JP2015167884A

JP2015167884A - 処理水製造装置

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Publication number: JP2015167884A
Application number: JP2014042780A
Authority: JP
Inventors: 裕介濱田; Yusuke Hamada
Original assignee: Miura Co Ltd
Current assignee: Miura Co Ltd
Priority date: 2014-03-05
Filing date: 2014-03-05
Publication date: 2015-09-28
Anticipated expiration: 2034-03-05
Also published as: JP6221842B2

Abstract

【課題】本発明は、簡易な構成で、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力の低下が、経年劣化によるものか、あるいは再生不良によるものかを区別して判断できる処理水製造装置を提供することを目的とする。【解決手段】陽イオン交換塔１１Ａと、陰イオン交換塔１１Ｂと、からなり、原水Ｗ１１を導入することによって処理水Ｗ１３を製造するイオン交換装置１１と、処理水Ｗ１３の電気伝導率又は比抵抗を測定する第１測定部１４と、処理水Ｗ１３のシリカ濃度を測定する第２測定部１５と、第１測定部１４及び第２測定部１５を制御する制御部１６と、を備え、制御部１６は、電気伝導率又は比抵抗を測定するように第１測定部１４を制御し、電気伝導率又は比抵抗が所定の範囲外の値であると判断すると、シリカ濃度を測定するように第２測定部１５を制御し、シリカ濃度が所定の範囲外であると判断すると、異常報知準備信号を出力する第１制御を行う処理水製造装置。【選択図】図１

Description

本発明は、陽イオン交換樹脂が収容された陽イオン交換塔と、陰イオン交換樹脂が収容された陰イオン交換塔とからなるイオン交換装置を備えた処理水製造装置に関する。

従来より、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を有するイオン交換装置と、このイオン交換装置で製造された処理水のシリカ濃度を測定するシリカ計と、を備えた処理水製造装置が知られている（特許文献１参照）。このような処理水製造装置においては、シリカ計で処理水のシリカ濃度を測定し、測定されたシリカ濃度に基づいてイオン交換装置の再生の要否を判断している。

また、陰イオン交換体を有するイオン交換装置と、このイオン交換装置で製造された処理水の炭酸濃度を測定する炭酸濃度測定計と、を備えた処理水製造装置が知られている（特許文献２参照）。この処理水製造装置においては、炭酸濃度測定計で処理水の炭酸濃度を測定し、測定された炭酸濃度に基づいてイオン交換装置の再生の要否を判断している。

特開平８−２４８５２号公報特開２０１３−２０８５６６号公報

イオン交換装置内のイオン交換樹脂は、処理水を製造するにつれて、イオン交換能力（交換容量）が低下する。イオン交換能力が低下したイオン交換樹脂は、適切に再生処理されることにより、元のイオン交換能力を持つ状態に可逆的に戻される。

しかし、イオン交換能力が低下したイオン交換樹脂は、適切に再生処理されず、再生不良となった結果、元のイオン交換能力を持つ状態に戻されないことがある。また、イオン交換樹脂は、再生不良以外の要因によって経年劣化し、イオン交換能力のベース値（再生直後の交換容量）が不可逆的に低下することがある。特に、陰イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂に比べて、再生不良以外の要因による経年劣化が起こりやすい。

陰イオン交換樹脂の経年劣化の主な要因としては、例えば、残留塩素等の酸化剤の存在によるイオン交換基の酸化分解、高温流体との接触によるイオン交換基の熱分解、通水−再生サイクルの繰り返しに伴う磨耗や破砕流失などがある。このような要因で経年劣化した陰イオン交換樹脂は、適切に再生処理されたとしても、イオン交換能力のベース値が元の状態に戻らない。

イオン交換能力のベース値が許容できないレベルまで低下した陰イオン交換樹脂は、早期に交換を必要とするが、再生不良時にも見掛け上はイオン交換能力のベース値が低下した状態となっているため、経年劣化と再生不良を区別して判断するのは、一般に困難である。しかしながら、イオン交換装置のメンテナンスを行う上では、陰イオン交換樹脂の経年劣化（不可逆的なイオン交換能力の低下）と再生不良（可逆的なイオン交換能力の低下）を区別して判断できれば、非常に有用である。

本発明は、簡易な構成で、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力の低下が、経年劣化によるものか、あるいは再生不良によるものかを区別して判断できる処理水製造装置を提供することを目的とする。

本発明は、陽イオン交換樹脂が収容された陽イオン交換塔と、陰イオン交換樹脂が収容された陰イオン交換塔と、からなり、原水を導入することによって処理水を製造するイオン交換装置と、前記イオン交換装置で製造された処理水の電気伝導率又は比抵抗を測定する第１測定部と、前記イオン交換装置で製造された処理水のシリカ濃度を測定する第２測定部と、前記第１測定部及び前記第２測定部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、電気伝導率又は比抵抗を測定するように前記第１測定部を制御し、前記第１測定部で測定された電気伝導率又は比抵抗が所定の範囲外の値であると判断すると、シリカ濃度を測定するように前記第２測定部を制御し、前記第２測定部で測定されたシリカ濃度が所定の範囲外であると判断すると、異常報知準備信号を出力する第１制御を行う処理水製造装置に関する。

また、前記イオン交換装置に原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記陽イオン交換塔及び前記陰イオン交換塔のそれぞれに再生液を導入することにより前記陰イオン交換樹脂及び前記陽イオン交換樹脂を再生させる再生モードと、を有する流通手段を備え、前記制御部は、前記流通手段が前記水処理モードである場合に、前記第１制御を行い、前記第２測定部がシリカ濃度を測定した後、前記流通手段が前記再生モードに移行するように前記流通手段を制御する第２制御を行い、前記流通手段が前記再生モードである場合に、所定の移行条件に基づいて、前記流通手段が前記水処理モードに移行するように前記流通手段を制御する第３制御を行うことが好ましい。

また、前記制御部は、前記第１制御、前記第２制御及び前記第３制御を繰り返し行うことにより、前記流通手段が前記水処理モードと前記再生モードとを交互に繰り返すように前記流通手段に対して制御を行い、前記異常報知準備信号の出力が連続して所定回数行われると、第１異常報知信号を出力することが好ましい。

また、前記制御部は、前記異常報知準備信号の出力が前記所定回数に達する前に途絶した場合には、第２異常報知信号を出力することが好ましい。

本発明によれば、簡易な構成で、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力の低下が、経年劣化によるものか、あるいは再生不良によるものかを区別して判断できる処理水製造装置を提供できる。

本発明の一実施形態に係る処理水製造装置１の概略構成図である。処理水製造装置１の動作の前半を示すフローチャートである。処理水製造装置１の動作の後半を示すフローチャートである。シリカ濃度センサ１５の全体構成を示す図である。検査水Ｗ１０１のシリカ濃度が０ｍｇＳｉＯ_２／Ｌ（蒸留水）と０．１ｍｇＳｉＯ_２／Ｌと０．２ｍｇＳｉＯ_２／Ｌの場合において、試薬添加開始からの経過時間と、検査水Ｗ１０１の吸光度と、の関係を示すグラフである。

以下、本発明の一実施形態について、図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態の処理水製造装置１を示す概略構成図である。

図１に示すように、本実施形態の処理水製造装置１は、陽イオン交換塔１１Ａ及び陰イオン交換塔１１Ｂからなるイオン交換装置１１と、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂからなる流通手段１２と、陽イオン交換樹脂用再生液タンク１３Ａ及び陰イオン交換樹脂用再生液タンク１３Ｂからなる再生液タンク１３と、第１測定部としての電気伝導率計１４と、第２測定部としてのシリカ濃度センサ１５と、制御部１６と、を備える。本実施形態におけるイオン交換装置１１は、いわゆる２床２塔式のイオン交換装置である。

また、処理水製造装置１は、原水供給ラインＬ１１と、通水ラインＬ１２と、処理水ラインＬ１３と、陽イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１４と、陽イオン交換樹脂用再生液排出ラインＬ１５と、陰イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１６と、陰イオン交換樹脂用再生液排出ラインＬ１７と、を備える。なお、「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。

原水供給ラインＬ１１には、原水Ｗ１１が流通する。原水供給ラインＬ１１の下流側端部は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａに接続されている。原水供給ラインＬ１１の上流側端部は、原水供給部（不図示）に接続されている。

通水ラインＬ１２には、陽イオン交換塔１１Ａから陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａを介して排出される陽イオン除去水Ｗ１２が流通する。通水ラインＬ１２の上流側端部は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａに接続され、通水ラインＬ１２の下流側端部は、陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂに接続されている。

処理水ラインＬ１３には、陰イオン交換塔１１Ｂから陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂを介して排出される処理水Ｗ１３（純水、脱塩水）が流通する。処理水ラインＬ１３の上流側端部は、陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂに接続され、処理水ラインＬ１３の下流側端部は、例えば、処理水Ｗ１３の需要箇所（不図示）に接続される。

陽イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１４には、陽イオン交換樹脂用再生液Ｗ１４が流通する。陽イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１４の上流側端部は、陽イオン交換樹脂用再生液タンク１３Ａに接続され、陽イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１４の下流側端部は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａに接続されている。陽イオン交換樹脂用再生液排出ラインＬ１５には、陽イオン交換樹脂の再生に使用された後の廃液Ｗ１５が流通する。陽イオン交換樹脂用再生液排出ラインＬ１５の上流側端部は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａに接続されている。陽イオン交換樹脂用再生液排出ラインＬ１５の下流側端部は、再生液排出部（不図示）に接続されている

陰イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１６には、陰イオン交換樹脂用再生液Ｗ１６が流通する。陰イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１６の上流側端部は、陰イオン交換樹脂用再生液タンク１７に接続され、陰イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１６の下流側端部は、陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂに接続されている。陰イオン交換樹脂用再生液排出ラインＬ１７には、陰イオン交換樹脂の再生に使用された後の廃液Ｗ１７が流通する。陰イオン交換樹脂用再生液排出ラインＬ１７の上流側端部は、陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂに接続されている。陰イオン交換樹脂用再生液排出ラインＬ１７の下流側端部は、再生液排出部（不図示）に接続されている

電気伝導率計１４は、接続部Ｊ１において処理水ラインＬ１３に接続されている。シリカ濃度センサ１５は、接続部Ｊ２において処理水ラインＬ１３に接続されている。接続部Ｊ２は、接続部Ｊ１よりも下流側に位置する。
制御部１６は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ、陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂ、電気伝導率計１４及びシリカ濃度センサ１５に電気的に接続されている。図１において、電気的な接続の経路は、破線で示されている。

陽イオン交換塔１１Ａは、陽イオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂床（不図示）を収容した圧力タンクで構成されている。原水供給ラインＬ１１を介して原水Ｗ１１が陽イオン交換塔１１Ａに導入された場合、陽イオン交換塔１１Ａは、導入された原水Ｗ１１から陽イオンを除去し、原水Ｗ１１から陽イオンを除去したものを陽イオン除去水Ｗ１２として通水ラインＬ１２に流通させる。また、陽イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１４を介して陽イオン交換樹脂用再生液Ｗ１４が陽イオン交換塔１１Ａに導入された場合、陽イオン交換樹脂は再生される。

陰イオン交換塔１１Ｂは、陰イオン交換樹脂からなるイオン交換樹脂床（図示せず）を収容した圧力タンクで構成されている。通水ラインＬ１２を介して陽イオン除去水Ｗ１２が陰イオン交換塔１１Ｂに導入された場合、陰イオン交換塔１１Ｂは、陽イオン除去水Ｗ１２から陰イオンを除去し、陽イオン除去水Ｗ１２から陰イオンを除去したものを処理水Ｗ１３（純水、脱塩水）として処理水ラインＬ１３に流通させる。また、陰イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１６を介して陰イオン交換樹脂用再生液Ｗ１６が陰イオン交換塔１１Ｂに導入された場合、陰イオン交換樹脂は再生される。

陰イオン交換塔１１Ｂは、陽イオン交換塔１１Ａの陽イオン除去能力が喪失（すなわち、陽イオン吸着量が飽和）した時点では、まだ陰イオン除去能力が喪失（すなわち、陰イオン吸着量が飽和）しないように設計されている。すなわち、陰イオン交換塔１１Ｂの陰イオン除去能力は、陽イオン交換塔１１Ａの陽イオン除去能力に比べて、余裕を持ったイオン交換能力になるように設計されている。上述したように、陰イオン交換樹脂は、陽イオン交換樹脂に比べて経年劣化しやすい。そのため、例えば、陰イオン交換塔１１Ｂの陰イオン交換樹脂の量は、陽イオン交換塔１１Ａの陽イオン交換樹脂の量よりも多くされている。

陽イオン交換樹脂用再生液タンク１３Ａには、陽イオン交換塔１１Ａの陽イオン交換樹脂の再生液として、例えば塩酸や硫酸等の無機酸が貯留されている。
陰イオン交換樹脂用再生液タンク１３Ｂには、陰イオン交換塔１１Ｂの陰イオン交換樹脂の再生液として、例えば水酸化ナトリウム水溶液や水酸化カリウム水溶液等のアルカリ溶液が貯留されている。

陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａは、原水供給ラインＬ１１を介して、陽イオン交換塔１１Ａに原水Ｗ１１を導入し、陽イオン除去水Ｗ１２を通水ラインＬ１２に流通させる流路と、陽イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１４を介して、陽イオン交換塔１１Ａに陽イオン交換樹脂用再生液Ｗ１４を導入し、陽イオン交換塔１１Ａの陽イオン交換樹脂を再生させる流路と、を切換え可能な弁である。
陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂは、通水ラインＬ１２を介して、陰イオン交換塔１１Ｂに陽イオン除去水Ｗ１２を導入し、処理水Ｗ１３を処理水ラインＬ１３に流通させる流路と、陰イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１６を介して、陰イオン交換塔１１Ｂに陰イオン交換樹脂用再生液Ｗ１６を導入し、陰イオン交換塔１１Ｂの陰イオン交換樹脂を再生させる流路と、を切換え可能な弁である。

陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂは、イオン交換装置１１に原水Ｗ１１を導入することにより処理水Ｗ１３を製造する水処理モードと、陽イオン交換塔１１Ａ及び陰イオン交換塔１１Ｂのそれぞれに陽イオン交換樹脂用再生液Ｗ１４及び陰イオン交換樹脂用再生液Ｗ１６を導入することにより陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂を再生させる再生モードと、を有する流通手段として機能する。

電気伝導率計１４は、処理水ラインＬ１３を流通する処理水Ｗ１３の電気伝導率を測定し、測定した電気伝導率の値Ｅ１を制御部１６に出力する計測器である。
シリカ濃度センサ１５は、処理水ラインＬ１３を流通する処理水Ｗ１３のシリカ濃度を測定し、測定したシリカ濃度の値Ｆ１を制御部１６に出力する計測器である。シリカ濃度センサ１５の具体的な構成については、図４及び図５を用いて後述する。

制御部１６は、電気伝導率計１４、シリカ濃度センサ１５、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂを制御する。制御部１６は、電気伝導率計１４から出力された電気伝導率の値Ｅ１及びシリカ濃度センサ１５から出力されたシリカ濃度の値Ｆ１に基づいて、異常報知準備信号（異常を報知する準備をするために使用するフラグ信号）、第１異常報知信号（経年劣化による不可逆的なイオン交換能力の低下を報知する信号）又は第２異常報知信号（再生不良による可逆的なイオン交換能力の低下を報知する信号）を出力することが可能である。また、制御部１６は、カウンタ（不図示）有している。カウンタの値の初期値は０である。制御部１６は、異常報知準備信号を出力した場合に、カウンタの値を１増加させ、第２異常報知信号を出力した場合に、カウンタの値を０にリセットする。（具体的な制御については、図２及び図３を使用して後述する。）

次に、一実施形態の処理水製造装置１の動作について、図２及び図３のフローチャートを参照しながら説明する。図２は、処理水製造装置１の動作の前半を示すフローチャートである。図３は、処理水製造装置１の動作の後半を示すフローチャートである。
図２に示すように、ステップＳＴ１０１において、制御部１６は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂを水処理モードで動作させる。原水Ｗ１１は、原水供給ラインＬ１１及び陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａを介して陽イオン交換塔１１Ａに導入される。導入された原水Ｗ１１は、陽イオン交換塔１１Ａによって陽イオンが除去され、陽イオン除去水Ｗ１２として通水ラインＬ１２を流通する。陽イオン除去水Ｗ１２は、通水ラインＬ１２及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂを介して陰イオン交換塔１１Ｂに導入される。導入された陽イオン除去水Ｗ１２は、陰イオン交換塔１１Ｂによって陰イオンが除去され、処理水Ｗ１３（純水、脱塩水）として処理水ラインＬ１３を流通する。

ステップＳＴ１０２において、制御部１６は、電気伝導率計１４から電気伝導率の値Ｅ１を取得する。具体的には、制御部１６は、所定の時間間隔で処理水ラインＬ１３を流通する処理水Ｗ１３の電気伝導率を測定するように、電気伝導率計１４を制御する。制御部１６は、電気伝導率計１４から出力される電気伝導率の値Ｅ１を取得する。

ステップＳＴ１０３において、制御部１６は、電気伝導率の値Ｅ１と、予め設定・保持しておいた所定の電気伝導率の値Ｅ０とを比較する。制御部１６により、Ｅ１＞Ｅ０であると判定された場合に、処理はステップＳＴ１０４へ移行する。また、ステップＳＴ１０３において、制御部１６により、Ｅ１＞Ｅ０でないと判定された場合に、処理はステップＳＴ１０２へ戻り、水処理モードでの動作を継続する。なお、所定の電気伝導率の値Ｅ０は、処理水Ｗ１３において許容可能とされる溶存イオンの最大量に対応する電気伝導率の値である。所定の電気伝導率の値Ｅ０は、需要箇所での処理水Ｗ１３の要求品質に応じて決定され、例えば１μＳ／ｃｍに設定される。

ステップＳＴ１０４において、制御部１６は、シリカ濃度センサ１５からシリカ濃度の値Ｆ１を取得する。具体的には、制御部１６は、処理水ラインＬ１３を流通する処理水Ｗ１３のシリカ濃度を測定するようにシリカ濃度センサ１５を制御する。制御部１６は、シリカ濃度センサ１５から出力されるシリカ濃度の値Ｆ１を取得する。その後、処理は、図３に示すステップＳＴ１０５へ移行する。

図３に示すように、ステップＳＴ１０５において、制御部１６は、シリカ濃度の値Ｆ１と、予め設定・保持しておいた所定のシリカ濃度の値Ｆ０とを比較する。制御部１６により、Ｆ１＞Ｆ０であると判定された場合に、処理はステップＳＴ１０６へ移行する。また、ステップ１０５において、制御部１６により、Ｆ１＞Ｆ０でないと判断された場合に、処理はステップＳＴ１１２へ移行する。なお、所定のシリカ濃度の値Ｆ０は、処理水Ｗ１３において許容可能とされるシリカ濃度の値である。所定のシリカ濃度の値Ｆ０は、需要箇所での処理水Ｗ１３の要求品質に応じて決定され、例えば０．５ｍｇＳｉＯ_２／Ｌに設定される。

ステップＳＴ１０６において、制御部１６は、異常報知準備信号（フラグ信号）を出力する。
ステップＳＴ１０７において、制御部１６は、ステップＳＴ１０６でのフラグ信号の出力を受けて、カウンタの値を１増加させる。
ステップＳＴ１０８において、制御部１６は、カウンタの値と、予め設定・保持しておいた所定回数（例えば、３回）とを比較する。制御部１６により、カウンタの値≧３であると判定された場合に、処理はステップＳＴ１０９へ移行する。制御部１６により、カウンタの値≧３でないと判定された場合に、処理はステップＳＴ１１０へ移行する。なお、所定回数の値は、処理水製造装置１の管理状況（例えば、再生液の補充に係る管理状況）を鑑みて再生不良が連続して発生し得る上限回数（例えば、２回）を予測し、その回数を超える数値（例えば、３回）に設定される。

ステップＳＴ１０９において、制御部１６は、第１異常報知信号を出力する。前述したように、第１異常報知信号は、経年劣化による不可逆的なイオン交換能力の低下を報知する信号である。
ステップＳＴ１１０において、制御部１６は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂを再生モードで動作させる。すなわち、ステップＳＴ１１０において、制御部１６は、イオン除去能力が喪失したイオン交換樹脂を再生させるために、陽イオン交換塔１１Ａ及び陰イオン交換塔１１Ｂのそれぞれに再生液を導入させる。

ステップＳＴ１１１において、制御部１６は、所定の移行条件を満たすか否か、例えば、再生工程、押出工程及びリンス工程からなる一連の再生動作を完了したか否かを判断する。制御部１６により、所定の移行条件が満たされていないと判断された場合に、処理はステップＳＴ１１１へ戻り、再生モードでの動作を継続する。陽イオン交換塔１１Ａの陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換塔１１Ｂの陰イオン交換樹脂は、所定の移行条件が満たされるまで再生処理され、元のイオン交換能力に戻される。
制御部１６により、所定の移行条件を満たすと判定された場合に、処理はステップＳＴ１０１へリターンし、再び水処理モードでの動作を開始する。

ステップＳＴ１１２（ステップＳＴ１０５：ＮＯ判定）以降について説明する。ステップＳＴ１１２において、制御部１６は、カウンタの値が０であるか否かを判定する。制御部１６により、カウンタの値＝０であると判定された場合に、処理はステップＳＴ１１０へ移行する。制御部１６により、カウンタの値＝０でないと判断された場合、ステップＳＴ１１３へ移行する。

ステップＳＴ１１３において、制御部１６は、第２異常報知信号を出力する。前述したように、第２異常報知信号は、再生不良による可逆的なイオン交換能力の低下を報知する信号である。
ステップＳＴ１１４において、制御部１６は、カウンタの値を０にリセットする。その後、処理はステップＳＴ１１０へ移行する。ステップＳＴ１１０以降の処理は、上述した通りである。

ステップＳＴ１０３において、制御部１６が電気伝導率の値Ｅ１と予め設定・保持しておいた所定の電気伝導率の値Ｅ０とを比較する理由は、次の通りである。Ｅ１＞Ｅ０である場合、処理水Ｗ１３に含まれる溶存イオンの量は許容可能な量を超え、需要箇所での処理水Ｗ１３の要求品質を満足しない状態となっている。すなわち、陽イオン交換塔１１Ａ及び／又は陰イオン交換塔１１Ｂで溶存イオンを十分に除去できておらず、処理水Ｗ１３の製造能力が喪失した状態である。そのため、陽イオン交換塔１１Ａの陽イオン交換樹脂、及び陰イオン交換塔１１Ｂの陰イオン交換樹脂に対して再生処理を行う必要がある。よって、ステップＳＴ１０３の処理は、陽イオン交換樹脂及び陰イオン交換樹脂に対して再生処理が必要であるか否かを判断するために行われる。

ステップＳＴ１０５において、制御部１６がシリカ濃度の値Ｆ１と予め設定・保持しておいた所定のシリカ濃度の値Ｆ０とを比較する理由は、次の通りである。上述したように、陰イオン交換塔１１Ｂは、陽イオン交換塔１１Ａの陽イオン除去能力が喪失（すなわち、陽イオン吸着量が飽和）した時点では、まだ陰イオン除去能力が喪失（すなわち、陰イオン吸着量が飽和）しないように設計されている。そのため、Ｅ１＞Ｅ０になった場合であっても、陰イオン交換樹脂の再生不良や経年劣化が起こっていなければ、シリカ濃度の値Ｆ１は所定のシリカ濃度の値Ｆ０以下となる。しかし、陰イオン交換樹脂は、イオン交換能力のベース値（再生直後の交換容量）が設計時よりも低下していることがある。陰イオン交換樹脂は、経年劣化により不可逆的なイオン交換能力の低下を起こしている場合があるし、再生不良により可逆的なイオン交換能力の低下を起こしていることがあるからである。そのため、ステップＳＴ１０５の処理は、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力のベース値が低下していないか判断するために行われる。

ステップＳＴ１０６において、制御部１６が異常報知準備信号を出力する理由は、次の通りである。ステップＳＴ１０５において、Ｆ１＞Ｆ０であるということは、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力のベース値（より具体的には、シリカ吸着能力のベース値）が低下していたということである。ただし、Ｆ１＞Ｆ０であることだけで、制御部１６が第１異常報知信号を出力することは、適切でないことがある。ベース値の低下の原因が前回再生処理時の再生不良にある場合には、陰イオン交換樹脂が正常に再生処理されることによって、元のベース値に戻ることがあり得るからである。そのため、ステップＳＴ１０６においては、制御部１６が異常報知準備信号（フラグ信号）を出力する。本実施形態では、制御部１６から異常報知準備信号が出力されただけでは、処理水製造装置１は、異常であると判断されない。

ステップＳＴ１０８において、カウンタの値≧３であると判定された場合に、ステップＳＴ１０９において、制御部１６が第１異常報知信号を出力する理由は、次の通りである。ステップＳＴ１０８において、カウンタの値≧３であると判定されたということは、ステップＳＴ１０５において、３回連続でＦ１＞Ｆ０であると判定されたことになる。すなわち、再生処理が３回行われたにも関わらず、イオン交換能力のベース値（より具体的には、シリカ吸着能力のベース値）が低下した陰イオン交換樹脂は、元のベース値に戻らなかったことを意味する。よって、陰イオン交換樹脂は、再生不良以外の要因により経年劣化していると考えられる。そのため、ステップＳＴ１０９において、制御部１６は第１異常報知信号を出力する。第１異常報知信号が出力された場合、陰イオン交換樹脂は、再生処理しても元のベース値に戻らないものであり、交換が必要なものと判断され得る。

ステップＳＴ１１２において、カウンタの値＝０でないと判定された場合に、ステップＳＴ１１３において、制御部１６が第２異常報知信号を出力する理由は、次の通りである。処理が、ステップＳＴ１０５からステップＳＴ１１２へ移行したということは、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力のベース値（より具体的には、シリカ吸着能力のベース値）は低下していないことを意味する。しかし、ステップＳＴ１１２において、カウンタの値＝０でないと判定されたということは、前回のステップＳＴ１０６において、異常報知準備信号が出力されたことを意味する。すなわち、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力は、前回の再生処理が行われた時点で元のベース値に戻ったことを意味する。よって、陰イオン交換樹脂は、再生不良が起こっていたと考えられる。そのため、ステップＳＴ１１３において、制御部１６は第２異常報知信号を出力する。第２異常報知信号が出力された場合、陰イオン交換樹脂の一時的な再生不良があったということであり、陽イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１４や陰イオン交換樹脂用再生液供給ラインＬ１６の詰りなどの点検が必要なものと判断され得る。

第１異常報知信号や第２異常報知信号は、例えば、液晶パネル（不図示）や報知ランプ（不図示）に出力される。処理水製造装置１のユーザーは、液晶パネルの表示や報知ランプの点灯等を確認することによって、処理水製造装置１の異常を知ることができる。第１異常報知信号や第２異常報知信号は、例えば、インターネット回線や専用回線等の通信回線に出力されてもよい。処理水製造装置１のメンテナンス作業員は、通信回線を介して、処理水製造装置１の異常を知ることができる。また、異常報知準備信号は、液晶パネル（不図示）、報知ランプ（不図示）、通信回線に出力されなくてもよい、あるいは出力されてもよい。

制御部１６は、電気伝導率を測定するように電気伝導率計１４を制御し（ＳＴ１０２）、電気伝導率計１４で測定された電気伝導率の値Ｅ１が所定の電気伝導率の値Ｅ０よりも大きい値（すなわち、所定の範囲外の値）であると判断すると、シリカ濃度を測定するようにシリカ濃度センサ１５を制御する（ＳＴ１０３、ＳＴ１０４）。その後、制御部１６は、シリカ濃度センサ１５で測定されたシリカ濃度の値Ｆ１が、所定のシリカ濃度の値Ｆ０よりも大きい値（すなわち、所定の範囲外の値）であると判断すると、異常報知準備信号を出力する（ＳＴ１０５、ＳＴ１０６）。制御部１６が、このような制御（第１制御）を行うことにより、処理水製造装置１は、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力の低下が、経年劣化によるものか、あるいは再生不良によるものかを区別して判断するための準備を行うことができる。

制御部１６は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂが水処理モードである場合に、第１制御を行う。制御部１６は、シリカ濃度センサ１５がシリカ濃度を測定した後、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂを再生モードに移行する制御（第２制御）を行う（ＳＴ１１０）。制御部１６は、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂが再生モードである場合に、所定の移行条件に基づいて、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂが水処理モードに移行する制御（第３制御）を行う（ＳＴ１１１）。そのため、処理水製造装置１は、陰イオン交換樹脂のイオン交換能力の低下を監視しながら適時再生処理を行い、処理水Ｗ１３を製造し続けることができる。

制御部１６は、第１制御、第２制御及び第３制御を繰り返し行うことにより、陽イオン交換塔流路切換弁１２Ａ及び陰イオン交換塔流路切換弁１２Ｂが水処理モードと再生モードとを交互に繰り返すように制御を行い、異常報知準備信号の出力が連続して所定回数（例えば、３回）行われると、第１異常報知信号を出力する（ＳＴ１０９）。そのため、処理水製造装置１は、陰イオン交換樹脂が経年劣化によりイオン交換能力の低下を起こしていることが判断され得る。

制御部１６は、異常報知準備信号の出力が所定回数（例えば、３回）に達する前に途絶した場合（ＳＴ１０５、ＳＴ１１２）には、第２異常報知信号を出力する（ＳＴ１１３）。そのため、処理水製造装置１は、陰イオン交換樹脂が再生不良によりイオン交換能力の低下を起こしていることが判断され得る。

このように、処理水製造装置１において、異常報知準備信号、第１異常報知信号及び第２異常報知信号が使用されることにより、陰イオン交換塔１１Ｂのイオン交換能力の低下が、再生処理しても元に戻らない陰イオン交換樹脂の経年劣化によるものなのか、一時的な陰イオン交換樹脂の再生不良によるものなのかを区別して判断することができる。

次に、図４及び図５を用いて、シリカ濃度センサ１５の構造について、説明する。シリカ濃度センサ１５は、モリブデンイエロー法（モリブデン黄吸光光度法）により処理水Ｗ１３のシリカ濃度を測定する装置である。ここでは、説明の便宜上、シリカ濃度センサ１５により測定する処理水Ｗ１３を検査水Ｗ１０１として説明する。

シリカ濃度センサ１５は、測定波長の切り替えにより、低濃度のシリカ濃度と、高濃度シリカ濃度とを測定することができる。図４に示すように、シリカ濃度センサ１５は、測定セル１２０と、試薬注入部１３０と、吸光度測定部の一部を構成する光学検出部１４０と、攪拌部１５０と、センサ表示部１６０と、センサ制御部１１０と、検査水導入ラインＬ１０１と、検査水排出ラインＬ１０２と、を備える。

測定セル１２０は、シリカ濃度を測定する検査水Ｗ１０１を収容する容器である。測定セル１２０は、不透明の樹脂材料により形成されている。測定セル１２０は、その側壁に一対の光透過窓１２１，１２２が形成されている。光透過窓１２１，１２２には、透明な板材１２１ａ，１２２ａが嵌め込まれている。

検査水導入ラインＬ１０１は、測定セル１２０への検査水Ｗ１０１の導入を行うラインである。検査水導入ラインＬ１０１は、図４に示すように、測定セル１２０の光透過窓１２１，１２２よりも下方の側壁に接続されている。検査水導入ラインＬ１０１は、測定セル１２０へ検査水Ｗ１０１を導入する流路である。検査水導入ラインＬ１０１には、電磁弁１２３が設けられている。電磁弁１２３は、検査水Ｗ１０１を採取する際に用いられる弁である。電磁弁１２３の開閉は、センサ制御部１１０から出力される駆動信号により制御される。センサ制御部１１０は、制御部１６により制御される。

検査水排出ラインＬ１０２は、測定セル１２０からの検査水Ｗ１０１（試薬Ｗ１０２を含む）の排出を行うラインである。検査水排出ラインＬ１０２は、図４に示すように、測定セル１２０の光透過窓１２１，１２２よりも上方の側壁に接続されている。検査水排出ラインＬ１０２は、測定セル１２０から検査水Ｗ１０１を排出する流路である。

試薬注入部１３０は、測定セル１２０の内部へ試薬Ｗ１０２を注入する設備である。試薬注入部１３０は、試薬Ｗ１０２を内部に保持しており、所望の量の試薬Ｗ１０２を測定セル１２０の内部に吐出して供給する。試薬Ｗ１０２には、検査水Ｗ１０１に含まれるシリカと反応して、発色する呈色物質が配合されている。本実施形態では、モリブデンイエロー法によりシリカ濃度を測定しており、試薬としては、七モリブデン酸六アンモニウムおよび無機酸を含む水溶液を用いる。本実施形態に好適な一液型の試薬水溶液の組成は、本願の出願人による特許第５１６９８０９号公報に詳細に開示されているため、当該特許文献を引用して詳細な説明を省略する。

試薬注入部１３０は、試薬カートリッジ１３１と、ローラポンプ機構１３２と、を備える。試薬カートリッジ１３１は、試薬Ｗ１０２（上述した一液型の試薬水溶液）が充填された試薬パック（不図示）と、試薬パックに一端側が接続され且つ他端にノズルを有する弾性チューブとからなる注入体（不図示）とが収納された容器である。

ローラポンプ機構１３２は、図４に示すように、測定セル１２０の上方に設けられている。ローラポンプ機構１３２の上部には、カートリッジ差込口１３３が設けられている。試薬カートリッジ１３１は、カートリッジ差込口１３３に着脱自在に装着される。

ローラポンプ機構１３２は、ローラポンプ１３４を備える。ローラポンプ１３４を駆動して、試薬カートリッジ１３１に収納された注入体の弾性チューブをしごくことにより、試薬パック内の試薬Ｗ１０２をノズルから測定セル１２０に向けて注入することができる。ローラポンプ１３４の駆動は、センサ制御部１１０から出力される駆動信号により制御される。

光学検出部１４０は、試薬Ｗ１０２と共に攪拌された検査水Ｗ１０１の吸光度を測定する設備である。光学検出部１４０は、図４に示すように、第１発光素子１４１と、第２発光素子１４２と、発光基板１４３と、第１受光素子１４４と、第２受光素子１４５と、受光基板１４６と、を備える。

第１発光素子１４１及び第２発光素子１４２は、発光基板１４３に実装されている。第１発光素子１４１及び第２発光素子１４２は、測定セル１２０の光透過窓１２１に向けて光を照射する素子である。第１発光素子１４１及び第２発光素子１４２は、それぞれ発光波長の異なるＬＥＤ（発光ダイオード）により構成される。本実施形態においては、第１発光素子１４１は、低濃度のシリカ濃度を測定するために、３７５ｎｍの波長（低濃度測定波長）の光を発光可能な発光素子である。第２発光素子１４２は、高濃度のシリカ濃度を測定するために、４５０ｎｍの波長（高濃度測定波長）の光を発光可能な発光素子である。
第１発光素子１４１及び第２発光素子１４２の点灯／消灯は、センサ制御部１１０から出力される駆動信号により制御される。

第１受光素子１４４及び第２受光素子１４５は、受光基板１４６に実装されている。第１受光素子１４４及び第２受光素子１４５は、測定セル１２０の光透過窓１２２を通過した透過光を受光する素子である。第１受光素子１４４及び第２受光素子１４５は、フォトトランジスタにより構成される。第１受光素子１４４及び第２受光素子１４５は、受光した透過光量に対応した検出値信号をセンサ制御部１１０に出力する。

攪拌部１５０は、測定セル１２０の内部に収容された検査水Ｗ１０１及び試薬Ｗ１０２を攪拌する設備である。図４に示すように、攪拌部１５０は、測定セル１２０の底部に設けられている。攪拌部１５０は、攪拌子１５１と、ステータコイル１５２と、を備える。攪拌子１５１は、測定セル１２０の底部に、回転可能に配置されている。ステータコイル１５２は、測定セル１２０の周囲を囲むようにリング状に形成された電磁誘導コイルである。ステータコイル１５２に駆動電流を供給すると、電磁誘導の作用により、測定セル１２０の底部に配置された攪拌子１５１が非接触で回転する。ステータコイル１５２の動作は、センサ制御部１１０から供給される駆動電流により制御される。

センサ表示部１６０は、測定した検査水Ｗ１０１のシリカ濃度の測定値やシリカ濃度センサ１５の動作状況等を表示する装置である。センサ表示部１６０は、液晶表示パネルにより構成される。

センサ制御部１１０は、シリカ濃度センサの動作を制御する装置である。センサ制御部１１０は、制御部１６に接続され、制御部１６により制御される。センサ制御部１１０は、第１発光素子１４１、第２発光素子１４２を制御する。センサ制御部１１０は、第１受光素子１４４及び第２受光素子１４５からの出力を受信する。センサ制御部１１０は、光学検出部１４０により検出された吸光度に基づいて、検査水Ｗ１０１に含まれるシリカ成分の濃度を測定する。センサ制御部１１０は、測定した検査水Ｗ１０１のシリカ濃度の測定値をセンサ表示部１６０に表示させる。センサ制御部１１０は、後述する検量線を、測定波長毎に内部のメモリに格納している。

センサ制御部１１０は、低濃度のシリカ濃度を測定するために、吸光度測定部の一部を構成する吸光度算出部１１１と、変化量算出部１１２と、計時部１１３と、シリカ濃度検出部１１４と、を有する。

吸光度算出部１１１は、光学検出部１４０により検出された透過光量の検出値に基づいて、第１時間Ｔ１及び第２時間Ｔ２（図５参照）において、検査水Ｗ１０１の吸光度を算出する。これにより、本実施形態においては、光学検出部１４０及び吸光度算出部１１１は、試薬Ｗ１０２が添加された検査水Ｗ１０１における３７５ｎｍの吸光度を測定する。

第１時間Ｔ１は、試薬Ｗ１０２が添加された直後の時間である（図５参照）。第１時間Ｔ１は、好ましくは、検査水Ｗ１０１に試薬Ｗ１０２が添加されてから３分以内である。なお、第１時間Ｔ１は、規定量の試薬Ｗ１０２の添加を実行可能な範囲で、規定量の試薬Ｗ１０２の添加が完了された直後に近い時間が採用される。本実施形態においては、第１時間Ｔ１は、２分程度である（図５参照）。また、試薬Ｗ１０２の添加操作に要する時間が極く短時間の場合には、第１時間Ｔ１は、検査水Ｗ１０１に試薬Ｗ１０２が添加された時間と同時である０分であってもよい。

第２時間Ｔ２は、検査水Ｗ１０１と試薬Ｗ１０２との反応が終了した試薬反応終了時間である（図５参照）。第２時間Ｔ２は、検査水Ｗ１０１と試薬Ｗ１０２との呈色反応がほぼ完結し、検査水Ｗ１０１の発色が安定する時間であり、予め試験等により求められた時間であって、予めセンサ制御部１１０のメモリ（不図示）に記憶されている。本実施形態においては、第２時間Ｔ２は、試薬Ｗ１０２の添加が開始されてから、２０分程度である（図５参照）。

計時部１１３は、第２時間Ｔ２を計時する。計時部１１３により計時された第２時間Ｔ２において、吸光度算出部１１１は、検査水Ｗ１０１の吸光度を算出する。

変化量算出部１１２は、光学検出部１４０及び吸光度算出部１１１により測定される試薬Ｗ１０２が添加された検査水Ｗ１０１の吸光度について、試薬Ｗ１０２が添加されてから第１時間Ｔ１経過後の検査水Ｗ１０１の吸光度Ａ１と、試薬Ｗ１０２が添加されてから第１時間Ｔ１よりも長い第２時間Ｔ２経過後の検査水Ｗ１０１の吸光度Ａ２との変化量、すなわち差分Ａ２−Ａ１を算出する。

シリカ濃度検出部１１４は、変化量算出部１１２により算出された吸光度の変化量（差分）に基づいて、シリカ濃度を検出する。具体的には、シリカ濃度検出部１１４は、算出された吸光度の変化量（差分）を検査水Ｗ１０１の吸光度と見做し、この吸光度に対してシリカ濃度と吸光度との検量線を用いて検査水Ｗ１０１中のシリカ濃度を求める。検量線は、予めシリカ標準液を用いてシリカ濃度と吸光度との関係線として作成されており、センサ制御部１１０のメモリ（不図示）に記憶されている。本実施形態においては、メモリ（不図示）には、検査水Ｗ１０１の吸光度とシリカ濃度との検量線として、検査水Ｗ１０１と試薬Ｗ１０２との呈色反応が完結された状態で作成された検量線が記憶されている。

以上のように構成されるシリカ濃度センサは、測定波長を切り替えることより、高濃度のシリカのシリカ濃度（１０〜８０ｍｇＳｉＯ_２／Ｌ）を測定可能な高濃度レンジと、低濃度のシリカのシリカ濃度（０．１〜１ｍｇＳｉＯ_２／Ｌ）を測定可能な低濃度レンジとを、切替可能である。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明した。しかし、本発明は、上記実施形態に限定されることはなく、種々の形態で実施することができる。

上記実施形態においては、処理水製造装置１は、２床２塔式の処理水製造装置であったが、陽イオン交換塔１１Ａと陰イオン交換塔１１Ｂの間に脱炭酸塔を設けた、いわゆる２床３塔式の処理水製造装置であってもよい。

上記実施形態においては、第１測定部として電気伝導率計１４が使用されていたが、比抵抗計が使用されてもよい。比抵抗計が使用される場合、図２のステップＳＴ１０３において、制御部１６は、比抵抗計から出力される比抵抗の値と、予め設定・保持しておいた所定の比抵抗の値とを比較する。そして、制御部１６により、比抵抗計から出力される比抵抗の値が所定の比抵抗の値よりも小さい値（すなわち、所定の範囲外の値）になったと判定された場合に、処理はステップＳＴ１０４へ移行する。

上記実施形態においては、異常報知準備信号（フラグ信号）を使用して、図２及び図３のフローチャートのように第１異常報知信号や第２異常報知信号が出力されたが、これに限定されない。処理水製造装置１において、異常報知準備信号は、イオン交換能力の低下の原因を特定するための様々な用途に使用され得る。例えば、異常報知準備信号が１回又は複数回出力された時点で、作業員がイオン交換装置１１を目視等でチェックすることも可能である。

上記実施形態においては、図２及び図３のフローチャートのように第１異常報知信号や第２異常報知信号が出力された後、処理はステップＳＴ１１０へ移行していたが、これに限定されない。例えば、第１異常報知信号又は第２異常報知信号が出力された時点で、処理水製造装置１の動作を停止させることも可能である。特に、第１異常報知信号は、陰イオン交換樹脂の経年劣化の発生を意味するものであるため、処理水製造装置１の動作を停止させて、陰イオン交換樹脂の交換を行うのが望ましい。

上記実施形態においては、処理水ラインＬ１３において、シリカ濃度センサ１５は、電気伝導率計１４の下流に設けられていたが、上流に設けられていてもよい。また、シリカ濃度センサ１５は、高濃度レンジと低濃度レンジとを切換可能な構成でなくてもよい。

また、上記実施形態においては、シリカ濃度センサ１５は、第１制御において、電気伝導率計から出力された電気伝導率の値Ｅ１が所定の電気伝導率の値Ｅ０以上になった場合に、処理水Ｗ１３のシリカ濃度を測定するように制御されていたが、これに限定されない。シリカ濃度センサ１５は、第１制御において、電気伝導率計から出力された電気伝導率の値Ｅ１が所定の電気伝導率の値Ｅ０以上になった場合に、処理水Ｗ１３のシリカ濃度を測定するように制御されるとともに、例えば、定期的に処理水Ｗ１３のシリカ濃度を測定するように制御されてもよい。

１処理水製造装置
１１イオン交換装置
１１Ａ陽イオン交換塔
１１Ｂ陰イオン交換塔
１２流通手段
１４電気伝導率計（第１測定部）
１５シリカ濃度センサ（第２測定部）
１６制御部
Ｗ１１原水
Ｗ１３処理水

Claims

陽イオン交換樹脂が収容された陽イオン交換塔と、陰イオン交換樹脂が収容された陰イオン交換塔と、からなり、原水を導入することによって処理水を製造するイオン交換装置と、
前記イオン交換装置で製造された処理水の電気伝導率又は比抵抗を測定する第１測定部と、
前記イオン交換装置で製造された処理水のシリカ濃度を測定する第２測定部と、
前記第１測定部及び前記第２測定部を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、電気伝導率又は比抵抗を測定するように前記第１測定部を制御し、前記第１測定部で測定された電気伝導率又は比抵抗が所定の範囲外の値であると判断すると、シリカ濃度を測定するように前記第２測定部を制御し、前記第２測定部で測定されたシリカ濃度が所定の範囲外であると判断すると、異常報知準備信号を出力する第１制御を行う
処理水製造装置。
前記イオン交換装置に原水を導入することにより処理水を製造する水処理モードと、前記陽イオン交換塔及び前記陰イオン交換塔のそれぞれに再生液を導入することにより前記陰イオン交換樹脂及び前記陽イオン交換樹脂を再生させる再生モードと、を有する流通手段を備え、
前記制御部は、前記流通手段が前記水処理モードである場合に、前記第１制御を行い、前記第２測定部がシリカ濃度を測定した後、前記流通手段が前記再生モードに移行するように前記流通手段を制御する第２制御を行い、前記流通手段が前記再生モードである場合に、所定の移行条件に基づいて、前記流通手段が前記水処理モードに移行するように前記流通手段を制御する第３制御を行う
請求項１に記載の処理水製造装置。
前記制御部は、前記第１制御、前記第２制御及び前記第３制御を繰り返し行うことにより、前記流通手段が前記水処理モードと前記再生モードとを交互に繰り返すように前記流通手段に対して制御を行い、前記異常報知準備信号の出力が連続して所定回数行われると、第１異常報知信号を出力する
請求項２に記載の処理水製造装置。
前記制御部は、前記異常報知準備信号の出力が前記所定回数に達する前に途絶した場合には、第２異常報知信号を出力する
請求項３に記載の処理水製造装置。