の処理サイクルにおいて使用される弱酸性カチオ
ン交換樹脂の体積は５〜１４０リットルであり、好まし
くは、７〜１００リットルであり、より好ましくは、１
０〜５０リットルであり、最も好ましくは、１４〜２８
リットルである。脱アルカリ処理サイクルの第１の目的
は、ソース水から硬度およびアルカリ度を除くことであ
る。しかし、スペースおよび時間の使用を最小にし、家
庭用飲料水および食品−飲料サービス産業システムの一
般的な要求である特性を有する効果的な方法で、この結
果を達成することが非常に望まれている。よって、本発
明の水処理システムは、制御された方法で処理および再
生を行うことによって、経済的なスペース利用を伴っ
て、短時間で、硬度−アルカリ度の除去の最大の効果を
達成する。処理サイクルは、利用可能なイオン交換容量
の、当量ベースで、３０〜８０％、好ましくは、４０〜
７０％、より好ましくは５０〜６０％が消耗されるま
で、被処理水が弱酸性カチオン交換樹脂を通過する様に
行われる。典型的には、再生サイクルは、処理工程にお
いて生じた、部分的に消耗した弱酸性カチオン交換樹脂
と再生剤とを、消耗したイオン交換容量の、当量ベース
で、５０〜１００％、好ましくは、７５〜１００％、よ
り好ましくは、９０〜１００％を再生させるのに充分な
時間接触させることにより行われる。これらの条件は、
本発明のイオン交換樹脂システムを使用した、硬度−ア
ルカリ度の除去の効果と再生のバランスをとるための、
典型的な操作の代表例である。
【００２０】本発明において有用なイオン交換樹脂は、
硬度およびアルカリ度を除去するものである。概して、
そのようなイオン交換樹脂は、弱酸性カチオン（ＷＡ
Ｃ）交換樹脂を含み、より好ましくは、これらＷＡＣ樹
脂は、架橋されたメタアクリル酸ポリマーをベースとす
る。任意に、弱酸性カチオンおよび強塩基性アニオン交
換性樹脂を含む混合されたベッドが、いくつかのシステ
ムにおいて使用されることができる。本発明において有
用な弱酸性カチオン交換樹脂は、概して、メタアクリル
酸とジビニルベンゼンのコポリマー（２１ ＣＦＲ §
１７３．２５）として記載されることができ；他には、
架橋されたアクリル酸ポリマーも好適である。好適なＷ
ＡＣの例としては、例えば、ＩＭＡＣ（商標）ＨＰ３３
３イオン交換樹脂、およびアンバーライト（商標）ＩＲ
Ｃ５０イオン交換樹脂が挙げられる。本発明において有
用な強塩基性アニオン交換樹脂としては、例えば、アン
バーライト（商標）ＩＲＡ４５８イオン交換樹脂をはじ
めとする、４級アンモニウム型の架橋アクリルゲルポリ
マー；およびアンバーライト（商標）ＩＲＡ９００およ
びおアンバーライト（商標）ＩＲＡ４００イオン交換樹
脂をはじめとする４級アンモニウム型の架橋スチレンポ
リマーが挙げられる。ＩＭＡＣ（商標）およびアンバー
ライト（商標）はローム アンド ハース カンパニー
Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ、ＵＳＡの商標であ
る。
硬度およびアルカリ度を除去するものである。概して、
そのようなイオン交換樹脂は、弱酸性カチオン（ＷＡ
Ｃ）交換樹脂を含み、より好ましくは、これらＷＡＣ樹
脂は、架橋されたメタアクリル酸ポリマーをベースとす
る。任意に、弱酸性カチオンおよび強塩基性アニオン交
換性樹脂を含む混合されたベッドが、いくつかのシステ
ムにおいて使用されることができる。本発明において有
用な弱酸性カチオン交換樹脂は、概して、メタアクリル
酸とジビニルベンゼンのコポリマー（２１ ＣＦＲ §
１７３．２５）として記載されることができ；他には、
架橋されたアクリル酸ポリマーも好適である。好適なＷ
ＡＣの例としては、例えば、ＩＭＡＣ（商標）ＨＰ３３
３イオン交換樹脂、およびアンバーライト（商標）ＩＲ
Ｃ５０イオン交換樹脂が挙げられる。本発明において有
用な強塩基性アニオン交換樹脂としては、例えば、アン
バーライト（商標）ＩＲＡ４５８イオン交換樹脂をはじ
めとする、４級アンモニウム型の架橋アクリルゲルポリ
マー；およびアンバーライト（商標）ＩＲＡ９００およ
びおアンバーライト（商標）ＩＲＡ４００イオン交換樹
脂をはじめとする４級アンモニウム型の架橋スチレンポ
リマーが挙げられる。ＩＭＡＣ（商標）およびアンバー
ライト（商標）はローム アンド ハース カンパニー
Ｐｈｉｌａｄｅｌｐｈｉａ、ＰＡ、ＵＳＡの商標であ
る。
【００２１】硬度およびアルカリ度を低減させるため
に、弱酸性カチオン交換樹脂が使用される場合には、流
出水のｐＨは典型的には６より低い。ｐＨが６より低い
水は、概して、家庭において使用される銅製のパイプ、
家庭のおよび商業的な設備、並びに典型的には、フード
サービス飲料の製造に使用される装置に対して腐蝕性で
ある場合がある。その結果、ＷＡＣによって処理された
水に対して、ｐＨの調節が必要となる。そのようなｐＨ
の調節は、公知の、任意の数の手段を用いて達成される
ことができる。ｐＨ調節は、産業上の脱ガス技術（例え
ば、強制ドラフトおよび真空脱ガス化技術の典型である
大気圧条件への低下と、それに続き、再びポンプし（ｒ
ｅｐｕｍｐｉｎｇ）、圧力をかける）で起こる水圧の低
下とは異なり、システムにおける水圧を有意に低減させ
ることなく行われることが望ましい。さらに、安全性お
よび取り扱いの問題のために、中和用化学品の使用は望
ましくない。よって、弱塩基性アニオン交換樹脂処理、
脱ガス膜、ソニケーション、および未処理の水との混合
のような、ｐＨ調節手段を使用することが好ましい。脱
ガス膜およびソニケーション装置を使用することが特に
好ましい。
に、弱酸性カチオン交換樹脂が使用される場合には、流
出水のｐＨは典型的には６より低い。ｐＨが６より低い
水は、概して、家庭において使用される銅製のパイプ、
家庭のおよび商業的な設備、並びに典型的には、フード
サービス飲料の製造に使用される装置に対して腐蝕性で
ある場合がある。その結果、ＷＡＣによって処理された
水に対して、ｐＨの調節が必要となる。そのようなｐＨ
の調節は、公知の、任意の数の手段を用いて達成される
ことができる。ｐＨ調節は、産業上の脱ガス技術（例え
ば、強制ドラフトおよび真空脱ガス化技術の典型である
大気圧条件への低下と、それに続き、再びポンプし（ｒ
ｅｐｕｍｐｉｎｇ）、圧力をかける）で起こる水圧の低
下とは異なり、システムにおける水圧を有意に低減させ
ることなく行われることが望ましい。さらに、安全性お
よび取り扱いの問題のために、中和用化学品の使用は望
ましくない。よって、弱塩基性アニオン交換樹脂処理、
脱ガス膜、ソニケーション、および未処理の水との混合
のような、ｐＨ調節手段を使用することが好ましい。脱
ガス膜およびソニケーション装置を使用することが特に
好ましい。
【００２２】例えば、炭酸飲料のような飲料用途に、処
理水を提供するような、特定の用途においては、処理水
のｐＨは、飲料に使用される前に調節される必要はな
い。多くの場合において、飲料組成物自体のｐＨは酸性
であり、処理水のｐＨを６以上に調節する必要はない。
これは、特に、処理水を供給するために使用される装置
がプラスチックまたは被覆された金属のコンテナおよび
移送ラインのような耐腐食性であるようなシステムに使
用可能である。しかし、フードサービス飲料の製造にお
いて典型的に遭遇されるような、腐蝕性が大きな問題と
なるような、ほとんどの家庭用および商業的装置におけ
る使用に適当であるためには、処理水のｐＨを、典型的
にはｐＨ４．５〜９．５、好ましくは、ｐＨ６〜９、よ
り好ましくはｐＨ６．５〜８．５に調節することが好ま
しい。
理水を提供するような、特定の用途においては、処理水
のｐＨは、飲料に使用される前に調節される必要はな
い。多くの場合において、飲料組成物自体のｐＨは酸性
であり、処理水のｐＨを６以上に調節する必要はない。
これは、特に、処理水を供給するために使用される装置
がプラスチックまたは被覆された金属のコンテナおよび
移送ラインのような耐腐食性であるようなシステムに使
用可能である。しかし、フードサービス飲料の製造にお
いて典型的に遭遇されるような、腐蝕性が大きな問題と
なるような、ほとんどの家庭用および商業的装置におけ
る使用に適当であるためには、処理水のｐＨを、典型的
にはｐＨ４．５〜９．５、好ましくは、ｐＨ６〜９、よ
り好ましくはｐＨ６．５〜８．５に調節することが好ま
しい。
【００２３】上述のｐＨ特性を有することに加え、家庭
および商業的使用に適するために、本発明の方法により
処理された水は次の特性を有している：１５０ｐｐｍよ
りも低いアルカリ度（ＣａＣＯ３重量当量として）、好
ましくは、１２０ｐｐｍより低く、より好ましくは１０
０ｐｐｍより低い；１５０ｐｐｍよりも低い硬度（Ｃａ
ＣＯ３として）、好ましくは、１００ｐｐｍより低く、
より好ましくは８０ｐｐｍより低い。上述の要求に加え
て、水が、例えば、硝酸塩、塩化物、および硫酸塩のよ
うな環境的に害になる他のイオンを、低レベルで含むこ
とも好ましい。これらの汚染物質を含む水のための、好
ましいレベルは次の通りである：硝酸塩の量が５０ｐｐ
ｍより低く、好ましくは２５ｐｐｍより低く、より好ま
しくは１０ｐｐｍより低い；塩化物の量が４００ｐｐｍ
より低く（ＣａＣＯ３として）、好ましくは、３００ｐ
ｐｍより低く、より好ましくは、２５０ｐｐｍより低
い；さらに、硫酸塩のレベルは４００ｐｐｍより低く
（ＣａＣＯ３として）、好ましくは、３００ｐｐｍより
低く、より好ましくは２５０ｐｐｍより低い。
および商業的使用に適するために、本発明の方法により
処理された水は次の特性を有している：１５０ｐｐｍよ
りも低いアルカリ度（ＣａＣＯ３重量当量として）、好
ましくは、１２０ｐｐｍより低く、より好ましくは１０
０ｐｐｍより低い；１５０ｐｐｍよりも低い硬度（Ｃａ
ＣＯ３として）、好ましくは、１００ｐｐｍより低く、
より好ましくは８０ｐｐｍより低い。上述の要求に加え
て、水が、例えば、硝酸塩、塩化物、および硫酸塩のよ
うな環境的に害になる他のイオンを、低レベルで含むこ
とも好ましい。これらの汚染物質を含む水のための、好
ましいレベルは次の通りである：硝酸塩の量が５０ｐｐ
ｍより低く、好ましくは２５ｐｐｍより低く、より好ま
しくは１０ｐｐｍより低い；塩化物の量が４００ｐｐｍ
より低く（ＣａＣＯ３として）、好ましくは、３００ｐ
ｐｍより低く、より好ましくは、２５０ｐｐｍより低
い；さらに、硫酸塩のレベルは４００ｐｐｍより低く
（ＣａＣＯ３として）、好ましくは、３００ｐｐｍより
低く、より好ましくは２５０ｐｐｍより低い。
【００２４】再生サイクルにおいて有用な弱酸性再生剤
は、３〜７のｐＫａを有する任意の弱酸であることがで
き、好ましくは、ｐＫａ４〜７であり、最も好ましくは
ｐＫａ４〜６．５である。好適な弱酸としては、例え
ば、炭酸、および酢酸、クエン酸、マレイン酸、乳酸を
はじめとするカルボン酸、並びにこれらの混合物を含
む。環境的に受容可能な上述の再生剤を使用すること
は、塩再生剤を使用するような従来の水軟化プロセスの
場合のような、望ましくない流出物を環境に放出するこ
とはない。特に好ましい再生剤はクエン酸および炭酸で
ある。再生剤として、炭酸が使用される場合には、約５
００〜９００ｋＰａの圧力で、ミキシングタンクを使用
して、二酸化炭素ガスを水中（処理された、またはその
ままの水）にバブルすることによって炭酸を製造するの
が典型的である。従来の飲料製造において使用されるよ
うな、標準的なカーボネーター（ｃａｒｂｏｎａｔｏ
ｒ）が使用されることもできる。しかし、セパレート水
炭酸化タンク（ｓｅｐａｒａｔｅ ｗａｔｅｒ ｃａｒ
ｂｏｎａｔｉｎｇ ｔａｎｋ）が使用される場合には、
炭酸再生剤の効力は向上されるであろう（向上されたＣ
Ｏ２の溶解性）。表１に示されるように、炭酸の濃度は
ＣＯ２の圧力およびＣＯ２が溶解される水の温度の関数
である。よって、再生剤の効力を最適化するために、シ
ステムを通じて一定の圧力を維持することが望まれる。
は、３〜７のｐＫａを有する任意の弱酸であることがで
き、好ましくは、ｐＫａ４〜７であり、最も好ましくは
ｐＫａ４〜６．５である。好適な弱酸としては、例え
ば、炭酸、および酢酸、クエン酸、マレイン酸、乳酸を
はじめとするカルボン酸、並びにこれらの混合物を含
む。環境的に受容可能な上述の再生剤を使用すること
は、塩再生剤を使用するような従来の水軟化プロセスの
場合のような、望ましくない流出物を環境に放出するこ
とはない。特に好ましい再生剤はクエン酸および炭酸で
ある。再生剤として、炭酸が使用される場合には、約５
００〜９００ｋＰａの圧力で、ミキシングタンクを使用
して、二酸化炭素ガスを水中（処理された、またはその
ままの水）にバブルすることによって炭酸を製造するの
が典型的である。従来の飲料製造において使用されるよ
うな、標準的なカーボネーター（ｃａｒｂｏｎａｔｏ
ｒ）が使用されることもできる。しかし、セパレート水
炭酸化タンク（ｓｅｐａｒａｔｅ ｗａｔｅｒ ｃａｒ
ｂｏｎａｔｉｎｇ ｔａｎｋ）が使用される場合には、
炭酸再生剤の効力は向上されるであろう（向上されたＣ
Ｏ２の溶解性）。表１に示されるように、炭酸の濃度は
ＣＯ２の圧力およびＣＯ２が溶解される水の温度の関数
である。よって、再生剤の効力を最適化するために、シ
ステムを通じて一定の圧力を維持することが望まれる。
【００２５】
【表１】
【００２６】弱酸性カチオンイオン交換樹脂からの流出
水のｐＨ調節の好適な方法は、例えば、弱塩基性アニオ
ン交換樹脂での処理、脱ガス膜処理、ソニケーションお
よび未処理水との混合を含み、後者は自明であり、当業
者に良く理解されている。弱塩基性アニオン交換樹脂で
の処理は実施例３においてさらに詳細に述べられる。ガ
ス移送膜（ｇａｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｍｂｒａｎ
ｅ）での処理（実施例４参照）およびソニケーションは
以下に示される。ガス移送膜（脱ガス膜）は、本発明の
水処理システムのためのｐＨ調節の方法の１つを示す
（Ｇａｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ−Ｔ
ｈｅ Ｎｅｗ Ｎｏｒｍ ｉｎ Ｔｈｅ Ｗａｔｅｒ
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍａｒｋｅｔ；Ｒ．Ａ．Ｐｉｔｔ
ｍａｎ、ＩＷＣ−９９−３０、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌＷａｔｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｏｃｔｏｂｅ
ｒ １９９９）。これらの膜は典型的には、マイクロポ
ーラス構造を有するクロスフロー中空ファイバーであ
る。
水のｐＨ調節の好適な方法は、例えば、弱塩基性アニオ
ン交換樹脂での処理、脱ガス膜処理、ソニケーションお
よび未処理水との混合を含み、後者は自明であり、当業
者に良く理解されている。弱塩基性アニオン交換樹脂で
の処理は実施例３においてさらに詳細に述べられる。ガ
ス移送膜（ｇａｓ ｔｒａｎｓｆｅｒ ｍｅｍｂｒａｎ
ｅ）での処理（実施例４参照）およびソニケーションは
以下に示される。ガス移送膜（脱ガス膜）は、本発明の
水処理システムのためのｐＨ調節の方法の１つを示す
（Ｇａｓ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｍｅｍｂｒａｎｅｓ−Ｔ
ｈｅ Ｎｅｗ Ｎｏｒｍ ｉｎ Ｔｈｅ Ｗａｔｅｒ
Ｔｒｅａｔｍｅｎｔ Ｍａｒｋｅｔ；Ｒ．Ａ．Ｐｉｔｔ
ｍａｎ、ＩＷＣ−９９−３０、Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎ
ａｌＷａｔｅｒ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ、Ｏｃｔｏｂｅ
ｒ １９９９）。これらの膜は典型的には、マイクロポ
ーラス構造を有するクロスフロー中空ファイバーであ
る。
【００２７】プロセス水のソニケーションはｐＨコント
ロールの別の方法である。ソニケーション装置の例とし
ては、超音波発生器、および水を移送し、取り扱うため
のタンクを含む。水はトランスファータンク（ｔｒａｎ
ｓｆｅｒ ｔａｎｋ）に一定にポンプ移送され、音波エ
ネルギーがこのタンクに適用され、水から二酸化炭素を
除去する効果を奏する。超音波とは、典型的には約２０
キロヘルツ（ｋＨｚ）であると考えられる可聴範囲より
高い音波周波数のものである。キャビテーション（ｃａ
ｖｉｔａｔｉｏｎ）（微小な泡の素速い形成および崩
壊）は、圧縮および希薄（ｒａｒｅｆａｃｔｉｏｎ）の
交互のパターンによって行われ、脱ガスは、このキャビ
テーション工程の結果生じる。本発明のいくつかの態様
が次の実施例において詳細に記載される。全ての比率、
部およびパーセントは、特に示されない限りは、重量
比、重量部および重量パーセントであり、全ての試薬
は、特に示されない限りは、良好な商業的品質のものが
使用される。実施例および表において使用される略語
は、対応する記載と共に以下に示される。
ロールの別の方法である。ソニケーション装置の例とし
ては、超音波発生器、および水を移送し、取り扱うため
のタンクを含む。水はトランスファータンク（ｔｒａｎ
ｓｆｅｒ ｔａｎｋ）に一定にポンプ移送され、音波エ
ネルギーがこのタンクに適用され、水から二酸化炭素を
除去する効果を奏する。超音波とは、典型的には約２０
キロヘルツ（ｋＨｚ）であると考えられる可聴範囲より
高い音波周波数のものである。キャビテーション（ｃａ
ｖｉｔａｔｉｏｎ）（微小な泡の素速い形成および崩
壊）は、圧縮および希薄（ｒａｒｅｆａｃｔｉｏｎ）の
交互のパターンによって行われ、脱ガスは、このキャビ
テーション工程の結果生じる。本発明のいくつかの態様
が次の実施例において詳細に記載される。全ての比率、
部およびパーセントは、特に示されない限りは、重量
比、重量部および重量パーセントであり、全ての試薬
は、特に示されない限りは、良好な商業的品質のものが
使用される。実施例および表において使用される略語
は、対応する記載と共に以下に示される。
【００２８】ＢＶ＝ベッドボリューム（隙間の水を含
む、イオン交換樹脂ベッドの体積） ＷＡＣ＝弱酸性カチオン交換樹脂 ＷＢＡ＝弱塩基性アニオン交換樹脂 ＳＢＡ＝強塩基性アニオン交換樹脂 ｋＰａ＝キロパスカル
む、イオン交換樹脂ベッドの体積） ＷＡＣ＝弱酸性カチオン交換樹脂 ＷＢＡ＝弱塩基性アニオン交換樹脂 ＳＢＡ＝強塩基性アニオン交換樹脂 ｋＰａ＝キロパスカル
【００２９】実施例１ 本実施例は、弱酸性カチオン交換樹脂（ＷＡＣ）によ
る、硬度およびアルカリ度の除去を示す。約１５０立方
センチメートル（ｃｍ３）のアンバーライト（商標）Ｉ
ＲＣ５０イオン交換樹脂が、直径２．５４センチメート
ル（ｃｍ）または１インチ（ｉｎ）で、高さ６１ｃｍ
（２４ ｉｎ）のガラス製クロマトグラフ用カラムに配
置された。この樹脂は約３０ｃｍ（１２ ｉｎ）のカラ
ム高さを占めた。被処理水の特徴は、以下に示される
（全てのｐｐｍ値はＣａＣＯ３の重量当量として表示さ
れ、０．０１Ｎの濃度＝５００ｐｐｍのＣａＣＯ３）。
る、硬度およびアルカリ度の除去を示す。約１５０立方
センチメートル（ｃｍ３）のアンバーライト（商標）Ｉ
ＲＣ５０イオン交換樹脂が、直径２．５４センチメート
ル（ｃｍ）または１インチ（ｉｎ）で、高さ６１ｃｍ
（２４ ｉｎ）のガラス製クロマトグラフ用カラムに配
置された。この樹脂は約３０ｃｍ（１２ ｉｎ）のカラ
ム高さを占めた。被処理水の特徴は、以下に示される
（全てのｐｐｍ値はＣａＣＯ３の重量当量として表示さ
れ、０．０１Ｎの濃度＝５００ｐｐｍのＣａＣＯ３）。
【００３０】硬度：２４９ｐｐｍ アルカリ度：２５３ｐｐｍ 塩化物：４３０ｐｐｍ 硫酸塩：３８５ｐｐｍ ｐＨ：７．２
【００３１】ＷＡＣ樹脂は、０．２７リットル水／分−
リットル樹脂（２ガロン水／分−立方フィート樹脂）の
水流量にかけられた。この処理の結果は表２に示され
る。
リットル樹脂（２ガロン水／分−立方フィート樹脂）の
水流量にかけられた。この処理の結果は表２に示され
る。
【００３２】
【表２】
【００３３】実施例２ この実施例は、炭酸を用いた、弱酸性カチオン交換樹脂
（ＷＡＣ）の再生を示す。脱イオン水が、９３１ｋＰａ
（１３５ポンド／平方インチ、または９．３バール）の
圧力のＣＯ２で、１時間、炭酸の添加が行われた。９３
１ｋＰａで運ばれた炭酸は、４ＢＶ／時間の流量で、弱
酸性カチオン交換樹脂に通された。システムの圧力は、
バックプレッシャー（ｂａｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）レ
ギュレータを用いて、炭酸再生の間維持された。この再
生の結果が表３に示される。約６０ベッドボリューム
（ＢＶ）の炭酸で、約９０％の再生が達成された。典型
的な操作においては、再生は、第１のサイクルにおい
て、約６０−７０％の再生が達成される用に行われた
（表３における２５−３０ＢＶポイントの後で、再生プ
ロセスを終了させるのに等しい）。その後のサイクルに
おいて、同数のベッドボリュームの炭酸を用いた場合に
は、再生レベルは、その前のサイクルで負荷されたもの
の１００％に到達したであろう。これは、イオン交換樹
脂システムを用いた場合の、硬度／アルカリ度の除去お
よび再生の効力のバランスを取るための典型的な操作の
代表例である。
（ＷＡＣ）の再生を示す。脱イオン水が、９３１ｋＰａ
（１３５ポンド／平方インチ、または９．３バール）の
圧力のＣＯ２で、１時間、炭酸の添加が行われた。９３
１ｋＰａで運ばれた炭酸は、４ＢＶ／時間の流量で、弱
酸性カチオン交換樹脂に通された。システムの圧力は、
バックプレッシャー（ｂａｃｋ ｐｒｅｓｓｕｒｅ）レ
ギュレータを用いて、炭酸再生の間維持された。この再
生の結果が表３に示される。約６０ベッドボリューム
（ＢＶ）の炭酸で、約９０％の再生が達成された。典型
的な操作においては、再生は、第１のサイクルにおい
て、約６０−７０％の再生が達成される用に行われた
（表３における２５−３０ＢＶポイントの後で、再生プ
ロセスを終了させるのに等しい）。その後のサイクルに
おいて、同数のベッドボリュームの炭酸を用いた場合に
は、再生レベルは、その前のサイクルで負荷されたもの
の１００％に到達したであろう。これは、イオン交換樹
脂システムを用いた場合の、硬度／アルカリ度の除去お
よび再生の効力のバランスを取るための典型的な操作の
代表例である。
【００３４】
【表３】
【００３５】実施例３ この実施例は、一般的な脱アルカリのための弱酸性カチ
オン交換樹脂（ＷＡＣ）を用いた水処理に続く、ｐＨ調
節のための、弱塩基性アニオン交換樹脂（ＷＢＡ）の使
用を示す。評価された弱酸性カチオン交換樹脂は、アク
リル樹脂（ＩＭＡＣ（商標）ＨＰ３３３イオン交換樹
脂）であり、弱塩基性アニオン交換樹脂はアクリル３級
アミン樹脂（アンバーライト（商標）ＩＲＡ６７樹脂）
であった。ＩＭＡＣ（商標）およびアンバーライト（商
標）イオン交換樹脂は、ローム アンド ハース カン
パニーから入手可能である。３級アミン官能基を有する
架橋されたスチレンポリマーベースのアニオン交換樹脂
がｐＨ調節に使用されることもできる。水素型の弱酸性
カチオン樹脂のカラム（１当量）が、フリー塩基型の弱
塩基性樹脂（０．５当量）のカラムに直列に配置された
（表１における容器２および３に対応する）。流入する
水は、ほぼ当量レベルの硬度およびアルカリ度（ＣａＣ
Ｏ３として約１５０ｐｐｍ）を含んでいた。弱酸性カチ
オン樹脂対弱塩基性アニオン樹脂の相対比（当量）は典
型的には１／０．３〜１／２であり、好ましくは１／
０．５〜１／１である。
オン交換樹脂（ＷＡＣ）を用いた水処理に続く、ｐＨ調
節のための、弱塩基性アニオン交換樹脂（ＷＢＡ）の使
用を示す。評価された弱酸性カチオン交換樹脂は、アク
リル樹脂（ＩＭＡＣ（商標）ＨＰ３３３イオン交換樹
脂）であり、弱塩基性アニオン交換樹脂はアクリル３級
アミン樹脂（アンバーライト（商標）ＩＲＡ６７樹脂）
であった。ＩＭＡＣ（商標）およびアンバーライト（商
標）イオン交換樹脂は、ローム アンド ハース カン
パニーから入手可能である。３級アミン官能基を有する
架橋されたスチレンポリマーベースのアニオン交換樹脂
がｐＨ調節に使用されることもできる。水素型の弱酸性
カチオン樹脂のカラム（１当量）が、フリー塩基型の弱
塩基性樹脂（０．５当量）のカラムに直列に配置された
（表１における容器２および３に対応する）。流入する
水は、ほぼ当量レベルの硬度およびアルカリ度（ＣａＣ
Ｏ３として約１５０ｐｐｍ）を含んでいた。弱酸性カチ
オン樹脂対弱塩基性アニオン樹脂の相対比（当量）は典
型的には１／０．３〜１／２であり、好ましくは１／
０．５〜１／１である。
【００３６】弱酸性カチオン樹脂からの流出物は、３．
１〜４．３の範囲のｐＨを有する、２０ｐｐｍより低い
硬度およびアルカリ度を有していた。この水流は、次い
で、直接に、弱塩基性アニオン交換樹脂に通された。硬
度のレベルおよびアルカリ度のレベルは、弱塩基性樹脂
を用いた、ｐＨの範囲を６．１〜８．６にするｐＨ調節
後に、実質的に変化しなかった。データは、表４に纏め
られ、該表４は、弱塩基性アニオン交換樹脂がｐＨ調節
において有効であり、すなわち、処理水のｐＨを６以上
に維持することを示す。
１〜４．３の範囲のｐＨを有する、２０ｐｐｍより低い
硬度およびアルカリ度を有していた。この水流は、次い
で、直接に、弱塩基性アニオン交換樹脂に通された。硬
度のレベルおよびアルカリ度のレベルは、弱塩基性樹脂
を用いた、ｐＨの範囲を６．１〜８．６にするｐＨ調節
後に、実質的に変化しなかった。データは、表４に纏め
られ、該表４は、弱塩基性アニオン交換樹脂がｐＨ調節
において有効であり、すなわち、処理水のｐＨを６以上
に維持することを示す。
【００３７】
【表４】
【００３８】実施例４ この実施例は、一般的な脱アルカリのための弱酸性カチ
オン樹脂（ＷＡＣ）を用いた水処理に続く、ガス移送膜
の使用を示す。Ｌｉｑｕｉ−Ｃｅｌ（商標）Ｅｘｔｒａ
−Ｆｌｏｗ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｃｏｎｔａｃｔｏｒ
（ＣｅｌｇａｒｄＬＬＣ、Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ、ＮＣ、
ＵＳＡから入手可能）が、次の方法で使用された。脱イ
オン水がＣＯ２で、１００〜１１０ｋＰａの圧力で、ス
テンレス鋼タンク内で、炭酸の添加が行われた。この炭
酸が添加された水のｐＨは４．３５であった。炭酸が添
加された水は、流量１．５Ｌ／分で、膜カートリッジユ
ニットを通された（膜の外側はわずかな真空）。流出水
のｐＨは、経時的に測定され、６．３（２分）、６．７
（５分）、６．８（８分）であった。ガス膜は、効果的
に処理水のｐＨを調節した。
オン樹脂（ＷＡＣ）を用いた水処理に続く、ガス移送膜
の使用を示す。Ｌｉｑｕｉ−Ｃｅｌ（商標）Ｅｘｔｒａ
−Ｆｌｏｗ Ｍｅｍｂｒａｎｅ Ｃｏｎｔａｃｔｏｒ
（ＣｅｌｇａｒｄＬＬＣ、Ｃｈａｒｌｏｔｔｅ、ＮＣ、
ＵＳＡから入手可能）が、次の方法で使用された。脱イ
オン水がＣＯ２で、１００〜１１０ｋＰａの圧力で、ス
テンレス鋼タンク内で、炭酸の添加が行われた。この炭
酸が添加された水のｐＨは４．３５であった。炭酸が添
加された水は、流量１．５Ｌ／分で、膜カートリッジユ
ニットを通された（膜の外側はわずかな真空）。流出水
のｐＨは、経時的に測定され、６．３（２分）、６．７
（５分）、６．８（８分）であった。ガス膜は、効果的
に処理水のｐＨを調節した。
【図１】 図１は本発明の水処理装置の一態様の模式図
である。
である。
【図２】 図２は任意の分配系を含む本発明の水処理容
器の一態様の断面図である。
器の一態様の断面図である。
【図３】 図３は、処理と再生を同時に行うことが可能
な、複数の水処理容器を有する、本発明の水処理装置の
他の態様の模式図である。
な、複数の水処理容器を有する、本発明の水処理装置の
他の態様の模式図である。
１ ソース水 ２、２Ａ 水処理容器 ２ａ、２Ａａ 入口 ２ｂ、２Ａｂ 出口 ３ ｐＨ調節容器 ４ エンドユース出口 ５ 再生剤ソース ６ 再生剤溶液容器 ７ 再生剤廃棄物処理出口 ８、９、１０ バルブ手段 １１ イオン交換樹脂ベッド １２ ディストリビュータ １３コレクタ／ディストリビュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・ギルバート・イサコフ アメリカ合衆国ペンシルバニア州18954, リッチボーロ，ジュニパー・ドライブ・９ (72)発明者 エリック・ガスタブ・ランドクイスト アメリカ合衆国ペンシルバニア州19454, ノース・ウェールズ，チャーチル・サーク ル・107
Claims (10)
- 【請求項１】 （ａ）被処理水を、５〜１４０リットル
の弱酸性カチオン交換樹脂を含む第１の容器の入口を通
して、該弱酸性カチオン交換樹脂の利用可能なイオン交
換容量の、当量ベースで３０〜８０％が消耗されるまで
通過させ、処理水を、４〜４０リットル／分の瞬時流量
で、入口圧力の０〜２００キロパスカルの範囲内のエン
ドユース出口圧力で、エンドユース出口において提供
し、該処理水は、炭酸カルシウムの重量当量として１５
０ｐｐｍより低い硬度およびアルカリ度を有しており；
次いで、 （ｂ）工程（ａ）において再使用するために、前記弱酸
性カチオン交換樹脂を、ｐＫａが３〜７である弱酸から
選択される再生剤で、工程（ａ）において生じた、消耗
したイオン交換容量の、当量ベースで５０〜１００％を
再生するのに充分な時間再生し；さらに （ｃ）工程（ａ）および（ｂ）を繰り返し、必要に応じ
て、処理水を提供することを含む水処理方法。 - 【請求項２】 工程（ａ）からの処理水のｐＨを、エン
ドユース出口の前であって、弱酸性カチオン交換樹脂を
含む容器の後で、弱塩基性アニオン交換樹脂での処理、
脱ガス膜処理、ソニケーション、および未処理水との混
合から選択される１以上の方法によって、ｐＨ４．５〜
９．５に調節することをさらに含む請求項１記載の方
法。 - 【請求項３】 （ａ）被処理水を、５〜１４０リットル
の弱酸性カチオン交換樹脂を含む第１の容器の入口を通
して、該弱酸性カチオン交換樹脂の利用可能なイオン交
換容量の、当量ベースで３０〜８０％が消耗されるまで
通過させ、処理水を、４〜４０リットル／分の瞬時流量
で、入口圧力の０〜２００キロパスカルの範囲内のエン
ドユース出口圧力で、エンドユース出口において提供
し、該処理水は、炭酸カルシウムの重量当量として１５
０ｐｐｍより低い硬度およびアルカリ度を有しており；
さらに （ｂ）該処理水のｐＨを、エンドユース出口の前であっ
て、弱酸性カチオン交換樹脂を含む容器の後で、弱塩基
性アニオン交換樹脂での処理、脱ガス膜処理、ソニケー
ション、および未処理水との混合から選択される１以上
の方法によって、ｐＨ４．５〜９．５に調節することを
含む水処理方法。 - 【請求項４】 （ａ）入口および出口を有する第１の容
器中の、５〜１４０リットルの弱酸性カチオン交換樹脂
に、該弱酸性カチオン交換樹脂の利用可能なイオン交換
容量の、当量ベースで３０〜８０％が消耗されるまで、
被処理水を通過させ、処理水を、４〜４０リットル／分
の瞬時流量で、入口圧力の０〜２００キロパスカルの範
囲内のエンドユース出口圧力で、エンドユース出口で提
供し、該処理水は、炭酸カルシウムの重量当量として１
５０ｐｐｍより低い硬度およびアルカリ度を有すること
を含む処理サイクル；および、 （ｂ）ｐＫａが３〜７である弱酸から選択される再生剤
が、前記処理サイクルの後で、該処理サイクルにおいて
生じた消耗したイオン交換容量の、当量ベースで５０〜
１００％を再生するのに充分な時間、前記弱酸性カチオ
ン交換樹脂と接触させられることを含む再生サイクルを
含み；前記処理および再生サイクルが繰り返され、必要
に応じて、処理水を提供する様な、再生可能な水処理シ
ステム。 - 【請求項５】 処理サイクルの一部として、弱塩基性ア
ニオン交換樹脂処理、脱ガス膜処理、ソニケーション、
および未処理水との混合の１以上から選択されるｐＨ調
節手段をさらに含み；弱酸性カチオン交換樹脂で処理さ
れた水が、該ｐＨ調節手段と接触することによって、ｐ
Ｈ４．５〜９．５に調節される請求項４記載の水処理シ
ステム。 - 【請求項６】 水が第２の容器を通って流れる間に、同
時に、第１の容器内の弱酸性カチオン交換樹脂が再生サ
イクルにおいて再生されるように、処理サイクルの一部
として、第１の容器に対して並列に接続された第２の容
器をさらに含み；該第１および第２の容器中の弱酸性カ
チオン交換樹脂が５〜１４０リットルの合計体積を有し
ている請求項４記載の水処理システム。 - 【請求項７】 （ａ）入口および出口を有する第１の容
器中の、５〜１４０リットルの弱酸性カチオン交換樹脂
に、該弱酸性カチオン交換樹脂の利用可能なイオン交換
容量の、当量ベースで３０〜８０％が消耗されるまで、
被処理水を通過させ、処理水を、４〜４０リットル／分
の瞬時流量で、入口圧力の０〜２００キロパスカルの範
囲内のエンドユース出口圧力で、エンドユース出口で提
供し、該処理水は、炭酸カルシウムの重量当量として１
５０ｐｐｍより低い硬度およびアルカリ度を有すること
を含む脱アルカリサイクル；および （ｂ）弱塩基性アニオン交換樹脂処理、脱ガス膜処理、
ソニケーション、および未処理水との混合の１以上から
選択されるｐＨ調節手段を含み；前記弱酸性カチオン交
換樹脂で処理された水が、該ｐＨ調節手段と接触するこ
とによって、ｐＨ４．５〜９．５に調節されるｐＨ調節
サイクルを含む水処理システム。 - 【請求項８】 水が第２の容器を通って流れる間に、第
１の容器内の、部分的に消耗した弱酸性カチオン交換樹
脂が、再生された弱酸性カチオン交換樹脂に置き換えら
れることができるように、脱アルカリサイクルの一部と
して、第１の容器に対して並列に接続された第２の容器
を含み、脱アルカリサイクルが、第１および第２の容器
中で交互に行われ、必要に応じて処理水を提供し；該第
１および第２の容器中の弱酸性カチオン交換樹脂が５〜
１４０リットルの合計体積を有している請求項７記載の
水処理システム。 - 【請求項９】 （ａ）弱酸性カチオンイオン交換樹脂を
含む、入口および出口を備えた第１の容器； （ｂ）処理水のｐＨを調節するための手段を含む、入口
および出口を備えた第２の容器； （ｃ）第１の容器（ａ）内の弱酸性カチオンイオン交換
樹脂を再生するのに適する再生剤を含み、入口および出
口を備えた第３の容器を含む水処理装置であって；該第
２の容器が第１の容器の出口と直列に、フロー可能に接
続され、第３の容器が第１の容器と直列に、フロー可能
に接続され、さらに第２および第３の容器は他の態様で
は接続されておらず；それぞれの容器は、複数のバルブ
手段によって、フロー可能に接続されている前記水処理
装置。 - 【請求項１０】 弱酸性カチオン交換樹脂を含み、第１
の容器の直前および直後で、水のフローが第１の容器と
第４の容器の間で交互に切り替えられることができるよ
うなバルブ手段を介して、第１の容器に対して並列に、
フロー可能に接続された第４の容器をさらに含む請求項
９記載の水処理装置。
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