JP2011161334A - ろ過脱塩装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ろ過脱塩装置10は、内部空間12と、上蓋30が開閉可能に取り付けられるようにされた上部開口31と、を備える外側容器20と、外側容器20の内部空間12を外側容器の底面まで上下方向に延びる内壁40と、を有している。内壁40は、内壁40の内側と外側の一方をろ過室41に、他方を脱塩室22に仕切っている。内壁40の上方に位置する上部空間34を介してろ過室41と脱塩室22とが連通している。内壁40は上部部分40cと下部部分40dとを有し、上部部分40cは下部部分40dに対して取り外し可能にされており、上部開口31は、取り外された内壁の上部部分40cを外側容器20の外部に取り出し可能な開口寸法を有している。
【選択図】図1
Description
ろ過脱塩装置10は、内部空間12と上部開口31とを有する外側容器20を備えている。内部空間12は、脱塩室22とろ過室41とを含むいくつかの空間に分離されている。上部開口31には、上蓋30が開閉可能に取り付けられている。外側容器20及び上蓋30は圧力容器の一部をなす。このため、外側容器20は好ましくは円筒形状であり、上蓋30は好ましくは、ボルト等の内部圧力に耐えうる手段によって、外側容器20に取り付けられている。上蓋30は外側容器20に対し着脱可能(取り外し可能)に設けられているが、開閉のみが可能であるように、ヒンジなどによって取り付けられていてもよい。後述するように、上部開口31は、仕切板44、内壁40の上部部分40c、及び整流板36の取り出し及び取付けを可能とする開口寸法を有している。上蓋30には、着脱式の配管32が接続されている。
外側容器20の内部空間12には内壁40が設けられている。内壁40は本実施形態では概ね円筒形状であり、外側容器20と同心円状に設けられている。内壁40は外側容器20の底面まで上下方向に延びており、内壁40の内側をろ過材42が配置されるろ過室41に、内壁40の外側をイオン交換体が充填される脱塩室22に仕切っている。脱塩室22の下部は、イオン交換体が充填されるイオン交換体充填層21となっている。内壁40は、下端40aが全周で外側容器20の底部20cに達しており、内壁40の外側と内側とを完全に仕切っている。これに対し、内壁40の上端40bは外側容器20まで達しておらず、内部空間12で終端している。このため、ろ過室41と脱塩室22は、内壁40の上方に位置する外側容器20の上部空間34を介して連通している。
内壁40の上端40bには仕切板44が支持されている。仕切板44は、内壁40の内側空間を覆ってろ過室41の頂面を画定する。仕切板44にはろ過材42に等しい数の流出口44aが設けられている。後述するように、ろ過材42の被処理水出口側である上端部は流出口44aによって保持され、上部空間34と連通している。仕切板44は、ろ過材42を保持するとともに、ろ過室41でろ過された被処理水をろ過室41から流出させる機能を有している。ろ過材42のメンテナンス時には、ろ過材42は仕切板44に装着されたまま上方のメンテナンスエリア(図示せず)に引き上げることができる。このため、上部開口31は、仕切板44を外側容器20の外部に取り出し可能な開口寸法を有している。
内壁40の下部部分40dにはろ過室41の底部を画定する分散板48が固定されている。分散板48は、例えばろ過材42と等しい数の貫通孔48aが設けられた、円形の部材である。分散板48の下方は外側容器20の底部20cの中央領域となっており、被処理水が供給される入口配管46に接続した入口ノズル45が設けられている。
ろ過材42としては、被処理水がろ過材42の上端面から流出可能な部材であれば限定されない。ろ過材42としては、中空糸膜モジュールや、円筒プリーツフィルタ等の外圧式フィルター等が好適に用いられ、中空糸膜モジュールが特に好適である。中空糸膜モジュールはろ過面積が大きく、ろ過室41をコンパクトに保ちながら大容量の復水を効率よく処理できる。
外側容器20の側壁と内壁40の外側面40hとの間には、脱塩室22と同一の断面を有するリング状のイオン交換体保持板28が設けられている。イオン交換体保持板28は、外縁が外側容器20の側壁20aに沿って、内縁が内壁40に沿って、周方向に連続的に延びている。イオン交換体保持板28の内側縁部28fは、内壁40の下部部分40dに溶接等の適宜の手段で固定支持されている。イオン交換体保持板28は脱塩室22の底面を画定するとともに、その上面28aでイオン交換体を保持し、イオン交換体充填層21を形成する。
外側容器20の側壁20aと内壁40の外側面40hとの間の、イオン交換体保持板28の上方には、脱塩室22の頂面を画定する整流板36が設けられている。整流板36は外側容器20の側壁20aと内壁40との間を、外縁が外側容器20の側壁20aに沿って、内縁が内壁40に沿って、周方向に連続的に延びる、イオン交換体保持板28と同様のリング状の構造物である。整流板36は仕切板44よりも若干下方に設けられている。このため、ろ過室41を出た被処理水は、仕切板44の流出口44aから流出した後、仕切板44の外側に位置する整流板36にオーバーフローする。整流板36に流れ込んだ被処理水は、整流板36の上面に分散して一時的に滞留し、液面がほぼ均一化される。整流板36には複数の開口36aが設けられており、整流板36の上面に一時的に滞留した被処理水は、各開口36aから脱塩室22に向けてほぼ均等な量で落下する。
充填層21に充填されるイオン交換体は、被処理水の水質を勘案して選択することができ、例えば、イオン交換樹脂、イオン交換繊維、モノリス状多孔質イオン交換体が挙げられる。中でも、最も汎用的で、優れたイオン除去能力と高いイオン交換容量とを備え、かつ容易に再生が行えるイオン交換樹脂が好ましい。イオン交換樹脂としては、陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂が挙げられる。陰イオン交換樹脂としては強塩基性陰イオン交換樹脂、弱塩基性陰イオン交換樹脂が挙げられる。陽イオン交換樹脂としては、強酸性陽イオン交換樹脂、弱酸性陽イオン交換樹脂が挙げられる。これらは単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
イオン交換体保持板28の上方には、外側容器20の側壁20aに開口するフラッシングノズル27が設けられている。フラッシングノズル27は、イオン交換体の抜き取り時に外側容器20の側壁20a側から水平方向に送出され、イオン交換樹脂をイオン交換体保持板28の上面に沿って周方向に押し流す水流を供給する。フラッシングノズル27の下端はイオン交換体保持板28の上面よりわずかに上方(例えば10mm程度。)に位置している。これによって、イオン交換体保持板28の上面をフラッシング水で覆うとともに、イオン交換体保持板28の上面付近に滞留する樹脂に直接的に水流を加えることが可能となり、樹脂のフラッシング効率を高めることができる。フラッシングノズル27の向きは特に限定されないが、ノズルの製作性からは、図2に示すように、外側容器20の側壁20aに対して垂直となる向きに設けることが好ましい。この結果、水流も内壁40に対して垂直となるように流れ、内壁40に衝突した水流は左右2方向に均等に分岐する。従って、水流をフラッシングに効果的に利用することができる。
脱塩室22内には、外側容器20を貫通し、整流板36の下方を延びて、内壁40の外側面40hの頂部付近に開口するフラッシング配管33が設けられている。フラッシング配管33は、内壁40の外側面40hに沿って下降する水流を供給する。この水流は、イオン交換体保持板28の上面に到達すると、そこから左右に広がり、樹脂をイオン交換体保持板28に沿って周方向に押し流す。すなわち、フラッシング配管33は、フラッシングノズル27とともにイオン交換体保持板28に沿ったフラッシング水流を生成する機能を有している。従って、機能的にはいずれかを省略することも可能である。
前述のように、空気供給ノズル29はイオン交換体の逆洗の際に、イオン交換体保持板28の下方空間に空気を供給する。イオン交換樹脂の抜き取り時にはこの空気供給ノズル29を利用することができる。具体的には、フラッシングノズル27及びフラッシング配管33(またはいずれか一方)からのフラッシング水で、樹脂をイオン交換体保持板28上で押し流すとともに、イオン交換体保持板28の下方から、複数の開口28bを通して気泡を脱塩室22に進入させ、イオン交換樹脂を流動化し攪拌する。これらの相互作用によって、ストレーナ部材28eに詰まった樹脂や、ストレーナ部材28e同士の間に滞留したイオン交換樹脂を浮き上がらせ、効率よくフラッシングすることができる。
(樹脂面平坦化ノズル39)
イオン交換体の再生のためには、イオン交換体の再充填が必要となる。しかし、イオン交換樹脂を用いる場合、イオン交換樹脂は粒状体であるため、流動性が低く、充填量(充填高さ)が特に周方向でばらつくという問題がある。すなわち、一般に粉体が堆積する際には、粉体は自発的に崩れることなく安定を保つ斜面角度(安息角)で山状に堆積することが知られており、イオン交換樹脂についても例外ではない。この現象は、主に充填量の周方向におけるばらつきにつながる。イオン交換樹脂の充填量の少ない(充填高さの低い)位置ではイオン交換容量が早期に飽和するため、結果として装置全体のイオン交換時期が早められることになる。一方、イオン交換樹脂の充填量の多い(充填高さの高い)位置では、イオン交換樹脂はまだ飽和しておらず、無駄にイオン交換樹脂の再生処理を行うことになりかねない。
樹脂の引き抜き効率を高めるためには、図7〜9に示すように、イオン交換体保持板28に傾斜をつけることが望ましい。イオン交換体保持板28は全体的に傾斜している方が望ましいが、一部だけが傾斜しても一定の効果は得られる。以下にいくつかの実施形態を示すが、いずれの形態でも、抜き出しノズル26はイオン交換体保持板28の上面の最低位置付近に設けられていることが好ましい。なお、図7〜9において、(a)はイオン交換体保持板の斜視図を、(b)は断面図を示す。
垂れ壁の代替構造として、空気流遮蔽壁を利用することもできる。図10を参照すると、イオン交換体保持板28の下面には、開口28bを空気供給ノズル29に対して遮蔽する空気流遮蔽壁28cが設けられている。空気流遮蔽壁28cは、空気供給ノズル29といずれの開口28bとの間にも直視の関係が生じないように、その位置及び形状が選択されている。このため、図10に示すように、空気供給ノズル29から流入した空気は一旦空気流遮蔽壁28cに衝突し、そこから四方に広がり拡散される(空気の流れを矢印で示している。)。空気がこのように拡散されるため、供給する空気の量を適切に調整することによって、イオン交換体保持板28の下面のほぼ全域に定常的な空気層49を形成することができる。空気供給ノズル29から供給された空気は、直接開口28bから脱塩室22に進入することなく、一旦空気層49に吸収される。そして、空気層49に含まれる空気が徐々に開口28bから脱塩室22に進入していく。このような現象が生じる結果、複数の開口28bの各々から同程度の量の空気が脱塩室22に進入する。イオン交換体保持板28の位置によらず、その上にあるイオン交換樹脂が攪拌されやすくなるため、全体的な攪拌効果が増大する。空気流遮蔽壁28cは垂れ壁28dの代替構造として設けることもできるが、両者を併用することも可能である。なお、図5と同様、空気の流れは矢印で示している。
樹脂のフラッシング効率を高めるためには上述のように内壁40に沿った下降水流を供給することが有効である。この下降水流の実現手段として、さらに下記に示すような実施形態が可能である。
12 内部空間
20 外側容器
21 イオン交換体充填層
22 脱塩室
24 イオン交換体充填配管
26 抜き出しノズル
27 フラッシングノズル
28 イオン交換体保持板
28c 空気流遮蔽壁
29 空気供給ノズル
30 上蓋
31 上部開口
33 フラッシング配管
36 整流板
39 樹脂面平坦化ノズル
40 内壁
40c 上部部分
40d 下部部分
41 ろ過室
44 仕切板
48 分散板
59,60 堰
Claims (4)
- 内部空間と、上蓋が開閉可能に取り付けられるようにされた上部開口と、を備える外側容器と、
前記外側容器の前記内部空間を該外側容器の底面まで上下方向に延びる内壁であって、該内壁の内側と外側の一方をろ過室に、他方を脱塩室に仕切り、該内壁の上方に位置する上部空間を介して前記ろ過室と前記脱塩室とが連通する内壁と、
を有し、
前記内壁は上部部分と下部部分とを有し、前記上部部分は前記下部部分に対して取り外し可能にされており、前記上部開口は、取り外された前記内壁の前記上部部分を前記外側容器の外部に取り出し可能な開口寸法を有している、ろ過脱塩装置。 - 前記内壁は、該内壁の内側をろ過室に、外側をイオン交換体が充填される脱塩室に仕切っており、
前記外側容器の側壁と前記内壁との間を、外縁が前記外側容器の側壁に沿って内縁が前記内壁に沿って周方向に連続的に延び、前記脱塩室の頂面を画定する、分割可能かつ取り外し可能な整流板を有し、前記上部開口は、取り外され分割された前記整流板を前記外側容器の外部に取り出し可能な開口寸法を有している、請求項1に記載のろ過脱塩装置。 - 前記整流板は、前記外側容器の側壁と前記内壁の外側面とに各々設けられた支持部の上に取り外し可能に載置されている、請求項2に記載のろ過脱塩装置。
- 前記外側容器の側壁と前記内壁の外側面との間を、外縁が前記外側容器の側壁に沿って、内縁が前記内壁に沿って周方向に連続的に延びる、イオン交換体を保持するイオン交換体保持板を有し、
前記イオン交換体保持板は前記内壁の前記上部部分と前記下部部分との接続部まで延び、該接続部で前記下部部分に支持されている、請求項2または3に記載のろ過脱塩装置。
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