JP2012166131A - Ion exchange device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、硬水軟化装置等のイオン交換装置に関する。 The present invention relates to an ion exchange device such as a water softening device.
従来より、水道水や地下水等の原水に含まれる硬度成分(カルシウムイオン及びマグネシウムイオン)や硝酸性窒素(硝酸イオン及び亜硝酸イオン)等をイオン交換樹脂により吸着して除去し、処理水を製造するイオン交換装置が知られている。イオン交換装置は、イオン交換樹脂床を収容し、原水等の液体が導入される圧力タンクを備えている。 Conventionally, treated components are produced by adsorbing and removing hardness components (calcium ions and magnesium ions) and nitrate nitrogen (nitrate ions and nitrite ions) contained in raw water such as tap water and groundwater with ion exchange resins. An ion exchange device is known. The ion exchange device includes an ion exchange resin bed and a pressure tank into which a liquid such as raw water is introduced.
このようなイオン交換装置において、圧力タンクの内部への通水が長時間に亘って行われないでいると、圧力タンクの内部において滞留水が発生して、雑菌が繁殖する虞があり、衛生上好ましくない。また、イオン交換樹脂床から樹脂成分等の有機物が滞留水中に溶出し、通水を再開したときに臭いや色が処理水に付き、処理水の品質が悪化する虞があった。
そのため、圧力タンクの内部に長時間に亘って滞留水が発生しないようにする技術が提供されている(例えば、特許文献1参照)。
In such an ion exchange device, if water is not passed into the pressure tank for a long time, stagnant water may be generated inside the pressure tank, and there is a possibility that various germs may propagate. Not preferable. Further, organic substances such as resin components are eluted from the ion exchange resin bed into the stagnant water, and when the water flow is resumed, the odor and color are attached to the treated water, which may deteriorate the quality of the treated water.
Therefore, a technique for preventing stagnant water from being generated in the pressure tank for a long time is provided (for example, see Patent Document 1).
上記特許文献1に記載の技術は、滞留水を排出するための洗浄タイミングに着目したものである。しかし、イオン交換装置が使用される環境は様々であるため、洗浄タイミングのみの制御では、高品質の処理水を恒常的に得ることが困難である。
このため、滞留水を効率よく排出することができ、且つ高品質の処理水を恒常的に得ることができるような操作条件で、圧力タンクの内部を洗浄することが望まれている。
The technique described in Patent Document 1 focuses on the cleaning timing for discharging the accumulated water. However, since the environment in which the ion exchange apparatus is used is various, it is difficult to constantly obtain high-quality treated water by controlling only the cleaning timing.
For this reason, it is desired to wash the inside of the pressure tank under an operation condition that allows the accumulated water to be efficiently discharged and high-quality treated water to be constantly obtained.
本発明は、滞留水を効率よく排出することができると共に、高品質の処理水を恒常的に得ることができるイオン交換装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ion exchange device that can efficiently discharge stagnant water and can constantly obtain high-quality treated water.
本発明は、イオン交換樹脂床を収容し、液体が導入される圧力タンクと、前記圧力タンクに洗浄液を導入して系外に排出することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄手段と、前記圧力タンクの内部に位置する液体の滞留時間を算出する滞留時間算出手段と、前記滞留時間算出手段によって算出された前記滞留時間が所定の設定時間に達したか否かを判定する滞留時間判定手段と、前記滞留時間判定手段による判定結果に基づいて前記圧力タンクの内部を洗浄するように前記洗浄手段を制御する洗浄手段制御手段と、を備え、前記洗浄手段制御手段は、前記イオン交換樹脂床での洗浄液の線速度を5〜60m/hの範囲に設定すると共に、前記イオン交換樹脂床に対する洗浄液の量を前記設定時間に応じて設定するイオン交換装置に関する。 The present invention contains an ion exchange resin bed, a pressure tank into which a liquid is introduced, a cleaning means for cleaning the inside of the pressure tank by introducing a cleaning liquid into the pressure tank and discharging it outside the system, Residence time calculation means for calculating the residence time of the liquid located inside the pressure tank, and residence time determination means for judging whether or not the residence time calculated by the residence time calculation means has reached a predetermined set time. And cleaning means control means for controlling the cleaning means so as to clean the inside of the pressure tank based on the determination result by the residence time determination means, the cleaning means control means comprising the ion exchange resin bed In addition, the linear velocity of the cleaning liquid is set in a range of 5 to 60 m / h, and the amount of cleaning liquid with respect to the ion exchange resin bed is set according to the set time. .
また、前記設定時間が6〜24時間に設定される場合に、前記洗浄手段制御手段は、前記イオン交換樹脂床に対する洗浄液の量を6〜12BVの範囲に設定することが好ましい。 Moreover, when the set time is set to 6 to 24 hours, it is preferable that the cleaning means control means sets the amount of cleaning liquid for the ion exchange resin bed in the range of 6 to 12 BV.
また、前記圧力タンクに流通する洗浄液は、塩素を含む水であり、前記洗浄手段制御手段は、前記イオン交換樹脂床の単位樹脂量に対して少なくとも0.5mgCl/L−Rの塩素量を接触させるように前記洗浄手段を制御することが好ましい。 The cleaning liquid flowing through the pressure tank is water containing chlorine, and the cleaning means control means contacts a chlorine amount of at least 0.5 mg Cl / LR with respect to a unit resin amount of the ion exchange resin bed. It is preferable to control the cleaning means so that the
また、前記イオン交換樹脂床は、ハロゲン系有機溶媒を使用せずに製造された陽イオン交換樹脂ビーズから形成されることが好ましい。 The ion exchange resin bed is preferably formed from cation exchange resin beads produced without using a halogen-based organic solvent.
本発明によれば、滞留水を効率よく排出することができると共に、高品質の処理水を恒常的に得ることができるイオン交換装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to discharge | emit stagnant water efficiently, the ion exchange apparatus which can obtain high quality treated water constantly can be provided.
以下、本発明のイオン交換装置の一実施形態としての硬水軟化装置1について、図面を参照しながら説明する。図1は、本発明のイオン交換装置の一実施形態としての硬水軟化装置1の全体構成図である。 Hereinafter, a water softening device 1 as an embodiment of an ion exchange device of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall configuration diagram of a water softening device 1 as an embodiment of the ion exchange device of the present invention.
硬水軟化装置1は、水道水、地下水、工業用水等の原水中に含まれる硬度成分をナトリウムイオンやカリウムイオンへ置換して軟水を生成する。硬水軟化装置1は、軟水を各種の用水として需要箇所へ供給する目的で使用される。硬水軟化装置1は、家屋やマンション等の居住建物、ホテルや大衆浴場等の集客施設、ボイラやクーリングタワー等の冷熱機器、食品加工装置や洗浄装置等の水使用機器等に接続される。 The hard water softening device 1 generates soft water by replacing hardness components contained in raw water such as tap water, ground water, and industrial water with sodium ions or potassium ions. The hard water softening device 1 is used for the purpose of supplying soft water as various types of water to demand points. The water softening device 1 is connected to residential buildings such as houses and condominiums, customer-collecting facilities such as hotels and public baths, refrigeration equipment such as boilers and cooling towers, and water-using equipment such as food processing devices and cleaning devices.
図1に示すように、本実施形態の硬水軟化装置1は、主として、圧力タンク2と、プロセス制御バルブ3と、塩水タンク4と、圧力タンク2の内部を洗浄するようにプロセス制御バルブ3を制御する制御装置5と、を備えて構成される。
As shown in FIG. 1, the water softening device 1 of this embodiment mainly includes a
圧力タンク2は、圧力タンク本体21と、蓋部材22とを備える。
圧力タンク本体21は、上部に開口部を有する有底の筒状体であり、処理材であるイオン交換樹脂床211を収容する。イオン交換樹脂床211は、ハロゲン系有機溶媒を使用せずに製造された陽イオン交換樹脂ビーズから形成される。
The pressure tank 2 includes a
The pressure tank
イオン交換樹脂床211をこのような陽イオン交換樹脂ビーズから形成する理由は、次の通りである。ハロゲン系有機溶媒は、化学的に安定であるため、イオン交換樹脂の製造時に使用されることが多い。例えば、樹脂母体にイオン交換基を導入する工程(例えば、スルホン化工程)においては、反応を促進するために予め樹脂母体を膨潤させておくのがよいとされ、この膨潤剤としてハロゲン系有機溶媒が使用される。その一方で、多くのハロゲン系有機溶媒は、人体に有害であるとされている。このため、軟水の用途に飲料水や風呂水が含まれる場合において、イオン交換樹脂ビーズ内に残留したハロゲン系有機溶媒が、水処理プロセスにおいて軟水W2中に浸出すると、軟水W2の風味を損なうだけでなく、人体に悪影響を及ぼす虞があるからである。
The reason for forming the ion
イオン交換樹脂ビーズがハロゲン系有機溶媒を使用せずに製造されているか否かは、例えば「水道実務六法・平成14年版」(水道法制研究会監修,平成14年10月1日発行)142−144ページに記載の浸出に関する試験に基づいて評価することができる。そして、ハロゲン系有機溶媒に係る物質の浸出量が基準値を満足していれば、実質的にハロゲン系有機溶媒を使用していないものと判断することができる。
ハロゲン系有機溶媒に係る物質としては、ジクロロメタン;1,2−ジクロロエタン;シス−1,2−ジクロロエチレン;トリクロロエチレン;テトラクロロエチレン;四塩化炭素等が挙げられる。また、各物質に対する上記基準値は、「給水装置に構造及び材質の基準に関する省令」(平成22年2月17日厚生労働省令第18号)の別表第一の下欄が参照される。
Whether or not the ion exchange resin beads are manufactured without using a halogen-based organic solvent is, for example, “Water Supply Practice 6 Law / 2002 Edition” (supervised by the Water Supply Legislation Research Group, issued on October 1, 2002) 142- Evaluation can be based on the leaching test described on page 144. If the leaching amount of the substance related to the halogen-based organic solvent satisfies the reference value, it can be determined that the halogen-based organic solvent is not substantially used.
Examples of the substance relating to the halogen-based organic solvent include dichloromethane; 1,2-dichloroethane; cis-1,2-dichloroethylene; trichloroethylene; tetrachloroethylene; carbon tetrachloride. In addition, as for the above-mentioned standard value for each substance, refer to the lower column of Appendix 1 of “Ministerial Ordinance on Structural and Material Standards for Water Supply Equipment” (Ministry of Health, Labor and Welfare Ordinance No. 18 on February 17, 2010).
ハロゲン系有機溶媒を使用せずに製造された強酸性陽イオン交換樹脂の例として、例えば、三菱化学社製:製品名「DIAION UBK10」,「DIAION UBK12」、ランクセス社製:製品名「LEWATIT S1468」、ダウ・ケミカル社製:製品名:「IMAC HP1220」,「AMBERLITE 1220」、ピュロライト社製:製品名「PUROLITE C100x10NS」等を挙げることができる。 Examples of strongly acidic cation exchange resins produced without using halogen-based organic solvents include, for example, Mitsubishi Chemical Corporation product names “DIAION UBK10”, “DIAION UBK12”, LANXESS Corporation product names “LEWITIT S1468”. , Manufactured by Dow Chemical Co., Ltd .: product names: “IMAC HP1220”, “AMBERLITE 1220”, manufactured by Purolite: product name “PUROLITE C100 × 10NS”, and the like.
蓋部材22は、圧力タンク本体21の上部の開口部を閉鎖する。蓋部材22には、プロセス制御バルブ3が一体的に装着されている。
圧力タンク2の詳細については後述する。
The lid member 22 closes the opening at the top of the
Details of the pressure tank 2 will be described later.
また、詳細については後述するが、プロセス制御バルブ3は、採水及び再生に関して、原水W1を圧力タンク2の頂部スクリーン241へ配液しながら、底部スクリーン242で集液することにより原水W1の下降流を生成して、処理水である軟水W2を製造する水処理プロセスST1の水(原水W1、軟水W2)の流れ;
再生液である塩水W4を圧力タンク2の頂部スクリーン241へ配液しながら、底部スクリーン242で集液することにより塩水W4の下降流を生成して、イオン交換樹脂床211の全体を再生させる第1再生プロセスST4の塩水W4の流れ;及び、
塩水W4を圧力タンク2の底部スクリーン242へ配液しながら、中間部スクリーン243で集液することにより塩水W4の上昇流を生成して、イオン交換樹脂床211の下部を再生させる第2再生プロセスST6の塩水W4の流れを切り換え可能なバルブである。
As will be described in detail later, the
While the salt water W4, which is a regenerated liquid, is distributed to the
A second regeneration process for regenerating the lower part of the ion
塩水タンク4は、イオン交換樹脂床211を再生する再生液としての塩水W4を貯留する。再生液は、陽イオン交換樹脂ビーズを用いる硬水軟化装置1では、塩化ナトリウム、塩化カリウムの各水溶液等を利用できる。塩水タンク4の詳細については後述する。
The
圧力タンク2について、更に説明する。蓋部材22は、流体の供給及び排出を行う第1蓋流路221、第2蓋流路222及び第3蓋流路223を有する。これらの各蓋流路221、222、223は、後述するように、プロセス制御バルブ3を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。
The pressure tank 2 will be further described. The lid member 22 includes a
圧力タンク2内において、蓋部材22の下面側であってイオン交換樹脂床211の頂部には、樹脂ビーズの流出を防止する頂部スクリーン241が設けられている。頂部スクリーン241は、樹脂ビーズよりも小さな多数の開孔を有する(後述する底部スクリーン242及び中間部スクリーン243も同様)。第1蓋流路221は、頂部スクリーン241を介して、圧力タンク2内と連通する。頂部スクリーン241による配水位置及び集水位置は、イオン交換樹脂床211の頂部付近に設定される。頂部スクリーン241は、イオン交換樹脂床211の頂部に設けられる頂部配液部、及びイオン交換樹脂床211の頂部に設けられる頂部集液部として機能する。
In the pressure tank 2, a
圧力タンク2内において、第2蓋流路222には、圧力タンク本体21の底部付近へ延びる第1集配液管231が接続されている。第1集配液管231の下端部には、樹脂ビーズの流出を防止する底部スクリーン242が設けられている。第1集配液管231は、第2蓋流路222と連通する。底部スクリーン242による配水位置及び集水位置は、イオン交換樹脂床211の底部付近に設定される。底部スクリーン242は、イオン交換樹脂床211の底部に設けられる底部配液部、及びイオン交換樹脂床211の底部に設けられる底部集液部として機能する。
In the pressure tank 2, a first liquid collection and
圧力タンク2内において、第3蓋流路223には、イオン交換樹脂床211の深さ方向の中間部付近へ延びる第2集配液管232が接続されている。第2集配液管232の下端部には、樹脂ビーズの流出を防止する中間部スクリーン243が設けられている。第2集配液管232は、第3蓋流路223と連通する。中間部スクリーン243による集水位置は、イオン交換樹脂床211の深さ方向の中間部付近に設定される。つまり、中間部スクリーン243は、イオン交換樹脂床211の深さ方向の中間部に設けられる。中間部スクリーン243は、イオン交換樹脂床211の深さ方向の中間部に設けられる中間部集液部として機能する。
In the pressure tank 2, a second liquid collection and
第2集配液管232の内径は、第1集配液管231の外径よりも大径に設定されている。第1集配液管231及び第2集配液管232の軸芯は、いずれも圧力タンク2の軸芯と同軸上に設定されている。すなわち、第1集配液管231及び第2集配液管232は、第1集配液管231が内管に設定され且つ第2集配液管232が外管に設定された二重管構造を形成して、圧力タンク2に装着されている。
The inner diameter of the second collection and
第1蓋流路221には、プロセス制御バルブ3を介して原水ラインL1が接続されている。第2蓋流路222には、プロセス制御バルブ3を介して、軟水ラインL2が接続されている。第3蓋流路223には、第5排水ラインL55が接続されている。第5排水ラインL55は、プロセス制御バルブ3の内部において、第1排水ラインL51の接続部J51に接続されている。原水ラインL1、軟水ラインL2及び第1排水ラインL51は、プロセス制御バルブ3の外部まで延びている。すなわち、原水ラインL1、軟水ラインL2及び第1排水ラインL51は、それぞれ、その一部がプロセス制御バルブ3の内部に設けられ、その残部がプロセス制御バルブ3の外部に設けられている。
A raw water line L <b> 1 is connected to the
詳細については後述するが、制御装置5は、後述する原水フロースイッチ61、塩水流量計62等からの信号が入力されて、入力された信号等に基づいてプロセス制御バルブ3を制御する。
Although details will be described later, the
プロセス制御バルブ3は、その内部に、各種のライン、弁等を備え、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄手段として機能する。
具体的には、プロセス制御バルブ3は、ラインとして、原水ラインL1と、軟水ラインL2と、希釈水ラインL3と、第1塩水ラインL41と、第2塩水ラインL42と、第3塩水ラインL43と、第4塩水ラインL44と、第1排水ラインL51と、第2排水ラインL52と、第3排水ラインL53と、第4排水ラインL54と、第5排水ラインL55と、バイパスラインL6とを備える。
The
Specifically, the
原水ラインL1における第1蓋流路221側の一部は、第5塩水ラインL45としても機能する。軟水ラインL2における第2蓋流路222側の一部は、第6塩水ラインL46としても機能する。原水ラインL1、軟水ラインL2の一部(後述の第6塩水ラインL46)、第4塩水ラインL44の一部(第4塩水ラインL44における接続部J21と接続部J42との間の部分)、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51は、洗浄手段として機能する。
A part of the raw water line L1 on the
プロセス制御バルブ3は、弁として、原水通水弁311と、軟水通水弁312と、バイパス弁313と、エゼクタ弁314と、第3排水弁315と、第2排水弁316と、第1排水弁317と、塩水弁318と、第1定流量弁322と、第2定流量弁34とを備える。
また、プロセス制御バルブ3は、エゼクタストレーナ321と、エゼクタ323と、第1オリフィス324と、第2オリフィス325と、軟水ストレーナ33とを備える。
The
The
原水ラインL1には、原水W1の供給側から第1蓋流路221へ向けて順に、原水フロースイッチ61と、接続部J11と、原水通水弁311と、接続部J12と、接続部J13と、が設けられる。原水ラインL1における接続部J12と第1蓋流路221との間の部分は、第5塩水ラインL45としても機能する。
原水フロースイッチ61は、プロセス制御バルブ3の外部に設けられる。原水フロースイッチ61は、原水W1の流れ(圧力)の有無を検出する。原水フロースイッチ61からの検出信号は、制御装置5へ入力される。
In the raw water line L1, the raw
The raw
軟水ラインL2には、第2蓋流路222から軟水W2の供給先へ向けて順に、接続部J21と、軟水ストレーナ33と、軟水通水弁312と、接続部J22と、が設けられる。軟水ラインL2における第2蓋流路222と接続部J21との間の部分は、第6塩水ラインL46としても機能する。
軟水ストレーナ33は、軟水ラインL2を第2蓋流路222から軟水W2の供給先へ向けて流通する軟水W2中の夾雑物(樹脂ビーズの破砕片、ゴミ等)を捕捉する。
The soft water line L2 is provided with a connection portion J21, a
The
希釈水ラインL3は、その上流側の端部において、原水ラインL1の接続部J11に接続されると共に、その下流側の端部において、エゼクタ323の一次側に接続される。希釈水ラインL3には、上流側(接続部J11側)から下流側(エゼクタ323側)に向けて順に、エゼクタストレーナ321と、第1定流量弁322と、エゼクタ323と、が設けられる。
The dilution water line L3 is connected to the connection portion J11 of the raw water line L1 at its upstream end, and is connected to the primary side of the
エゼクタストレーナ321は、原水W1からなる希釈水に含まれる懸濁物質を除去し、第1定流量弁322及びエゼクタ323の詰まりを防止する。第1定流量弁322は、エゼクタ323へ供給する希釈水を所定範囲の流量に調節する。
エゼクタ323には、ノズル部の吐出側において、第1塩水ラインL41の下流側の端部が接続されている。エゼクタ323は、希釈水(原水W1)が前記ノズル部から吐出されるときに発生する負圧を利用して、塩水タンク4から塩水W4(例えば、塩化ナトリウムの飽和水溶液)を吸引可能に構成されている。そして、エゼクタ323において、塩水タンク4からの塩水W4は、希釈水(原水W1)によって、所定濃度(例えば、8〜12重量%)にまで希釈されるようになっている。
The
The
バイパスラインL6は、接続部J11と接続部J22とを接続する。つまり、バイパスラインL6は、原水ラインL1と軟水ラインL2とを接続する。 The bypass line L6 connects the connection part J11 and the connection part J22. That is, the bypass line L6 connects the raw water line L1 and the soft water line L2.
再生液供給ラインは、圧力タンク2と塩水タンク(再生液タンク)4とを接続するラインである。第1実施形態において、再生液供給ラインは、2本形成される。
1本目の再生液供給ラインは、第1塩水ラインL41と、第2塩水ラインL42と、第3塩水ラインL43と、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)とから構成される。2本目の再生液供給ラインは、第1塩水ラインL41と、第2塩水ラインL42と、第4塩水ラインL44と、第6塩水ラインL46(軟水ラインL2の一部)とから構成される。
The regenerating liquid supply line is a line connecting the pressure tank 2 and the salt water tank (regenerating liquid tank) 4. In the first embodiment, two regeneration liquid supply lines are formed.
The first regenerated liquid supply line includes a first salt water line L41, a second salt water line L42, a third salt water line L43, and a fifth salt water line L45 (part of the raw water line L1). The second regeneration liquid supply line is composed of a first salt water line L41, a second salt water line L42, a fourth salt water line L44, and a sixth salt water line L46 (a part of the soft water line L2).
第1塩水ラインL41の一端部は、塩水タンク4内に配置される。第1塩水ラインL41の他端部は、エゼクタ323の前記ノズル部に接続される。第1塩水ラインL41には、塩水タンク4からエゼクタ323に向けて順に、塩水流量計62と、塩水弁318と、が設けられる。
One end of the first salt water line L41 is disposed in the
塩水流量計62は、プロセス制御バルブ3の外部に設けられる。塩水流量計62は、第1塩水ラインL41を流通する塩水W4又は補給水としての原水W1の流量を検出する。塩水流量計62からの検出信号は、制御装置5へ入力される。塩水流量計62は、双方向の瞬間流量及び積算流量を検出可能に構成された流量センサであり、例えば、接線式流量センサ、軸流式流量センサ、カルマン渦式流量センサ等を利用することができる。
The salt
第3塩水ラインL43の上流側の端部と、第4塩水ラインL44の上流側の端部とは、接続部J41において接続される。第2塩水ラインL42は、エゼクタ323の二次側と接続部J41とを接続する。
The upstream end portion of the third salt water line L43 and the upstream end portion of the fourth salt water line L44 are connected at the connection portion J41. The second salt water line L42 connects the secondary side of the
第3塩水ラインL43の下流側の端部は、接続部J12において第5塩水ラインL45(原水ラインL1)に接続される。第3塩水ラインL43の途中には、第1オリフィス324が設けられる。
第4塩水ラインL44の下流側の端部は、接続部J21において第6塩水ラインL46(軟水ラインL2)に接続される。第4塩水ラインL44には、上流側から下流側に向けて順に、第2オリフィス325と、エゼクタ弁314と、が設けられる。
第1オリフィス324及び第2オリフィス325は、後述する第2再生プロセスST6及び第2押出プロセスST7において、再生液である塩水W4又は押出水である原水W1を第2蓋流路222及び第1蓋流路221に均等に分配するためのものである。
The downstream end of the third salt water line L43 is connected to the fifth salt water line L45 (raw water line L1) at the connection portion J12. A
The downstream end of the fourth salt water line L44 is connected to the sixth salt water line L46 (soft water line L2) at the connection portion J21. The fourth salt water line L44 is provided with a
In the second regeneration process ST6 and the second extrusion process ST7, which will be described later, the
第1排水ラインL51の下流側の端部からは、各種の排水W5が排出される。第1排水ラインL51の上流側の端部は、接続部J51において、第2排水ラインL52の下流側の端部及び第5排水ラインL55の下流側の端部に接続される。第2排水ラインL52の上流側の端部は、接続部J52において、第3排水ラインL53の下流側の端部及び第4排水ラインL54の下流側の端部に接続される。第3排水ラインL53の上流側の端部は、接続部J42において、第4塩水ラインL44に接続される。第4排水ラインL54の上流側の端部は、接続部J13において、原水ラインL1(第5塩水ラインL45)に接続される。第5排水ラインL55の上流側の端部は、第3蓋流路223に接続される。
Various drainage water W5 is discharged from the downstream end of the first drainage line L51. The upstream end of the first drain line L51 is connected to the downstream end of the second drain line L52 and the downstream end of the fifth drain line L55 at the connection J51. The upstream end of the second drain line L52 is connected to the downstream end of the third drain line L53 and the downstream end of the fourth drain line L54 at the connection J52. The upstream end of the third drainage line L53 is connected to the fourth saltwater line L44 at the connection J42. The upstream end of the fourth drainage line L54 is connected to the raw water line L1 (fifth brine line L45) at the connection J13. The upstream end of the fifth drain line L55 is connected to the
第2排水ラインL52の途中には、第2定流量弁34が設けられる。第2定流量弁34は、圧力タンク2から排出されて第2排水ラインL52を流通する排水W5の流量を所定範囲に調節する。
第3排水ラインL53の途中には、第1排水弁317が設けられる。第4排水ラインL54の途中には、第3排水弁315が設けられる。第5排水ラインL55の途中には、第2排水弁316が設けられる。
A second
A
プロセス制御バルブ3において、各種の弁311〜318は、種々の作動機構及び弁構造を採用することができる。具体的には、カム機構により作動されるリフト式又はダイアフラム式の流路開閉弁や、リンク機構により作動されるスライドピストン式の流路開閉弁等が好適である。
In the
次に、塩水タンク4について説明する。塩水タンク4は、塩水タンク本体41と、塩水ウェル42と、塩水プレート44とを備える。塩水タンク本体41は、上部が開口した有底の形状を有する。塩水ウェル42は、筒状であり、塩水タンク本体41の内側に配置される。塩水プレート44は、塩水ウェル42の外側において、塩水の貯留部(下方)と、再生塩43(例えば、粒状やペレット状の塩化ナトリウム)の貯蔵部(上方)とを、上下に区画する透水性のプレートからなる。
Next, the
塩水タンク本体41の内側であって且つ塩水ウェル42の内側には、塩水ライン配置空間46が形成される。塩水ライン配置空間46には、第1塩水ラインL41の上流側の端部が配置される。塩水ウェル42の下方の側壁には、連通孔45が設けられる、連通孔45は、塩水の貯留部と塩水ライン配置空間46との間を連通する。そのため、塩水W4又は補給水は、塩水の貯留部と塩水ライン配置空間46との間を自在に流通できる。
A salt water
次に、硬水軟化装置1が有する運転モード及び運転モードにおいて実行されるプロセスについて図2及び図3を参照しながら説明する。図2は、硬水軟化装置1の運転モード及び各運転モードにおけるプロセスを示す状態遷移図である。図3は、各プロセスにおけるプロセス制御バルブ3の開閉状態を示す図である。
Next, the operation mode of the water softening device 1 and the process executed in the operation mode will be described with reference to FIGS. FIG. 2 is a state transition diagram showing operation modes of the water softening device 1 and processes in each operation mode. FIG. 3 is a diagram showing an open / close state of the
硬水軟化装置1は、運転モードとして、圧力タンク2に原水W1を導入することにより処理水としての軟水W2を製造する水処理モードと、圧力タンク2に再生液としての塩水W4を導入することによりイオン交換樹脂床211を再生させる再生モードと、圧力タンク2に洗浄液としての原水W1を導入することにより圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄モードと、原水W1を塩水タンク4へ補給する補水モードと、圧力タンク2に流体を導入しない待機モードと、を有する。
これら各運転モード間及び運転モードにおいて実行されるプロセスにおける流体の流れは、プロセス制御バルブ3によって以下のように制御される。
The water softening device 1 operates as a water treatment mode for producing soft water W2 as treated water by introducing raw water W1 into the pressure tank 2 as an operation mode, and by introducing salt water W4 as a regenerated liquid into the pressure tank 2. A regeneration mode for regenerating the ion
The flow of fluid in the processes executed between these operation modes and in the operation modes is controlled by the
プロセス制御バルブ3は、図2に示すように、各運転モードを切り換えると共に、これらの各運転モードにおいてプロセスを切り換える。
各運転モードは、所定の移行条件(イベント)に基づいて切り換えられる。図2中において、各運転モード間に記載した矢印は、イベントE1〜E8を示す。
イベントE1は、水処理モードから再生モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、軟水W2の積算採水量(積算使用量)が所定の設定量Q1に達した場合、原水W1の積算通水時間が所定の設定時間T1に達した場合等を挙げることができる。
イベントE2は、再生モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、逆洗浄プロセスST3から第2押出プロセスST7までを完了した場合を挙げることができる。
イベントE3は、洗浄モードから補水モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが再生モードであり、かつ、圧力タンク2の内部における洗浄液の積算流通時間が所定の設定時間T2に達した場合を挙げることができる。
イベントE4は、補水モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、補水量が所定の設定量Q2に達した場合を挙げることができる。
イベントE5は、水処理モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、後述するように、圧力タンク2の内部における水の滞留時間Tが所定の設定時間T3に達した場合を挙げることができる。
イベントE6は、洗浄モードから水処理モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、洗浄モードへ移行する直前の運転モードが水処理モードであり、かつ、圧力タンク2の内部における洗浄液の流通積算時間が所定の設定時間T4に達した場合を挙げることができる。
イベントE7は、洗浄モードから待機モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、原水ラインL1における原水W1の流通なしの連続検知時間が所定の設定時間T5に達した場合を挙げることができる。
イベントE8は、待機モードから洗浄モードへ移行する場合を示す。この移行条件としては、例えば、原水ラインL1における原水W1の流通ありの連続検知時間が所定の設定時間T6に達した場合を挙げることができる。
As shown in FIG. 2, the
Each operation mode is switched based on a predetermined transition condition (event). In FIG. 2, the arrow described between each operation mode shows the event E1-E8.
Event E1 shows a case where the water treatment mode is shifted to the regeneration mode. As the transition condition, for example, when the accumulated amount of water (accumulated usage) of the soft water W2 reaches a predetermined set amount Q1, or when the accumulated water passing time of the raw water W1 reaches a predetermined set time T1. be able to.
Event E2 indicates a case where the regeneration mode is shifted to the cleaning mode. As this transfer condition, the case where the back washing process ST3 to 2nd extrusion process ST7 is completed can be mentioned, for example.
Event E3 indicates a case where the mode is changed from the cleaning mode to the water replenishment mode. As the transition condition, for example, the operation mode immediately before the transition to the cleaning mode is the regeneration mode, and the cumulative circulation time of the cleaning liquid in the pressure tank 2 reaches a predetermined set time T2. it can.
Event E4 indicates a case where the water supply mode is shifted to the water treatment mode. As this transfer condition, for example, a case where the amount of water replenishment reaches a predetermined set amount Q2 can be cited.
Event E5 indicates a case where the water treatment mode is shifted to the cleaning mode. As this transition condition, the case where the residence time T of the water in the pressure tank 2 has reached the predetermined set time T3 can be mentioned, as will be described later.
Event E6 indicates a case where the cleaning mode is shifted to the water treatment mode. Examples of the transition condition include a case where the operation mode immediately before the transition to the cleaning mode is the water treatment mode, and the accumulated circulation time of the cleaning liquid in the pressure tank 2 has reached a predetermined set time T4. .
Event E7 shows a case where the cleaning mode is shifted to the standby mode. As this transfer condition, for example, a case where the continuous detection time without the flow of the raw water W1 in the raw water line L1 reaches a predetermined set time T5 can be mentioned.
Event E8 indicates a case of transition from the standby mode to the cleaning mode. As this transition condition, for example, a case where the continuous detection time with the circulation of the raw water W1 in the raw water line L1 reaches a predetermined set time T6 can be mentioned.
プロセス制御バルブ3は、流路を切り換えながら、各運転モードにおいて以下のプロセスST1〜ST10を実施する。
(ST1)原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる水処理プロセス(水軟化プロセス)
(ST2)軟水ストレーナ33を逆洗浄するストレーナ洗浄プロセス
(ST3)洗浄水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して下から上へ通過させる逆洗浄プロセス
(ST4)再生液としての塩水W4をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる第1再生プロセス
(ST5)押出水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させる第1押出プロセス
(ST6)再生液としての塩水W4をイオン交換樹脂床211の上部に対して上から下へ通過させると共に、イオン交換樹脂床211の下部に対して下から上へ通過させる第2再生プロセス
(ST7)押出水としての原水W1をイオン交換樹脂床211の上部に対して上から下へ通過させると共に、イオン交換樹脂床211の下部に対して下から上へ通過させる第2押出プロセス
(ST8)洗浄液(濯ぎ水)としての原水W1をイオン交換樹脂床211の全体に対して上から下へ通過させ、圧力タンク2の内部(イオン交換樹脂床211)を洗浄する洗浄プロセス(リンスプロセス又は滞留水排出プロセス)
(ST9)原水W1を塩水タンク4へ供給する補水プロセス
(ST10)洗浄液の供給を待機する待機プロセス
The
(ST1) Water treatment process (water softening process) for passing raw water W1 from the top to the bottom with respect to the entire ion
(ST2) Strainer cleaning process for backwashing the soft water strainer 33 (ST3) Backwashing process for passing raw water W1 as cleaning water from the bottom to the top with respect to the entire ion exchange resin bed 211 (ST4) Salt water as a regenerating solution First regeneration process for passing W4 from the top to the bottom with respect to the entire ion-exchange resin bed 211 (ST5) First to pass the raw water W1 as the extrusion water from the top to the bottom with respect to the entire ion-
(ST9) Replenishment process for supplying raw water W1 to the salt water tank 4 (ST10) Standby process for waiting for supply of cleaning liquid
プロセス制御バルブ3における各弁311〜318の開閉は、図3に示すように、プロセスST1〜ST10毎に、制御装置5により制御される。その結果、圧力タンク2内において、プロセスST1〜ST10毎に、流体の流れが生成されるか、あるいは、流体の流れが生成されない。
なお、再生モードにおいて、逆洗浄プロセスST3の前には、軟水ストレーナ33を逆洗浄するストレーナ洗浄プロセスST2が設けられている。このストレーナ洗浄プロセスST2は、説明の便宜上、図2には記載せず、図3のみに記載してある。また、このストレーナ洗浄プロセスST2と逆洗浄プロセスST3との間には、塩水W4の供給を待機する再生待機プロセス(図示せず)が設けられている。
The opening and closing of the
In the regeneration mode, a strainer cleaning process ST2 for back cleaning the
次に、本実施形態に係る硬水軟化装置1の主要な制御(動作)について詳細に説明する。以下、本明細書においては、所定の条件下において、圧力タンク2の内部の液体(滞留水)を系外に排出することを、適宜、「滞留水排出を実施する」ともいう。
なお、水処理プロセスST1を除く各プロセスST2〜ST10においては、バイパス弁313が開放している。そのため、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流通する過剰な原水W1は、接続部J12からバイパスラインL6へ流通し、接続部J22及び軟水ラインL2を介して、軟水W2の需要箇所へ一時的に供給される。
Next, main control (operation) of the water softening device 1 according to the present embodiment will be described in detail. Hereinafter, in the present specification, discharging the liquid (residual water) inside the pressure tank 2 to the outside of the system under a predetermined condition is also referred to as “performing stagnant water discharge” as appropriate.
In each process ST2 to ST10 excluding the water treatment process ST1, the
〔水処理プロセスST1〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST1に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる水道水、地下水、工業用水等の原水W1は、原水ラインL1及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。頂部スクリーン241から配水された原水W1は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、その過程で原水W1の硬度成分はナトリウムイオンへ置換され、原水W1は軟水化される。
[Water treatment process ST1]
In response to a command signal from the
イオン交換樹脂床211を通過した処理水(軟水W2)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。その後、軟水W2は、第1集配液管231、第2蓋流路222及び軟水ラインL2を介して、所定の軟水W2の需要箇所へ供給される。そして、所定量の軟水W2を採取することにより、イオン交換樹脂床211が硬度成分を置換できなくなると、再生プロセスを実施する。
The treated water (soft water W <b> 2) that has passed through the ion
〔ストレーナ洗浄プロセスST2〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST2に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる原水W1は、原水ラインL1、接続部J11、バイパスラインL6、接続部J22、軟水ラインL2、軟水ストレーナ33、接続部J21、第4塩水ラインL44、接続部J42、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。この過程において、軟水ストレーナ33を二次側から一次側へ流れる原水W1により、軟水ストレーナ33は逆洗浄され、軟水ストレーナ33によって捕捉されていた夾雑物は、原水W1と共に、系外へ排出される。
[Strainer cleaning process ST2]
In response to a command signal from the
〔再生プロセス〕
再生プロセスは、イオン交換樹脂床211の硬度成分の除去能力(イオン交換容量)を回復させるために、逆洗浄プロセスST3〜補水プロセスST9を順次実施する(図2参照)。これらのプロセスのうち、逆洗浄プロセスST3、補水プロセスST9及び待機プロセスST10は、特許文献1、2等に開示されるように周知であるので、その説明を省略する。
[Regeneration process]
In the regeneration process, in order to recover the hardness component removal ability (ion exchange capacity) of the ion
〔再生プロセス:第1再生プロセスST4〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST4に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、塩水W4の希釈水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。
この際、原水W1中の懸濁物質は、エゼクタストレーナ321により除去される。また原水W1の流量は、第1定流量弁322により所定範囲に調節される。
[Regeneration process: first regeneration process ST4]
In response to a command signal from the
At this time, the suspended substances in the raw water W1 are removed by the
エゼクタ323において、原水W1の通過によってノズル部(符号省略)の吐出側で負圧が発生し、第1塩水ラインL41内も負圧となる。その結果、塩水タンク4内の飽和塩水W4は、第1塩水ラインL41を介してエゼクタ323へ吸引される。そして、エゼクタ323内では、飽和塩水W4が原水W1を希釈水として所定濃度まで希釈され、再生液としての塩水W4が調製される。
調製された塩水W4は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
In the
The prepared salt water W4 passes through the second salt water line L42, the third salt water line L43, the fifth salt water line L45 (a part of the raw water line L1), and the
頂部スクリーン241から配水された塩水W4は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床211の全体を再生させる。イオン交換樹脂床211を通過した再生液(塩水W4)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。使用済みの塩水W4は、第1集配液管231、第2蓋流路222、軟水ラインL2、接続部J21、第4塩水ラインL44、接続部J42、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
The salt water W4 distributed from the
第1再生プロセスST4は、いわゆる並流再生である。この並流再生では、再生液である塩水W4の供給容量が設定された再生剤量(=再生レベル×イオン交換樹脂床容量)に達すると、処理は終了し、第1押出プロセスST5へ移行する。
なお、再生剤量、再生液の濃度、再生液の比重、及び再生液の供給容量は、以下の関係を有する。
再生剤量=再生液の濃度×再生液の比重×再生液の供給容量 ・・・ (1)
The first regeneration process ST4 is so-called cocurrent regeneration. In this co-current regeneration, when the supply capacity of the salt water W4, which is the regeneration liquid, reaches the set regenerant amount (= regeneration level × ion exchange resin bed capacity), the process ends and the process proceeds to the first extrusion process ST5. .
The amount of the regenerant, the concentration of the regenerated liquid, the specific gravity of the regenerated liquid, and the supply capacity of the regenerated liquid have the following relationship.
Regenerant amount = concentration of regenerated solution x specific gravity of regenerated solution x supply capacity of regenerated solution (1)
〔再生プロセス:第1押出プロセスST5〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST5に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323を通過した原水W1は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
[Regeneration process: first extrusion process ST5]
In response to a command signal from the
頂部スクリーン241から配水された押出水としての原水W1は、先行して供給された再生液としての塩水W4を押し出しながら、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床211を再生させる。イオン交換樹脂床211を通過した再生液(塩水W4)及び押出水(原水W1)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。使用済みの塩水W4及び原水W1は、第1集配液管231、第2蓋流路222、軟水ラインL2、接続部J21、第4塩水ラインL44、接続部J42、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
The raw water W1 as the extrusion water distributed from the
〔再生プロセス:第2再生プロセスST6〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST6に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、塩水W4の希釈水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。
[Regeneration process: second regeneration process ST6]
In response to a command signal from the
エゼクタ323において調製された塩水W4は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
The salt water W4 prepared in the
頂部スクリーン241から配水された塩水W4は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床211の上部を再生させる。イオン交換樹脂床211の上部を通過した再生液(塩水W4)は、圧力タンク2の深さ方向の中間部で中間部スクリーン243へ集水される。使用済みの塩水W4は、第2集配液管232、第3蓋流路223、第5排水ラインL55、接続部J55及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
The salt water W4 distributed from the
また、エゼクタ323において調製された塩水W4は、第2塩水ラインL42の接続部J41から分流し、第4塩水ラインL44、第6塩水ラインL46(軟水ラインL2の一部)及び第2蓋流路222を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、第1集配液管231を介して、底部スクリーン242から配水される。
Further, the salt water W4 prepared in the
底部スクリーン242から配水された塩水W4は、イオン交換樹脂床211を上昇流で通過し、その過程でイオン交換樹脂床211の下部を再生させる。イオン交換樹脂床211の下部を通過した再生液(塩水W4)は、圧力タンク2の深さ方向の中間部で中間部スクリーン243へ集水される。使用済みの塩水W4は、第2集配液管232、第3蓋流路223、第5排水ラインL55、接続部J55及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
The salt water W4 distributed from the
第2再生プロセスST6は、部分並流再生と部分向流再生とを同時に行ういわゆるスプリット・フロー再生である。部分向流再生では、第1再生プロセスST4では再生されにくいイオン交換樹脂床211の下部が、効率的に再生される。なお、第2再生プロセスST6においてイオン交換樹脂床211の下部の流動は、再生液としての塩水W4の下降流によって抑制される。
再生液である塩水W4の供給容量が設定された再生剤量に達すると、処理は終了し、第2押出プロセスST7へ移行する。
なお、再生剤量、再生液の濃度、再生液の比重、及び再生液の供給容量の関係は、上述の(1)式で示した通りである。
The second regeneration process ST6 is so-called split flow regeneration in which partial cocurrent regeneration and partial countercurrent regeneration are performed simultaneously. In the partial countercurrent regeneration, the lower part of the ion
When the supply capacity of the salt water W4, which is the regenerating liquid, reaches the set amount of the regenerating agent, the process ends and the process proceeds to the second extrusion process ST7.
The relationship between the amount of the regenerant, the concentration of the regenerating solution, the specific gravity of the regenerating solution, and the supply capacity of the regenerating solution is as shown by the above-described equation (1).
〔再生プロセス:第2押出プロセスST7〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST7に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1における接続部J11よりも上流側を流れる原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。
エゼクタ323を通過した原水W1は、押出水として、希釈水ラインL3を介して、エゼクタ323の一次側へ供給される。エゼクタ323を通過した原水W1は、第2塩水ラインL42、第3塩水ラインL43、第5塩水ラインL45(原水ラインL1の一部)、及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。
[Regeneration process: second extrusion process ST7]
In response to a command signal from the
The raw water W1 that has passed through the
頂部スクリーン241から配水された押出水としての原水W1は、先行して供給された再生液としての塩水W4を押し出しながら、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床211の上部を再生させる。イオン交換樹脂床211の上部を通過した再生液(塩水W4)及び押出水(原水W1)は、圧力タンク2の深さ方向の中間部で中間部スクリーン243へ集水される。使用済みの塩水W4及び原水W1は、第2集配液管232、第3蓋流路223、第5排水ラインL55、接続部J55及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
The raw water W1 as the extrusion water distributed from the
また、エゼクタ323を通過した原水W1は、第2塩水ラインL42の接続部J41から分流し、第4塩水ラインL44、第6塩水ラインL46(軟水ラインL2の一部)及び第2蓋流路222を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、第1集配液管231を介して、底部スクリーン242から配水される。
The raw water W1 that has passed through the
底部スクリーン242から配水された押出水としての原水W1は、先行して供給された再生液としての塩水W4を押し出しながら、イオン交換樹脂床211を上昇流で通過し、引き続き、イオン交換樹脂床211の下部を再生させる。イオン交換樹脂床211の下部を通過した再生液(塩水W4)及び押出水(原水W1)は、圧力タンク2の深さ方向の中間部で中間部スクリーン243へ集水される。使用済みの塩水W4及び原水W1は、第2集配液管232、第3蓋流路223、第5排水ラインL55、接続部J55及び第1排水ラインL51を介して、系外へ排出される。
以上の再生モードにおいて、再生液としての塩水W4及び押出水としての原水W1は、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄液としても機能する。
The raw water W1 as the extrusion water distributed from the
In the regeneration mode described above, the salt water W4 as the regeneration liquid and the raw water W1 as the extrusion water also function as a cleaning liquid for cleaning the inside of the pressure tank 2.
〔洗浄プロセスST8〕
制御装置5からの指令信号により、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318は、図3のST8に示す開閉状態に設定される。その結果、原水ラインL1を流れる水道水、地下水、工業用水等の原水W1は、原水ラインL1及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。頂部スクリーン241から配水された原水W1は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、イオン交換樹脂床211を洗浄する。つまり、原水W1は、圧力タンク2の内部(イオン交換樹脂床211)を洗浄する洗浄液として機能する。原水W1の硬度成分は、原水W1がイオン交換樹脂床211を通過する過程でナトリウムイオンへ置換され、原水W1は、軟水化される。
[Cleaning process ST8]
In response to a command signal from the
イオン交換樹脂床211を通過した処理水(軟水W2)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。その後、軟水W2は、第1集配液管231、第2蓋流路222、第6塩水ラインL46、第4塩水ラインL44、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、排水W5として系外へ排出される。
The treated water (soft water W <b> 2) that has passed through the ion
本明細書においては、この洗浄プロセスST8に移行する直前の運転モードが再生モードである場合には、洗浄プロセスST8を「リンスプロセス」と称し、洗浄プロセスST8に移行する直前の運転モードが水処理モード又は待機モードである場合には、「滞留水排出プロセス」と称することとする。 In this specification, when the operation mode immediately before the transition to the cleaning process ST8 is the regeneration mode, the cleaning process ST8 is referred to as a “rinse process”, and the operation mode immediately before the transition to the cleaning process ST8 is the water treatment. In the case of the mode or the standby mode, it will be referred to as “stagnant water discharge process”.
次に、図4を参照して、本実施形態に係る硬水軟化装置1の制御に係る機能について説明する。図4は、硬水軟化装置1の制御に係る機能ブロック図である。
制御装置5は、硬水軟化装置1における各部を制御する。図4に示すように、制御装置5は、プロセス制御バルブ3と電気的に接続される。また、制御装置5は、硬水軟化装置1における原水フロースイッチ61及び塩水流量計62と電気的に接続され、原水フロースイッチ61からの流通検知信号及び塩水流量計62からの流量信号を受信する。
Next, with reference to FIG. 4, the function which concerns on control of the water softening apparatus 1 which concerns on this embodiment is demonstrated. FIG. 4 is a functional block diagram relating to the control of the water softening device 1.
The
制御装置5は、滞留時間算出手段としての滞留時間算出部51と、滞留時間判定手段としての滞留時間判定部52と、洗浄手段制御手段としてのバルブ制御部53と、メモリ部54と、を含んで構成される。
The
滞留時間算出部51は、水処理モードにおいて、原水フロースイッチ61によって、原水W1の流通がないと検知されている場合に、圧力タンク2の内部における水の滞留時間Tを算出(計時)するものである。ここで、圧力タンク2の内部における水とは、圧力タンク2の内部に存在している原水W1及び軟水W2を意味する。
The residence
また、水の「滞留時間」とは、水が流通することなく、圧力タンク2の内部に滞留している時間を意味する。具体的には、水の「滞留時間」は、原水フロースイッチ61によって原水W1の流通停止が検知された後、再び原水フロースイッチ61によって原水W1の流通開始が検知されるまでの時間を指す。水処理モードにおいては、原水ラインL1において原水W1が流通していなければ、圧力タンク2の内部において水が滞留しているとみなすことができるからである。
Further, the “residence time” of water means a time during which water stays in the pressure tank 2 without flowing. Specifically, the “residence time” of water refers to the time from when the raw
また、滞留時間算出部51は、原水フロースイッチ61によって、原水W1の流通があると検知されている場合に、計時した水の滞留時間Tをリセットする。
In addition, when the raw
滞留時間判定部52は、所定の設定時間T3をメモリ部54から読み込むと共に、滞留時間算出部51によって算出された滞留時間Tが、所定の設定時間T3(図5のステップST14参照)に達したか否かを判定するものである。この設定時間T3は、上記滞留時間Tの閾値であり、水の滞留によって圧力タンク2の内部において雑菌が繁殖したり、臭いや色が軟水W2に付いたりしないようにすることができる時間である。つまり、この設定時間T3は、高品質の軟水W2を得ることができる滞留時間の上限閾値を勘案して設定され、例えば、6〜24時間に設定される。
The residence
バルブ制御部53は、滞留時間判定部52による判定結果に基づいて圧力タンク2の内部を洗浄するようにプロセス制御バルブ3の各弁311〜318を制御するものである。具体的な制御方法については、後述する。
The
メモリ部54は、硬水軟化装置1の制御に必要な制御プログラムや各種データ等を記憶する。具体的には、メモリ部54は、硬水軟化装置1の各種運転モードを動作させる制御プログラム、各種計算値(例えば、滞留時間算出部51によって算出された滞留時間T)、各種設定値(例えば、設定時間T3)等を記憶する。
The
次に、硬水軟化装置1の滞留水排出に係る制御について図5を参照しながら説明する。図5は、硬水軟化装置1の滞留水排出に係る制御を示すフローチャートである。このフローチャートは、後述するステップST15を除き、水処理モード(水処理プロセスST1を実行)での処理を示している。
図5に示すように、ステップST11において、滞留時間判定部52は、所定の設定時間T3をメモリ部54から読み込む。
Next, control related to the accumulated water discharge of the hard water softening device 1 will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing the control relating to the accumulated water discharge of the water softening device 1. This flowchart shows processing in the water treatment mode (execution of the water treatment process ST1) except for step ST15 described later.
As shown in FIG. 5, in step ST <b> 11, the residence
ステップST12において、滞留時間算出部51は、原水フロースイッチ61からの流通検知信号に基づいて、原水ラインL1における原水W1の流通の有無を判定する。すなわち、滞留時間算出部51は、需要箇所で水が使用されているか否かを判定する。原水ラインL1において原水W1の流通なし(YES)と判定された場合には、水が圧力タンク2の内部に滞留し始めると判定することができるため、ステップST13へ進む。一方、原水ラインL1において原水W1の流通あり(NO)と判定された場合には、水が圧力タンク2の内部を流通していると判定することができるため、後述するステップST16へ進む。
In step ST12, the residence
ステップST13において、滞留時間算出部51は、圧力タンク2の内部における水の滞留時間Tを算出(計時)し、ステップST14へ進む。
In step ST13, the residence
ステップST14において、滞留時間判定部52は、滞留時間算出部51によって算出された水の滞留時間Tが、ステップST11で読み込まれた設定時間T3に達したか否かを判定する。水の滞留時間Tが設定時間T3に達した(YES)場合には、軟水W2は所定の水質を維持できなくなると考えられるため、ステップST15へ進む(図2のイベントE5が発生)。一方、水の滞留時間Tが設定時間T3に達していない(NO)場合には、軟水W2は所定の水質を維持できていると考えられるため、ステップST12に戻る。すなわち、ステップST12において、原水ラインL1において原水W1の流通あり(NO)と判定されるまで、あるいは、ステップST14において、水の滞留時間Tが設定時間T3に達するまで、滞留時間算出部51は、水の滞留時間Tの計時を継続する。
In step ST14, the residence
ステップST15は、洗浄モードでの処理である。ステップST15において、バルブ制御部53は、滞留水排出プロセスを実施(圧力タンク2の内部を洗浄)するように、プロセス制御バルブ3の各弁311〜318(図3における洗浄プロセスST8参照)を制御する。
Step ST15 is a process in the cleaning mode. In step ST15, the
詳細には、図3のST8において示すように、プロセス制御バルブ3は、原水通水弁311、バイパス弁313及び第1排水弁317を開弁し、その他の弁312,314,315,316,318を閉弁する。これにより、原水W1は、原水ラインL1及び第1蓋流路221を介して、圧力タンク本体21の内部に供給され、頂部スクリーン241から配水される。頂部スクリーン241から配水された原水W1は、イオン交換樹脂床211を下降流で通過し、イオン交換樹脂床211を洗浄する。
Specifically, as shown in ST8 of FIG. 3, the
イオン交換樹脂床211を通過した処理水(軟水W2)は、圧力タンク2の底部で底部スクリーン242へ集水される。その後、軟水W2は、第1集配液管231、第2蓋流路222、第6塩水ラインL46、第4塩水ラインL44、第3排水ラインL53、第2排水ラインL52及び第1排水ラインL51を介して、排水W5として系外へ排出される。つまり、圧力タンク2の内部の滞留水が新たな軟水2によって置換されることにより、圧力タンク2の内部が洗浄される。
The treated water (soft water W <b> 2) that has passed through the ion
硬水軟化装置1が家庭用として使用される場合、滞留水排出プロセスは、具体的には、次のように実施される。
バルブ制御部53は、イオン交換樹脂床211での原水W1(洗浄液)の線速度を5〜60m/hの範囲に設定する。洗浄液の線速度は、洗浄手段としてのプロセス制御バルブ3に組み込まれた第2定流量弁34により、圧力タンク2から排出される排水W5の流量を所定範囲に調節することにより設定される。他の構成としては、例えば第1排水弁317を比例制御弁とし、その開度を調節することによっても、線速度を所望の範囲に設定することができる。なお、原水W1(洗浄液)の線速度とは、原水W1の流量をイオン交換樹脂床211の横断面積で除したものであり、次式で示される。
線速度[m/h]=流量[m3/h]÷横断面積[m2] ・・・ (2)
When the water softening device 1 is used for home use, the staying water discharge process is specifically performed as follows.
The
Linear velocity [m / h] = flow rate [m 3 / h] ÷ cross-sectional area [m 2 ] (2)
また、バルブ制御部53は、イオン交換樹脂床211に対する原水W1の量を、上記設定時間T3が長い場合には多く設定し、上記設定時間T3が短い場合には少なく設定する。例えば、上記設定時間T3が6〜24時間に設定される場合に、バルブ制御部53は、イオン交換樹脂床211に対する原水W1(洗浄液)の量を6〜12BVの範囲に設定する。第2定流量弁34等によって排水W5の流量が規定されるため、洗浄液の量は、洗浄プロセスST8の実施時間を変更することにより設定される。
Further, the
また、洗浄液としての原水W1は、塩素を含む水を用いることができる。この場合、バルブ制御部53は、イオン交換樹脂床211の単位樹脂量に対して少なくとも0.5mgCl/L−Rの塩素量を接触させるように、プロセス制御バルブ3による洗浄プロセスST8の実施時間を制御する。なお、塩素は、原水W1に元から含まれる残留塩素であってもよいし、原水W1に別途添加した次亜塩素酸ナトリウム等の塩素剤であってもよい。
Moreover, the raw | natural water W1 as a washing | cleaning liquid can use the water containing chlorine. In this case, the
ステップST15において、原水フロースイッチ61からの流通検知信号に基づく水の流通積算時間が所定の設定時間T4に達すると、滞留水排出プロセスを終了し、ステップST16へ進む(図2のイベントE6が発生)。
In step ST15, when the accumulated water flow time based on the flow detection signal from the raw
ステップST16において、滞留時間算出部51は、計時した水の滞留時間Tをリセットし、制御を終了する。
In step ST16, the residence
本実施形態の硬水軟化装置1によれば、例えば、以下に示す効果が奏される。
本実施形態の硬水軟化装置1は、圧力タンク2と、圧力タンク2に原水W1を導入して系外に排出することにより圧力タンク2の内部を洗浄するプロセス制御バルブ3と、圧力タンク2の内部に位置する液体の滞留時間Tを算出する滞留時間算出部51と、滞留時間Tが所定の設定時間T3に達したか否かを判定する滞留時間判定部52と、滞留時間判定部52による判定結果に基づいて圧力タンク2の内部を洗浄するようにプロセス制御バルブ3を制御するバルブ制御部53と、を備える。バルブ制御部53は、イオン交換樹脂床211での原水W1の線速度を5〜60m/hの範囲に設定すると共に、イオン交換樹脂床211に対する原水W1の量を設定時間T3に応じて設定する。
According to the water softening device 1 of the present embodiment, for example, the following effects are exhibited.
The water softening device 1 of this embodiment includes a pressure tank 2, a
そのため、本実施形態によれば、所定範囲の線速度に設定された原水W1によって圧力タンク2の内部を洗浄するので、圧力タンク2から滞留水を短時間で効率よく排出することができる。また、本実施形態によれば、水の滞留時間に応じた洗浄液(原水W1)の量で圧力タンク2の内部を洗浄するので、洗浄不足を起こすことなく、高品質の処理水(軟水W2)を恒常的に得ることができる。 Therefore, according to this embodiment, since the inside of the pressure tank 2 is washed with the raw water W1 set to a linear velocity within a predetermined range, the accumulated water can be efficiently discharged from the pressure tank 2 in a short time. Moreover, according to this embodiment, since the inside of the pressure tank 2 is cleaned with the amount of the cleaning liquid (raw water W1) corresponding to the residence time of water, high-quality treated water (soft water W2) without causing insufficient cleaning. Can be obtained constantly.
また、本実施形態の硬水軟化装置1においては、水の滞留時間に係る閾値である設定時間T3が6〜24時間に設定される場合に、バルブ制御部53は、イオン交換樹脂床211に対する原水W1の量を6〜12BVの範囲に設定する。そのため、本実施形態によれば、水の滞留時間に応じた最小必要量の洗浄液(原水W1)で圧力タンク2の内部を洗浄するので、洗浄不足を起こすことなく、洗浄液の使用量を節約することができる。
Moreover, in the water softening apparatus 1 of this embodiment, when the setting time T3 which is a threshold value related to the residence time of water is set to 6 to 24 hours, the
また、本実施形態の硬水軟化装置1においては、圧力タンク2に流通する原水W1は、塩素を含む水であり、バルブ制御部53は、イオン交換樹脂床211の単位樹脂量に対して少なくとも0.5mgCl/L−Rの塩素量を接触させるようにプロセス制御バルブ3を制御する。そのため、本実施形態によれば、イオン交換樹脂床211を洗浄の都度、十分な塩素量で殺菌するので、圧力タンク2の内部において雑菌の繁殖を効果的に抑制することができる。
Moreover, in the water softening apparatus 1 of this embodiment, the raw water W1 which distribute | circulates to the pressure tank 2 is the water containing chlorine, and the valve |
また、本実施形態の硬水軟化装置1においては、イオン交換樹脂床211は、ハロゲン系有機溶媒を使用せずに製造された陽イオン交換樹脂ビーズから形成される。そのため、本実施形態によれば、ハロゲン系有機溶媒が軟水W2中に浸出する虞がなく、人体に安全な処理水(軟水W2)を恒常的に得ることができる。
Moreover, in the water softening apparatus 1 of this embodiment, the ion
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、前述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。
例えば、前述の実施形態においては、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄液として、原水W1を用いるものとして説明したが、これに制限されず、軟水W2や別途調製された洗浄用の薬液であってもよい。
As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention can be implemented with a various form, without being limited to embodiment mentioned above.
For example, in the above-described embodiment, the raw water W1 is used as the cleaning liquid for cleaning the inside of the pressure tank 2. However, the present invention is not limited to this, and the soft water W2 or a separately prepared cleaning chemical is used. Also good.
また、前述の実施形態においては、圧力タンク2の内部を洗浄する洗浄手段は、圧力タンク2に接続され液体が流通する各種ライン(原水ラインL1、軟水ラインL2の一部、各排水ラインL51,52,53、塩水ラインL44の一部等)及び各種ラインを開閉するプロセス制御バルブ3であるものとして説明したが、これに制限されない。洗浄手段は、洗浄用の薬液を圧力タンク2の内部に供給可能な洗浄装置であってもよい。
In the above-described embodiment, the cleaning means for cleaning the inside of the pressure tank 2 includes various lines (raw water line L1, part of the soft water line L2, each drainage line L51, 52, 53, a part of the salt water line L44, etc.) and the
また、前述の実施形態においては、圧力タンク2の内部における水の滞留時間Tは、原水フロースイッチ61による原水W1の通水の有無に基づいて算出されるものとして説明したが、これに制限されない。圧力タンク2の内部において雑菌が繁殖したり、臭いや色が軟水W2に付かないようにしたりすることができれば、水の滞留時間Tの算出方法は限定されない。例えば、水の滞留時間Tは、圧力タンク2の内部に存在する水のうち、最も長時間に亘って存在する水の滞留時間として算出されてもよい。
In the above-described embodiment, the water retention time T in the pressure tank 2 is calculated based on whether or not the raw water W1 is passed through the raw
前述の実施形態は、本発明のイオン交換装置を硬水軟化装置に適用しているが、これに制限されない。例えば、硬水軟化装置におけるイオン交換樹脂を、陽イオン交換樹脂から陰イオン交換樹脂へ置換すれば、硝酸性窒素除去装置として使用することができる。 In the above-described embodiment, the ion exchange device of the present invention is applied to the water softening device, but is not limited thereto. For example, if the ion exchange resin in the water softening device is replaced from a cation exchange resin to an anion exchange resin, it can be used as a nitrate nitrogen removal device.
1 硬水軟化装置(イオン交換装置)
2 圧力タンク
3 プロセス制御バルブ(洗浄手段)
51 滞留時間算出部(滞留時間算出手段)
52 滞留時間判定部(滞留時間判定手段)
53 バルブ制御部(洗浄手段制御手段)
211 イオン交換樹脂床
L1 原水ライン(洗浄手段)
L44 第4塩水ライン(洗浄手段)
L46 第6塩水ライン(洗浄手段)
L51 第1排水ライン(洗浄手段)
L52 第2排水ライン(洗浄手段)
L53 第3排水ライン(洗浄手段)
T 滞留時間
T3 設定時間
W1 原水(洗浄液)
1 Water softener (ion exchanger)
2
51 Residence time calculation part (Residence time calculation means)
52 Residence time determination section (Retention time determination means)
53 Valve control unit (cleaning means control means)
211 Ion exchange resin bed L1 Raw water line (cleaning means)
L44 4th salt water line (cleaning means)
L46 6th salt water line (cleaning means)
L51 1st drainage line (cleaning means)
L52 Second drainage line (cleaning means)
L53 3rd drainage line (cleaning means)
T Residence time T3 Set time W1 Raw water (cleaning solution)
Claims (4)
前記圧力タンクに洗浄液を導入して系外に排出することにより該圧力タンクの内部を洗浄する洗浄手段と、
前記圧力タンクの内部に位置する液体の滞留時間を算出する滞留時間算出手段と、
前記滞留時間算出手段によって算出された前記滞留時間が所定の設定時間に達したか否かを判定する滞留時間判定手段と、
前記滞留時間判定手段による判定結果に基づいて前記圧力タンクの内部を洗浄するように前記洗浄手段を制御する洗浄手段制御手段と、
を備え、
前記洗浄手段制御手段は、前記イオン交換樹脂床での洗浄液の線速度を5〜60m/hの範囲に設定すると共に、前記イオン交換樹脂床に対する洗浄液の量を前記設定時間に応じて設定するイオン交換装置。 A pressure tank containing an ion exchange resin bed and into which liquid is introduced;
Cleaning means for cleaning the inside of the pressure tank by introducing a cleaning liquid into the pressure tank and discharging it outside the system;
A residence time calculating means for calculating the residence time of the liquid located inside the pressure tank;
A residence time determination means for determining whether or not the residence time calculated by the residence time calculation means has reached a predetermined set time;
Cleaning means control means for controlling the cleaning means to clean the inside of the pressure tank based on the determination result by the residence time determination means;
With
The cleaning means control means sets the linear velocity of the cleaning liquid in the ion exchange resin bed in a range of 5 to 60 m / h, and sets the amount of the cleaning liquid for the ion exchange resin bed according to the set time. Exchange equipment.
前記洗浄手段制御手段は、前記イオン交換樹脂床の単位樹脂量に対して少なくとも0.5mgCl/L−Rの塩素量を接触させるように前記洗浄手段を制御する請求項2に記載のイオン交換装置。 The cleaning liquid flowing through the pressure tank is water containing chlorine,
3. The ion exchange apparatus according to claim 2, wherein the cleaning means control means controls the cleaning means so that a chlorine amount of at least 0.5 mg Cl / LR is brought into contact with a unit resin amount of the ion exchange resin bed. .
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