JP2003080086A - 向流再生式イオン交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】良好な処理水質が得られ、再生剤の節約が可能
であり、比較的簡単な構造であって、特にシリカの脱着
を効率的に行うことが出来る、向流再生式イオン交換装
置を提供する。 【解決手段】少なくとも強塩基性アニオン交換樹脂が充
填されたイオン交換塔（１）から主として構成され、上
記のイオン交換樹脂の充填層（２）の上部には当該樹脂
の再生時の体積膨張に相当する空間部（３）が設けら
れ、そして、通水が下降流で行われ且つ再生が上昇流で
行われ、しかも、再生剤の供給前に上昇流で圧密用水を
供給してイオン交換樹脂を前記空間部に移動させる方式
の向流再生式イオン交換装置において、前記のイオン交
換塔に供給される再生剤および再生用水の加温手段（蒸
気供給バルブ（１３））を設け、更に、加温前または加
温後の再生剤および再生用水の脱気手段（１４）を設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【発明の属する技術分野】本発明は向流再生式イオン交
換装置に関する。 【０００２】 【従来の技術】最近、イオン交換装置としては、良好な
処理水質が得られ、再生剤の節約が可能であることか
ら、通水が下降流で行われ且つ再生が上昇流で行われる
向流再生式イオン交換装置が広く利用されている。斯か
る向流再生式イオン交換装置においては、上昇流再生時
におけるイオン交換樹脂の充填層の乱れを防止するた
め、イオン交換樹脂層を固定床に維持することが重要で
ある。 【０００３】イオン交換樹脂層を固定床に維持する方式
の１つとして、イオン交換樹脂の充填層の上部に当該樹
脂の再生時の体積膨張に相当する空間部を設け、再生剤
の供給前に上昇流で圧密用水を供給してイオン交換樹脂
を前記空間部に移動させて固定する方式が知られてい
る。この方式によれば、再生剤の供給速度より大きな流
速（ＬＶ）の圧密用水の供給により、イオン交換樹脂層
は上部に移動して容易に固定床を維持する。そして、上
記の空間部はイオン交換樹脂層の下部に移動する。な
お、斯かる状態は、その後、圧密用水の供給速度より小
さい流速の再生剤が供給されても維持される。 【０００４】ところで、各種の純水の製造においては、
強塩基性アニオン交換樹脂に吸着したシリカの脱着が重
要課題となっている。斯かるシリカの効率的な脱着の１
つの手段として、イオン交換塔に供給される再生剤およ
び再生用水の加温手段を設けることが考えられる。例え
ば４０〜５５℃に加温された再生剤によりシリカは効率
良く脱着され、また、同温度に加温された再生用水（再
生剤押出用水）によりシリカ成分を残存させることなく
再生剤を押し出すことが出来る。 【０００５】ところが、圧密用水の供給によりイオン交
換樹脂層の固定床の維持を図る前記の方式のイオン交換
装置に再生剤および再生用水の加温手段を設けた場合は
次の様な問題があることが見出された。すなわち、再生
剤および再生用水に溶存していた気体（通常は空気）が
加温によって気泡化しイオン交換塔内に流入する。そし
て、イオン交換塔内のイオン交換樹脂層の下部に存在し
ている空間部において、微細な気泡同士が集められ、合
体して大きな気泡となってイオン交換樹脂層内を上昇す
る。その結果、イオン交換の樹脂充填層の一部に乱れが
生じ、また、偏流が生じて再生剤とイオン交換樹脂との
接触が阻害され、ひいては、処理水質の悪化や採水量の
減少を招く。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記実情に
鑑みなされたものであり、その目的は、良好な処理水質
が得られ、再生剤の節約が可能であり、比較的簡単な構
造であって、特にシリカの脱着を効率的に行うことが出
来る、向流再生式イオン交換装置を提供することにあ
る。 【０００７】 【課題を解決するための手段】すなわち、本発明の要旨
は、少なくとも強塩基性アニオン交換樹脂が充填された
イオン交換塔から主として構成され、上記のイオン交換
樹脂の充填層の上部には当該樹脂の再生時の体積膨張に
相当する空間部が設けられ、そして、通水が下降流で行
われ且つ再生が上昇流で行われ、しかも、再生剤の供給
前に上昇流で圧密用水を供給してイオン交換樹脂を前記
空間部に移動させる方式の向流再生式イオン交換装置に
おいて、前記のイオン交換塔に供給される再生剤および
再生用水の加温手段を設け、更に、加温前または加温後
の再生剤および再生用水の脱気手段を設けたことを特徴
とする向流再生式イオン交換装置に存する。 【０００８】 【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を添付図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の向流再生式イオ
ン交換装置の一例の説明図である。 【０００９】本発明のイオン交換装置は、少なくとも強
塩基性アニオン交換樹脂が充填されたイオン交換塔
（１）から主として構成される。上記のイオン交換樹脂
の充填層（２）の上部には当該樹脂の再生時の体積膨張
に相当する空間部（３）が設けられている。 【００１０】図１に例示するイオン交換装置は、強塩基
性アニオン交換樹脂の単床式であるが、強塩基性アニオ
ン交換樹脂の充填層（２）の上に弱塩基性アニオン交換
樹脂を充填した複層床式であってもよい。この場合、前
者の充填層の上に後者の充填層を積層してもよいが、混
合防止のため、両樹脂の間に、水を通すが樹脂は通さな
い遮蔽板を配置するのが好ましい。 【００１１】そして、前記の空間部（３）は、上記の遮
蔽板を配置した場合は、当該遮蔽板の下部（強塩基性ア
ニオン交換樹脂の充填部の上部）に設けられ、遮蔽板を
配置せずに複層床式とした場合は、前記の空間部（３）
は弱塩基性アニオン交換樹脂の充填層の上部に設けられ
る。 【００１２】また、図１に例示するイオン交換塔（１）
の塔頂は、鏡構造となされているが、前記の様な遮蔽板
が配置された平板構造であってもよい。また、鏡構造の
空間部には不活性樹脂の充填層（４）が形成されている
が、省略してもよい。 【００１３】イオン交換塔（１）の塔頂には上部デイス
トリビューター（５）が配置され、底部には下部デイス
トリビューター（６）が配置されている。そして、上部
デイストリビューター（５）に接続された３方向配管の
一方には原水供給バルブ（７）が設けられ、他方には再
生廃液排出バルブ（８）が設けられている。下部デイス
トリビューター（６）に接続された３方向配管の一方に
は処理水（純水）排出バルブ（９）が設けられ、他方は
更に分岐されて、それぞれに、圧密用水供給バルブ（１
０）、再生剤供給バルブ（１１）、再生用水供給バルブ
（１２）等が設けられている。 【００１４】そして、本発明のイオン交換装置において
は、通水が下降流で行われ且つ再生が上昇流で行われ、
しかも、再生剤の供給前に上昇流で圧密用水を供給して
強塩基性アニオン交換樹脂を前記空間部に移動させる。
すなわち、各操作は次の様に行われる。 【００１５】先ず、通水操作として、原水供給バルブ
（７）と処理水排出バルブ（９）とを開放する。斯かる
バルブ操作により、例えば、カチオン交換塔および脱炭
酸塔による処理水などの原水は、原水供給バルブ（７）
を介して供給され、上部デイストリビューター（５）を
経由し、強塩基性アニオン交換樹脂の充填層（２）を下
降し、アニオン成分が除去された純水として、処理水排
出バルブ（９）を介して排出される。因みに、原水の供
給速度は、原水の水質に依存するが、通常１０〜６０ｍ
／ｈの範囲から適宜選択される。 【００１６】次いで、再生前操作として、圧密用水供給
バルブ（１０）と再生廃液排出バルブ（８）とを開放す
ると共に、原水供給バルブ（７）と処理水排出バルブ
（９）とを閉止する。斯かるバルブ操作により、圧密用
水は、圧密用水供給バルブ（１０）を介して供給され、
下部デイストリビューター（６）を経由し、強塩基性ア
ニオン交換樹脂の充填層（２）を上昇する。この際、強
塩基性アニオン交換樹脂は、再生剤の供給速度より大き
な流速の圧密用水の上昇流により一気に空間部（３）に
移動させられ、不活性樹脂の充填層（４）に圧密され
る。そして、上昇した圧密用水は、不活性樹脂の充填層
（４）と上部デイストリビューター（５）を経由し、再
生廃液排出バルブ（８）を介して排出される。因みに、
圧密用水の供給速度は、後述する再生剤の供給速度より
高い流速とされ、通常１５〜３０ｍ／ｈの範囲である。 【００１７】次いで、再生操作として、再生剤供給バル
ブ（１１）及び再生用水供給バルブ（１２）を開放する
と共に、圧密用水供給バルブ（１０）を閉止する。斯か
るバルブ操作により、再生剤供給バルブ（１１）を介し
て供給される高濃度の再生剤は、再生用水供給バルブ
（１２）を介して供給される水によってライン混合・希
釈され、適当な濃度の再生剤として、下部デイストリビ
ューター（６）を経由し、強塩基性アニオン交換樹脂の
充填層（２）を上昇する。その後、再生剤押出操作とし
て、再生剤供給バルブ（１１）を閉止する。再生剤およ
び再生用水は、圧密用水と同様の要領で再生廃液排出バ
ルブ（８）を介して排出される。因みに、再生剤および
再生用水の供給速度は、通常５〜１５ｍ／ｈの範囲であ
る。 【００１８】上記の様な方式のイオン交換装置はそれ自
体公知であるが、本発明のイオン交換装置においては、
前記のイオン交換塔（１）に供給される再生剤および再
生用水の加温手段を設け、更に、加温前または加温後の
再生剤および再生用水の脱気手段を設ける。 【００１９】図１に例示するイオン交換装置の場合、再
生剤および再生用水の加温手段として、再生剤供給バル
ブ（１１）及び再生用水供給バルブ（１２）が設けられ
た配管に蒸気供給バルブ（１３）が設けられた配管を接
続し、再生剤および再生用水に水蒸気を供給してこれら
を加温する手段が採用されている。他の加温手段として
は、水蒸気による間接加温手段などが挙げられる。再生
剤および再生用水は、例えば４０〜５５℃に加温され
る。これにより、シリカの脱着を含むイオン交換樹脂の
再生が効率的に行われる。 【００２０】また、脱気手段（１４）は、加温後の液に
対する脱気手段として設けられているが、加温前の液に
対する脱気手段として設けてもよい。更に、脱気手段
（１４）は、再生剤および再生用水の供給配管に設けら
れているが、必要ならば、各別に設けてもよい。脱気手
段（１４）としては、気液分離装置または膜脱気装置が
好適に使用される。 【００２１】気液分離装置としては、セパレーター構造
の装置、例えば、下降流で通水して重力で気泡を除去す
る構造の装置、旋回流で通水して求心力で気泡を除去す
る構造の装置などを使用することが出来る。 【００２２】膜脱気装置としては、例えば、多孔性の疎
水性膜で気相と液相に分離され、気相側に減圧配管が接
続された構造のものを使用することが出来る。 【００２３】次に、本発明のイオン交換装置の試験例に
ついて説明する。図１に示すのと同様の構造であって、
脱気手段（１４）として気液分離装置を備えたイオン交
換装置について、再生剤および再生用水を５０℃に加温
し、約５０分間の再生操作を行った。再生操作の間、覗
き窓からイオン交換塔（１）内部の強塩基性アニオン交
換樹脂を観察したが、樹脂の固定床は完全に維持され、
樹脂の流動や再生剤の偏流は生じなかった。比較のた
め、脱気手段（１４）を取り外して、上記と同様の再生
操作を行ったところ。イオン交換樹脂層の下部の空間部
において、微細な気泡同士が集められ、合体して大きな
気泡となってイオン交換樹脂層を崩しながら上昇する現
象が観察された。 【００２４】 【発明の効果】以上説明した本発明によれば、良好な処
理水質が得られ、再生剤の節約が可能であり、比較的簡
単な構造であって、特にシリカの脱着を効率的に行うこ
とが出来る、向流再生式イオン交換装置が提供され、本
発明の工業的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の向流再生式イオン交換装置の一例の説
明図 【符号の説明】 １：イオン交換塔 ２：イオン交換樹脂の充填層 ３：空間部 ４：不活性樹脂の充填層 ５：上部デイストリビューター ６：下部デイストリビューター ７：原水供給バルブ ８：再生廃液排出バルブ ９：処理水排出バルブ １０：圧密用水供給バルブ １１：再生剤供給バルブ １２：再生用水供給バルブ １３：蒸気供給バルブ １４：脱気手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 少なくとも強塩基性アニオン交換樹脂が
   充填されたイオン交換塔から主として構成され、上記の
   イオン交換樹脂の充填層の上部には当該樹脂の再生時の
   体積膨張に相当する空間部が設けられ、そして、通水が
   下降流で行われ且つ再生が上昇流で行われ、しかも、再
   生剤の供給前に上昇流で圧密用水を供給してイオン交換
   樹脂を前記空間部に移動させる方式の向流再生式イオン
   交換装置において、前記のイオン交換塔に供給される再
   生剤および再生用水の加温手段を設け、更に、加温前ま
   たは加温後の再生剤および再生用水の脱気手段を設けた
   ことを特徴とする向流再生式イオン交換装置。