JP2023034382A - water softener - Google Patents
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- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
Description
本発明は、生活水を得る軟水化装置に関するものである。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a water softening device for obtaining domestic water.
従来の弱酸性陽イオン交換樹脂を用いた軟水化装置では、食塩を使用しない陽イオン交換樹脂の再生方法として、電気分解で生成した酸性電解水により陽イオン交換樹脂を再生する方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。弱酸性陽イオン交換樹脂は、官能基の末端にプロトン(水素イオン)を有しており、原水中の硬度成分(例えば、カルシウムイオン、マグネシウムイオン)をプロトンに交換して原水を軟水化している。また、弱酸性陽イオン交換樹脂により軟水化された水は、硬度イオンの代わりにプロトンが放出されるために酸性となり、これを中和するために弱塩基性陰イオン交換樹脂と組み合わせて利用されることがある。この陰イオン交換樹脂の再生方法として、電気分解で生成したアルカリ性電解水を用いる方法が知られている。弱塩基性陰イオン交換樹脂は、弱酸性陽イオン交換樹脂により軟水化された水に含まれるプロトンと陰イオンを吸着することで軟水化された原水を中和している。
In a conventional water softening device using a weakly acidic cation exchange resin, a method of regenerating the cation exchange resin with acidic electrolyzed water generated by electrolysis is known as a method of regenerating the cation exchange resin without using salt. (See
このような従来の軟水化装置では、再生処理の際に、例えば、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生が弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生に対して先に完了すると、弱酸性陽イオン交換樹脂の再生に供されていた水素イオンが、水酸化物イオンと反応し、中和により水酸化物イオンが消費されてしまう。上記のように、一方のイオン交換樹脂の再生が先に完了すると、他方のイオン交換樹脂の再生性能が低下してしまうという課題があった。 In such a conventional water softening device, when the regeneration of the weakly acidic cation exchange resin is completed before the regeneration of the weakly basic anion exchange resin, for example, the weakly acidic cation exchange resin The hydrogen ions that have been used for regeneration react with hydroxide ions, and the hydroxide ions are consumed by neutralization. As described above, when the regeneration of one ion-exchange resin is completed first, there is a problem that the regeneration performance of the other ion-exchange resin is degraded.
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、弱酸性陽イオン交換樹脂及び弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生処理において、一方のイオン交換樹脂の再生処理が完了したことによって生じる、他方のイオン交換樹脂の再生効率の低下を抑制することが可能な軟水化装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and in the regeneration treatment of weakly acidic cation exchange resins and weakly basic anion exchange resins, the regeneration treatment of one of the ion exchange resins is completed. An object of the present invention is to provide a water softening device capable of suppressing a decrease in regeneration efficiency of an ion exchange resin.
そして、この目的を達成するために、本発明に係る軟水化装置は、軟水化槽と、中和槽と、電解槽とを備える。軟水化槽は、硬度成分を含む原水を弱酸性陽イオン交換樹脂により軟水化する。中和槽は、軟水化槽を通過した軟水を弱塩基性イオン交換樹脂により中和する。電解槽は、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生するための酸性電解水と、弱塩基性陰イオン交換樹脂を再生するためのアルカリ性電解水とを生成する。電解槽は、酸性電解水を軟水化槽へと送るための第一吐出口と、軟水化槽を通過した水を取り込むための第一取水口と、アルカリ性電解水を中和槽へと送るための第二吐出口と、中和槽を通過した水を取り込むための第二取水口とを有する。軟水化装置は、酸性電解水を、電解槽、第一吐出口、軟水化槽、及び第一取水口の順に循環流通させる酸性電解水循環流路と、アルカリ性電解水を、電解槽、第二吐出口、中和槽、及び第二取水口の順に循環流通させるアルカリ性電解水循環流路と、を有する。これにより、所期の目的を達成するものである。 In order to achieve this object, the water softening device according to the present invention comprises a water softening tank, a neutralization tank, and an electrolytic tank. The water softening tank softens raw water containing hardness components with a weakly acidic cation exchange resin. The neutralization tank neutralizes the softened water that has passed through the water softening tank with a weakly basic ion exchange resin. The electrolytic cell produces acidic electrolyzed water for regenerating the weakly acidic cation exchange resin and alkaline electrolyzed water for regenerating the weakly basic anion exchange resin. The electrolyzer has a first discharge port for sending acidic electrolyzed water to the water softening tank, a first water intake port for taking in water that has passed through the water softening tank, and a first water inlet for sending alkaline electrolyzed water to the neutralization tank. and a second water intake for taking in water that has passed through the neutralization tank. The water softening device includes an acidic electrolyzed water circulation channel that circulates the acidic electrolyzed water in the order of the electrolytic cell, the first discharge port, the water softening tank, and the first water intake, and the alkaline electrolyzed water, the electrolytic cell, the second discharge port. It has an alkaline electrolyzed water circulation channel that circulates through the outlet, the neutralization tank, and the second water intake in this order. This achieves the intended purpose.
本発明によれば、弱酸性陽イオン交換樹脂及び弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生処理において、一方のイオン交換樹脂の再生処理が完了したことによって生じる、他方のイオン交換樹脂の再生効率の低下を抑制することが可能な軟水化装置を提供することができる。 According to the present invention, in the regeneration treatment of the weakly acidic cation exchange resin and the weakly basic anion exchange resin, the regeneration efficiency of the other ion exchange resin is lowered due to the completion of the regeneration treatment of one of the ion exchange resins. It is possible to provide a water softening device capable of suppressing
本発明に係る軟水化装置は、軟水化槽と、中和槽と、電解槽とを備える。軟水化槽は、硬度成分を含む原水を弱酸性陽イオン交換樹脂により軟水化する。中和槽は、軟水化槽を通過した軟水のpHを弱塩基性イオン交換樹脂により中和する。電解槽は、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生するための酸性電解水と、弱塩基性陰イオン交換樹脂を再生するためのアルカリ性電解水とを生成する。電解槽は、酸性電解水を軟水化槽へと送るための第一吐出口と、軟水化槽を通過した水を取り込むための第一取水口と、アルカリ性電解水を中和槽へと送るための第二吐出口と、中和槽を通過した水を取り込むための第二取水口とを有する。そして、軟水化装置は、酸性電解水を、電解槽、第一吐出口、軟水化槽、及び第一取水口の順に循環流通させる酸性電解水循環流路と、アルカリ性電解水を、電解槽、第二吐出口、中和槽、及び第二取水口の順に循環流通させるアルカリ性電解水循環流路と、を有するように構成されている。 A water softening device according to the present invention includes a water softening tank, a neutralization tank, and an electrolytic tank. The water softening tank softens raw water containing hardness components with a weakly acidic cation exchange resin. The neutralization tank neutralizes the pH of the softened water that has passed through the water softening tank with a weakly basic ion exchange resin. The electrolytic cell produces acidic electrolyzed water for regenerating the weakly acidic cation exchange resin and alkaline electrolyzed water for regenerating the weakly basic anion exchange resin. The electrolyzer has a first discharge port for sending acidic electrolyzed water to the water softening tank, a first water intake port for taking in water that has passed through the water softening tank, and a first water inlet for sending alkaline electrolyzed water to the neutralization tank. and a second water intake for taking in water that has passed through the neutralization tank. The water softening device includes an acidic electrolyzed water circulation channel that circulates the acidic electrolyzed water in the order of the electrolytic cell, the first discharge port, the water softening tank, and the first water intake, and the alkaline electrolyzed water, the electrolytic cell, the second It is configured to have an alkaline electrolyzed water circulation channel that circulates in order of two discharge ports, a neutralization tank, and a second water intake port.
これにより、再生処理の際に、酸性電解水は、酸性電解水循環流路を流通し、アルカリ性電解水は、アルカリ性電解水循環流路を流通するため、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合を抑制することができる。したがって、一方のイオン交換樹脂の再生が完了した後も、酸性電解水循環流路にはpH酸性の酸性電解水が流通し、アルカリ性電解水循環流路にはpHアルカリ性のアルカリ性電解水が流通するため、他方のイオン交換樹脂の再生効率の低下を抑制することが可能となる。 As a result, acidic electrolyzed water circulates through the acidic electrolyzed water circulation channel and alkaline electrolyzed water circulates through the alkaline electrolyzed water circulation channel during the regeneration treatment, thereby suppressing mixing of the acidic electrolyzed water and the alkaline electrolyzed water. can do. Therefore, even after regeneration of one of the ion exchange resins is completed, acidic electrolyzed water with an acidic pH circulates in the acidic electrolyzed water circulation channel, and alkaline electrolyzed water with an alkaline pH circulates in the alkaline electrolyzed water circulation channel. It becomes possible to suppress the deterioration of the regeneration efficiency of the other ion exchange resin.
また、本発明に係る軟水化装置では、電解槽は、陽極が格納された陽極室と、陰極が格納された陰極室と、陽極室と陰極室の間に設けられた隔膜と、を備える構成としてもよい。電解槽は、陽極室において酸性電解水を生成し、陰極室においてアルカリ性電解水を生成することを特徴とする。こうした構成によれば、隔膜により電解槽の陽極室と陰極室が隔てられていることで、酸性電解水と、アルカリ性電解水との混合によるプロトンと水酸化物イオンの中和反応を抑制することが可能となる。そのため、弱酸性陽イオン交換樹脂及び弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生効率の低下を抑制することができる。 Further, in the water softening device according to the present invention, the electrolytic cell comprises an anode chamber containing an anode, a cathode chamber containing a cathode, and a diaphragm provided between the anode chamber and the cathode chamber. may be The electrolytic cell is characterized by producing acidic electrolyzed water in the anode compartment and producing alkaline electrolyzed water in the cathode compartment. According to this configuration, the anode chamber and the cathode chamber of the electrolytic cell are separated by the diaphragm, thereby suppressing the neutralization reaction of protons and hydroxide ions due to mixing of the acidic electrolyzed water and the alkaline electrolyzed water. becomes possible. Therefore, it is possible to suppress a decrease in regeneration efficiency of the weakly acidic cation exchange resin and the weakly basic anion exchange resin.
また、本発明に係る軟水化装置は、酸性電解水循環流路に設けられた酸性電解水循環ポンプと、アルカリ性電解水循環流路に設けられたアルカリ性電解水循環ポンプとを備える構成としてもよい。これにより、酸性電解水循環流路を流通する酸性電解水と、アルカリ性電解水循環流路を流通するアルカリ性電解水の流量を制御することが可能となる。そのため、酸性電解水循環ポンプと、アルカリ性電解水循環ポンプにより各イオン交換樹脂を再生するために一定の流量に制御することで、弱酸性陽イオン交換樹脂及び弱塩基性陰イオン交換樹脂の一定の再生性能を維持することができる。 Further, the water softening device according to the present invention may be configured to include an acidic electrolyzed water circulation pump provided in the acidic electrolyzed water circulation channel and an alkaline electrolyzed water circulation pump provided in the alkaline electrolyzed water circulation channel. This makes it possible to control the flow rate of the acidic electrolyzed water flowing through the acidic electrolyzed water circulation channel and the alkaline electrolyzed water flowing through the alkaline electrolyzed water circulation channel. Therefore, by controlling the flow rate to be constant to regenerate each ion exchange resin by the acidic electrolyzed water circulation pump and the alkaline electrolyzed water circulation pump, the constant regeneration performance of the weakly acidic cation exchange resin and the weakly basic anion exchange resin can be maintained.
また、本発明に係る軟水化装置は、酸性電解水循環流路において、軟水化槽の後段、且つ、第一取水口の前段に、酸性電解水貯水槽を備える構成としてもよい。こうした構成によれば、酸性電解水を酸性電解水貯水槽に貯めることで、酸性電解水循環流路内を流通する酸性電解水の総量を制御することが可能となる。 Further, the water softening apparatus according to the present invention may be configured to include an acidic electrolyzed water storage tank in the acidic electrolyzed water circulation flow path downstream of the water softening tank and upstream of the first water intake. According to such a configuration, by storing the acidic electrolyzed water in the acidic electrolyzed water reservoir, it is possible to control the total amount of the acidic electrolyzed water flowing through the acidic electrolyzed water circulation channel.
また、本発明に係る軟水化装置は、アルカリ性電解水循環流路において、中和槽の後段、且つ、第二取水口の前段に、アルカリ性電解水貯水槽を備える構成としてもよい。こうした構成によれば、アルカリ性電解水をアルカリ性電解水貯水槽に貯めることで、アルカリ性電解水循環流路内を流通するアルカリ性電解水の総量を制御することが可能となる。 In addition, the water softening device according to the present invention may be configured to include an alkaline electrolyzed water storage tank in the alkaline electrolyzed water circulation flow path downstream of the neutralization tank and upstream of the second water intake. According to such a configuration, by storing the alkaline electrolyzed water in the alkaline electrolyzed water storage tank, it is possible to control the total amount of the alkaline electrolyzed water flowing through the alkaline electrolyzed water circulation channel.
また、本発明に係る軟水化装置は、アルカリ性電解水循環流路において、第二吐出口の後段、且つ、中和槽の前段に設けられた、アルカリ性電解水中の固体を分離する捕捉部を備える構成としてもよい。こうした構成によれば、アルカリ性電解水を生成する際に発生する固体を分離することが可能となる。そのため、中和槽に固体が流入し溜まることを抑制し、軟水化処理時の性能低下を抑制できる。 In addition, the water softening device according to the present invention has a configuration in which a capture unit for separating solids in the alkaline electrolyzed water is provided downstream of the second discharge port and upstream of the neutralization tank in the alkaline electrolyzed water circulation flow path. may be According to such a configuration, it is possible to separate solids generated when alkaline electrolyzed water is produced. Therefore, it is possible to suppress solids from flowing into and accumulating in the neutralization tank, and to suppress deterioration in performance during water softening treatment.
また、本発明に係る軟水化装置では、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する際に、第一吐出口から吐出された酸性電解水は、下流側から軟水化槽に流通するような構成としてもよい。これにより、再生処理の際には、軟水化槽内において、より硬度成分の吸着量が少ない下流側から、電解槽の陽極室より吐出された酸性電解水が流入し、軟水化槽の再生を行う。下流側の弱酸性陽イオン交換樹脂の再生では、上流側と比較し、酸性電解水中のプロトンの消費が少ないため、酸性電解水のプロトン濃度の低減を抑制できる。そのため、下流側からの酸性電解水に含まれる硬度成分が上流側において再吸着するのを抑制することができる。したがって、軟水化槽の再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。 Further, in the water softening device according to the present invention, when regenerating the weakly acidic cation exchange resin, the acidic electrolyzed water discharged from the first discharge port may be configured to flow from the downstream side to the water softening tank. good. As a result, during the regeneration process, the acidic electrolyzed water discharged from the anode chamber of the electrolytic cell flows in from the downstream side of the water softening tank where the amount of adsorption of hardness components is smaller, and the water softening tank is regenerated. conduct. In the regeneration of the weakly acidic cation exchange resin on the downstream side, proton consumption in the acidic electrolyzed water is less than that on the upstream side, so reduction in the proton concentration of the acidic electrolyzed water can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the re-adsorption of hardness components contained in the acidic electrolyzed water from the downstream side on the upstream side. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the regeneration treatment efficiency of the water softening tank and shorten the regeneration time.
また、本発明に係る軟水化装置では、弱塩基性陰イオン交換樹脂を再生する際に、第二吐出口から吐出されたアルカリ性電解水は、下流側から中和槽に流通するような構成としてもよい。これにより、再生処理の際には、中和槽内において、より陰イオン成分の吸着量が少ない下流側から、電解槽の陰極室より吐出されたアルカリ性電解水が流入し、中和槽の再生を行う。下流側の弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生では、上流側と比較し、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンの消費が少ないため、アルカリ性電解水の水酸化物イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、下流側からのアルカリ性電解水に含まれる陰イオンが上流側において再吸着するのを抑制することができる。したがって、中和槽の再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。 Further, in the water softening device according to the present invention, when the weakly basic anion exchange resin is regenerated, the alkaline electrolyzed water discharged from the second discharge port is configured to flow from the downstream side to the neutralization tank. good too. As a result, during the regeneration process, the alkaline electrolyzed water discharged from the cathode chamber of the electrolytic cell flows into the neutralization tank from the downstream side where the amount of adsorbed anion components is smaller, and the neutralization tank is regenerated. I do. In the regeneration of the weakly basic anion exchange resin on the downstream side, the consumption of hydroxide ions in the alkaline electrolyzed water is less than that on the upstream side, so the decrease in the hydroxide ion concentration of the alkaline electrolyzed water can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the anions contained in the alkaline electrolyzed water coming from the downstream side from re-adsorbing on the upstream side. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the regeneration processing efficiency of the neutralization tank and shorten the regeneration time.
また、本発明に係る軟水化装置の軟水化槽は、第一軟水化槽と、第二軟水化槽とを有し、中和槽は、第一中和槽と、第二中和槽とを有し、原水が軟水化される際に、第一軟水化槽、第一中和槽、第二軟水化槽、及び第二中和槽の順に流通するように構成してもよい。これにより、硬度成分を含む原水は、第一軟水化槽での軟水化処理によって原水のpHの低下が進行する前に第一軟水化槽を流出し、第一中和槽において中和され、第二軟水化槽で軟水化され、第二中和槽において中和されるようになる。そのため、軟水化槽及び中和槽をそれぞれ単体で構成する場合と比較して、軟水化槽内を流通する水のpHの低下すなわち酸性化を抑制できるので、硬度成分と軟水化槽(特に第二軟水化槽)の弱酸性陽イオン交換樹脂が保持するプロトンとの交換が起こりやすくなる。したがって、軟水化性能を向上させることが可能となる。 Further, the water softening tank of the water softening apparatus according to the present invention has a first water softening tank and a second water softening tank, and the neutralization tank comprises a first neutralization tank and a second neutralization tank. , and when the raw water is softened, it may be configured to flow through the first water softening tank, the first neutralization tank, the second water softening tank, and the second neutralization tank in this order. As a result, the raw water containing hardness components flows out of the first water softening tank before the pH of the raw water decreases due to the water softening treatment in the first water softening tank, and is neutralized in the first neutralization tank, The water is softened in the second water softening tank and neutralized in the second neutralization tank. Therefore, compared with the case where the water softening tank and the neutralizing tank are configured individually, it is possible to suppress the decrease in the pH of the water flowing through the water softening tank, that is, the acidification. The exchange with protons held by the weakly acidic cation exchange resin in the water softening tank) is facilitated. Therefore, it is possible to improve the water softening performance.
また、本発明に係る軟水化装置では、弱酸性陽イオン交換樹脂を再生する再生処理の際に、電解槽の陽極室から吐出された酸性電解水は、第二軟水化槽を流通した後、第一軟水化槽を流通するように構成としてもよい。これにより、再生処理の際には、第一軟水化槽と比べて硬度成分の吸着量が少ない第二軟水化槽に、電解槽の陽極室から吐出された酸性電解水が流入し、硬度成分を含んだ酸性電解水が第二軟水化槽から第一軟水化槽へと吐出される。第二軟水化槽の弱酸性陽イオン交換樹脂の再生では、第一軟水化槽と比較し、酸性電解水中のプロトンの消費が少ないため、第一軟水化槽の再生と比べ、プロトン濃度の低減を抑制できる。そのため、プロトンを多く含有する酸性電解水が第一軟水化槽に流入し、硬度成分が第一軟水化槽において再吸着するのを抑制することができる。したがって、再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。 In addition, in the water softening device according to the present invention, during the regeneration treatment for regenerating the weakly acidic cation exchange resin, the acidic electrolyzed water discharged from the anode chamber of the electrolytic cell flows through the second water softening cell, It is good also as a structure so that a 1st water softening tank may be distribute|circulated. As a result, during the regeneration process, the acidic electrolyzed water discharged from the anode chamber of the electrolytic cell flows into the second water softening tank, which adsorbs less hardness components than the first water softening tank. is discharged from the second water softening tank to the first water softening tank. Regeneration of the weakly acidic cation exchange resin in the second water softening tank consumes less protons in the acidic electrolyzed water than in the first water softening tank, so the proton concentration is reduced compared to regeneration in the first water softening tank can be suppressed. Therefore, it is possible to suppress the acidic electrolyzed water containing a large amount of protons from flowing into the first water softening tank and the re-adsorption of the hardness component in the first water softening tank. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the regeneration processing efficiency and shorten the regeneration time.
また、本発明に係る軟水化装置では、弱塩基性陰イオン交換樹脂を再生する再生処理の際に、電解槽の陰極室から吐出されたアルカリ性電解水は、第二中和槽を流通した後、第一中和槽を流通するように構成としてもよい。これにより、再生処理の際には、第一中和槽と比べて陰イオンの吸着量が少ない第二中和槽に、電解槽の陰極室から吐出されたアルカリ性電解水が流入し、陰イオンを含んだアルカリ性電解水が第二中和槽から第一中和槽へと吐出される。第二中和槽の弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生では、第一中和槽と比較し、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンの消費が少ないため、第一中和槽の再生と比べ、水酸化物イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、水酸化物イオンを多く含有するアルカリ性電解水が第一中和槽に流入し、陰イオンが第一中和槽において再吸着するのを抑制することができる。したがって、再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。 Further, in the water softening device according to the present invention, during the regeneration treatment for regenerating the weakly basic anion exchange resin, the alkaline electrolyzed water discharged from the cathode chamber of the electrolytic cell is , may be configured to flow through the first neutralization tank. As a result, during the regeneration treatment, the alkaline electrolyzed water discharged from the cathode chamber of the electrolytic cell flows into the second neutralization tank, which has a smaller amount of anions adsorbed than the first neutralization tank, and anions are is discharged from the second neutralization tank to the first neutralization tank. Compared to the first neutralization tank, the regeneration of the weakly basic anion exchange resin in the second neutralization tank consumes less hydroxide ions in the alkaline electrolyzed water. Reduction in hydroxide ion concentration can be suppressed. Therefore, alkaline electrolyzed water containing a large amount of hydroxide ions can be prevented from flowing into the first neutralization tank and re-adsorbing anions in the first neutralization tank. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the regeneration processing efficiency and shorten the regeneration time.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は、本発明を具体化した一例で合って、本発明の技術的範囲を限定するものではない。また、実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、各図中の構成要素の大きさ及び厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the following embodiments are merely examples of the present invention, and do not limit the technical scope of the present invention. Also, each drawing described in the embodiment is a schematic drawing, and the ratios of sizes and thicknesses of components in each drawing do not necessarily reflect the actual dimensional ratios.
(実施の形態1)
図1を参照して、本発明の実施の形態1に係る軟水化装置1について説明する。図1は、本発明の実施の形態1に係る軟水化装置1の構成を示す概念図である。なお、図1では、軟水化装置1の各要素を概念的に示している。
(Embodiment 1)
A
(全体構成)
軟水化装置1は、外部から供給される硬度成分を含む市水(硬度成分を含む原水)を、生活水として使用可能な中性の軟水として生成する装置である。具体的には、図1に示すように、軟水化装置1は、外部からの原水の流入口2と、軟水化槽3と、中和槽4と、処理後の軟水の取水口5と、再生装置6とを備えている。軟水化槽3は、第一軟水化槽3aと、第二軟水化槽3bとを含んで構成される。中和槽4は、第一中和槽4aと、第二中和槽4bとを含んで構成される。また、再生装置6は、電解槽9と、酸性電解水貯水槽19と、酸性電解水循環ポンプ23と、アルカリ性電解水貯水槽21と、アルカリ性電解水循環ポンプ24と、捕捉部25とを含んで構成される。また、軟水化装置1は、複数の開閉弁(開閉弁51~開閉弁55、開閉弁61~開閉弁66、開閉弁71、及び、開閉弁72)と、制御部26とを含んで構成される。
(overall structure)
The
流入口2は、市水(硬度成分を含む原水)に接続されている。流入口2は、市水(硬度成分を含む原水)を装置内に導入する開口である。
The
取水口5は、軟水化槽3及び中和槽4により処理された中性の軟水を装置外へ排出するための開口である。すなわち、軟水化装置1は、市水の圧力で取水口5から軟水化処理後の水を取り出すことができるものである。
The
流入口2から取水口5までは、流路30、流路31、流路32、流路33、及び流路34によって接続されている。流路30は、流入口2から第一軟水化槽3aまでを接続する流路である。流路31は、第一軟水化槽3aから第一中和槽4aまでを接続する流路である。流路32は、第一中和槽4aから第二軟水化槽3bまでを接続する流路である。流路33は、第二軟水化槽3bから第二中和槽4bまでを接続する流路である。流路34は、第二中和槽4bから取水口5までを接続する流路である。
The
言い換えると、流路30は、硬度成分を含む原水を流入口2から第一軟水化槽3aへ導く流路である。また、流路31は、第一軟水化槽3aで軟水化された水を第一中和槽4aに導く流路である。流路32は、第一中和槽4aで中和された水を第二軟水化槽3bに導く流路である。流路33は、第二軟水化槽3bにより軟水化された水を第二中和槽4bに導く流路である。流路34は、第二中和槽4bにより中和された水(軟水)を取水口5へ導く流路である。
In other words, the
つまり、軟水化装置1では、軟水化処理において、外部から供給される市水が、流入口2、流路30、第一軟水化槽3a、流路31、第一中和槽4a、流路32、第二軟水化槽3b、流路33、第二中和槽4b、流路34、及び取水口5の順に流通して、中性の軟水として排出される。
That is, in the
(軟水化槽及び中和槽)
軟水化槽3は、例えば円筒状の容器に弱酸性陽イオン交換樹脂7が充填されて構成されている。また、中和槽4は、例えば円筒状の容器に弱塩基性陰イオン交換樹脂8が充填されて構成されている。
(Water softening tank and neutralization tank)
The
軟水化槽3は、第一軟水化槽3aと第二軟水化槽3bとを含んで構成される。第一軟水化槽3aは、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aが充填されて構成されている。第二軟水化槽3bは、第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bが充填されて構成されている。また、第一軟水化槽3aと第二軟水化槽3bとは、同一の流路長、流路断面積、及び同体積の弱酸性陽イオン交換樹脂7を有している。なお、以下では、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7a及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bに関しては、特に両者を区別する必要がない場合には、弱酸性陽イオン交換樹脂7として説明する。
The
また、中和槽4は、第一中和槽4aと第二中和槽4bとを含んで構成される。第一中和槽4aは、例えば円筒状の容器に第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8aが充填されて構成されている。また、第二中和槽4bは、第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bが充填されて構成されている。また、第一中和槽4aと第二中和槽4bとは、同一の流路長、流路断面積、及び同体積の弱塩基性陰イオン交換樹脂8を有している。なお、以下では、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8a及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bに関しては、特に両者を区別する必要がない場合には、弱塩基性陰イオン交換樹脂8として説明する。
Moreover, the
ここで、弱酸性陽イオン交換樹脂7としては、特に制限はなく、汎用的なものを使用することができ、例えば、カルボキシル基(-COOH)を交換基とするものが挙げられる。また、カルボキシル基の対イオンであるプロトン(H+)が、金属イオン、アンモニウムイオン(NH4+)等の陽イオンとなっているものでもよい。
Here, the weakly acidic
また、弱塩基性陰イオン交換樹脂8としては、特に制限はなく、汎用的なものを使用することができ、例えば、遊離塩基型となっているものが挙げられる。
Also, the weakly basic
軟水化槽3は、弱酸性陽イオン交換樹脂7の作用により、硬度成分を含む原水を軟水化する。より詳細には、軟水化槽3は、官能基の末端にプロトンを有する弱酸性陽イオン交換樹脂7を備えている。軟水化槽3は、流通する水(原水)に含まれる硬度成分である陽イオン(カルシウムイオン、マグネシウムイオン)を水素イオンと交換するため、原水の硬度が下がり、原水を軟水化することができる。また、弱酸性陽イオン交換樹脂7の官能基の末端がプロトンであるため、後述する再生処理において、酸性電解水を用いて弱酸性陽イオン交換樹脂7の再生を行うことができる。この際、弱酸性陽イオン交換樹脂7からは、軟水化処理の際に取り込んだ硬度成分である陽イオンが放出される。
The
より詳細には、第一軟水化槽3aでは、流路30から硬度成分を含む原水が通水され、内部に充填された第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aを通過することで、硬度成分を含む原水の軟水化を行い、軟水化された水を、流路31を介して第一中和槽4aへ通水させる。但し、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aにより軟水化された水は、硬度成分と交換されて流出したプロトンを多く含み、pHが低い酸性水となっている。ここで、硬度成分として永久硬度成分(例えば、硫酸カルシウム等の硫酸塩もしくは塩化マグネシウム等の塩化物)を多く含有する水は、軟水化を行う際、一時硬度成分(例えば、炭酸カルシウム等の炭酸塩)を多く含有する水よりpHが低下しやすい。pHが低下した状態では軟水化が進行しにくくなるため、第一軟水化槽3aを流通した水を、第一中和槽4aへ通水させ、中和を行う。
More specifically, in the first
一方、第二軟水化槽3bでは、流路32から中和された中性水が通水され、内部に充填された第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bを通過する。これにより、第一軟水化槽3aで除去できなかった硬度成分が、第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bの有するプロトンと交換される。そのため、第二軟水化槽3bに流入した水の軟水化が行われる。但し、第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bで軟水化された水は、硬度成分と交換されて流出したプロトンを含むため、酸性水となっている。
On the other hand, in the second
中和槽4は、弱塩基性陰イオン交換樹脂8の作用により、軟水化槽3から出てきたプロトンを含む軟水(酸性化した軟水)のpHを中和し、中性の軟水に変換するものである。より詳細には、中和槽4は、弱塩基性陰イオン交換樹脂8を備えており、軟水化槽3からの軟水に含まれるプロトンを陰イオンとともに吸着するため、軟水のpHが上がり、中性の軟水とすることができる。また、弱塩基性陰イオン交換樹脂8は、後述する再生処理において、アルカリ性電解水を用いて再生を行うことができる。
The
より詳細には、第一中和槽4aでは、流路31からプロトンを含む軟水化された水が通水され、内部に充填された第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8aを流通することで、第一軟水化槽3aから流出した酸性化した水を中和し、中性水として流路32を介し、第二軟水化槽3bへ流入させる。つまり、第一中和槽4aは、第一軟水化槽3aから流出した酸性水であり、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aから放出されたプロトンを含む酸性水の中和を行うことにより、第一中和槽4aを流通した水を、pHが中性であるために軟水化処理しやすい水として第二軟水化槽3bに送出する。
More specifically, in the
一方、第二中和槽4bでは、流路33からプロトンを含む軟水が通水され、内部に充填された第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bを流通することで、第二軟水化槽3bから出てきた酸性化した軟水を中和し、中性の軟水として流路34を通して外部へ通水させる。つまり、第二中和槽4bは、第二軟水化槽3bから流出した酸性水であり、第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bから放出された水素イオンを含む酸性水の中和を行うことにより、生活用水として利用可能な軟水を取水口5へ放出する。
On the other hand, in the
(再生装置)
再生装置6は、軟水化槽3の弱酸性陽イオン交換樹脂7を再生させ、且つ、中和槽4の弱塩基性陰イオン交換樹脂8を再生させる機器である。具体的には、再生装置6は、上述した通り、電解槽9と、酸性電解水貯水槽19と、酸性電解水循環ポンプ23と、アルカリ性電解水貯水槽21と、アルカリ性電解水循環ポンプ24と、捕捉部25とを含んで構成される。そして、再生装置6は、流入口2から取水口5までの流路33、流路30、流路34、及び流路31に対して、第一供給流路41、第一回収流路43、第二供給流路45、及び第二回収流路47がそれぞれ接続されている。また、第一バイパス流路42によって、流路31及び流路32が接続されている。また、第二バイパス流路46によって、流路32及び流路33が接続されている。そして、各流路は、後述する酸性電解水循環流路40と、アルカリ性電解水循環流路44を構成している。ここで、第一供給流路41は、電解槽9から第二軟水化槽3bへ酸性電解水を供給する流路である。第一バイパス流路42は、第二軟水化槽3bを流通した酸性電解水を、第一中和槽4aをバイパスして第一軟水化槽3aに供給する流路である。第一回収流路43は、軟水化槽3の再生処理によって軟水化槽3から流出した硬度成分を含む酸性電解水を、酸性電解水貯水槽19へ回収する流路である。第二供給流路45は、電解槽9から第二中和槽4bへアルカリ性電解水を供給する流路である。第二バイパス流路46は、第二中和槽4bを流通したアルカリ性電解水を、第二軟水化槽3bをバイパスして第一中和槽4aに供給する流路である。第二回収流路47は、第一中和槽4aを通過したアルカリ性電解水をアルカリ性電解水貯水槽21へ回収する流路である。送水流路48は、酸性電解水循環ポンプ23を用いて、酸性電解水貯水槽19に貯められた酸性電解水を電解槽9の陽極室14へと供給する流路である。送水流路49は、アルカリ性電解水循環ポンプ24を用いて、アルカリ性電解水貯水槽21に貯められたアルカリ性電解水を電解槽9の陰極室18へと供給する流路である。
(playback device)
The
(電解槽)
電解槽9は、隔膜10、陽極室14、及び陰極室18を備える。電解槽9は、内部に設けられた隔膜10により、陽極室14と陰極室18とに隔てられている。
(Electrolyzer)
The
隔膜10は、フッ素系の多孔質膜であり、電気分解により陽極室14で生成される酸性電解水と陰極室18で生成されるアルカリ性電解水とが混合することを抑制する。これにより、酸性電解水中の水素イオン及びアルカリ性電解水中の水酸化物イオンが中和反応により消費されることが抑制できるため、弱酸性陽イオン交換樹脂7及び弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生効率低下を抑制できる。また、一方のイオン交換樹脂の再生が先に終わった場合の他方のイオン交換樹脂の再生効率低下についても抑制することができる。具体的には、隔膜10がない場合、酸性電解水とアルカリ性電解水とが混合しやすい環境となる。すると、例えば、弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生に対して、弱酸性陽イオン交換樹脂7の再生が先に完了すると、弱酸性陽イオン交換樹脂7の再生に供されていた酸性電解水中の水素イオンが、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンと反応し、中和により水酸化物イオンが消費されてしまう。つまり、隔膜10を有さない場合には、一方のイオン交換樹脂の再生が先に完了すると、他方のイオン交換樹脂の再生効率が低下しやすい。しかし、隔膜10により、電解槽9の内部を陽極室14と陰極室18とに隔てることで、一方のイオン交換樹脂の再生が完了した場合においても、他方のイオン交換樹脂の再生に供される電解水との混合を抑制可能となる。したがって、隔膜10により、一方のイオン交換樹脂の再生が先に終わった場合の他方のイオン交換樹脂の再生効率低下についても抑制可能となる。なお、隔膜10に用いる多孔質膜として、フッ素系の他に、炭化水素系の多孔質膜等、一般的に用いられる多孔質膜を用いてもよいが、フッ素系の多孔質膜は耐久性に優れるため、軟水化装置1では、フッ素系の多孔質膜を用いている。
The
陽極室14は、陽極11、第一取水口12、及び第一吐出口13を備える。陽極11は、水を電気分解することにより水素イオンを生成する。陽極11としては、例えば白金電極を用いることができる。第一取水口12は、酸性電解水貯水槽19に貯められた酸性電解水を、送水流路48を通して陽極室14に導入する開口である。第一吐出口13は、陽極11で生成された水素イオンを含む酸性電解水を、第一供給流路41を通して軟水化槽3へ供給する開口である。電解槽9から軟水化槽3へと供給された酸性電解水は弱酸性陽イオン交換樹脂7の再生に使用される。陰極室18は、陰極15、第二取水口16、及び第二吐出口17を備える。陰極15は、水を電気分解することにより水酸化物イオンを生成する。陰極15としては、例えば白金電極を用いることができる。第二取水口16は、アルカリ性電解水貯水槽21に貯められたアルカリ性電解水を、送水流路49を通して陰極室18に導入する開口である。第二吐出口17は、陰極15で生成された水酸化物イオンを含むアルカリ性電解水を、第二供給流路45を通して中和槽4へ供給する開口である。電解槽9から中和槽4へと供給されたアルカリ性電解水は弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生に使用される。
なお、電解槽9は、後述する制御部26によって、陽極11及び陰極15への通電状態を制御できるように構成されている。
In addition, the
(酸性電解水貯水槽及びアルカリ性電解水貯水槽)
酸性電解水貯水槽19は、空気抜き弁20を備えたタンクまたは容器である。酸性電解水貯水槽19は、弱酸性陽イオン交換樹脂7を再生する際に酸性電解水循環流路40(図2参照)内を流通させる水を確保し、貯留するものである。空気抜き弁20は、酸性電解水に含まれる気体を抜き、酸性電解水循環流路40内に気体が溜まらないようにするものである。アルカリ性電解水貯水槽21は、空気抜き弁22を備えたタンクまたは容器である。
(Acidic Electrolyzed Water Storage Tank and Alkaline Electrolyzed Water Storage Tank)
The acidic
酸性電解水貯水槽19に酸性電解水を貯めることで、酸性電解水循環流路40内を流通する酸性電解水の総量を制御することが可能となる。例えば、酸性電解水貯水槽19の容積を大きくすることにより、酸性電解水循環流路40内のイオンの量が一定の場合に、酸性電解水循環流路40内のイオン濃度を低下させることができる。硬度成分等の陽イオン濃度の低下により、弱酸性陽イオン交換樹脂7での反応の平衡は、再生反応(弱酸性陽イオン交換樹脂7から硬度成分が脱離し、水素イオンが吸着する反応)側に傾くため、再生効率を高めることが可能となる。また、酸性電解水貯水槽19の容積を小さくすることにより、酸性電解水循環流路40内のイオン(硬度成分等の陽イオン)の量が一定の場合に、酸性電解水循環流路40内のイオン濃度を上昇させることができる。酸性電解水のイオン濃度の上昇により、電解槽9において電気分解を行う際の溶液抵抗が小さくなる。したがって、電解槽9が印加する印加電圧を小さくすることが可能となり、消費電力を低減することが可能となる。つまり、目的に応じた容積を有する酸性電解水貯水槽19を用いることにより、軟水化装置1の性能を向上させることができる。
By storing the acidic electrolyzed water in the acidic electrolyzed
アルカリ性電解水貯水槽21は、弱塩基性陰イオン交換樹脂8を再生する際にアルカリ性電解水循環流路44(図2参照)内を流通させる水を確保し、貯留するものである。空気抜き弁22は、アルカリ性電解水に含まれる気体を抜き、アルカリ性電解水循環流路44内に気体が溜まらないようにするものである。
The alkaline electrolyzed
アルカリ性電解水貯水槽21にアルカリ性電解水を貯めることで、アルカリ性電解水循環流路44内を流通するアルカリ性電解水の総量を制御することが可能となる。例えば、アルカリ性電解水貯水槽21の容積を大きくすることにより、アルカリ性電解水循環流路44内のイオンの量が一定の場合に、アルカリ性電解水循環流路44内のイオン濃度を低下させることができる。陰イオン濃度の低下により、弱塩基性陰イオン交換樹脂8での反応の平衡は、再生反応側に傾くため、再生効率を高めることが可能となる。また、アルカリ性電解水貯水槽21の容積を小さくすることにより、アルカリ性電解水循環流路44内のイオンの量が一定の場合に、アルカリ性電解水循環流路44内のイオン濃度を上昇させることができる。アルカリ性電解水のイオン濃度の上昇により、電解槽9において電気分解を行う際の溶液抵抗が小さくなる。したがって、電解槽9が印加する印加電圧を小さくすることが可能となり、消費電力を低減することが可能となる。つまり、目的に応じた容積を有するアルカリ性電解水貯水槽21を用いることにより、軟水化装置1の性能を向上させることができる。
By storing the alkaline electrolyzed water in the alkaline electrolyzed
(酸性電解水循環ポンプ及びアルカリ性電解水循環ポンプ)
酸性電解水循環ポンプ23は、再生装置6による再生処理の際に、酸性電解水循環流路40(図2参照)に水を流通させる機器である。酸性電解水循環ポンプ23は、酸性電解水貯水槽19と第一取水口12との間を連通接続する送水流路48に設けられている。
(Acidic electrolyzed water circulation pump and alkaline electrolyzed water circulation pump)
The acidic electrolyzed
酸性電解水循環ポンプ23により、酸性電解水循環流路40を流通する酸性電解水の流量を制御することが可能となる。例えば、電解槽9での水素イオンの生成速度が一定の場合に、酸性電解水の流量を大きくすると、水素イオン濃度が低下(pHが上昇)する。また、酸性電解水の流量を小さくすると、水素イオン濃度が上昇(pHが低下)する。つまり、酸性電解水循環ポンプ23によって、酸性電解水の流量を調整することにより、弱酸性陽イオン交換樹脂7へ供給する酸性電解水中の水素イオン濃度を調整することができる。そのため、弱酸性陽イオン交換樹脂7の状態に応じた水素イオン供給が可能となり、軟水化装置1の性能を向上させることができる。
The acidic electrolyzed
アルカリ性電解水循環ポンプ24は、再生装置6による再生処理の際に、アルカリ性電解水循環流路44(図2参照)に水を流通させる機器である。アルカリ性電解水循環ポンプ24はアルカリ性電解水貯水槽21と第二取水口16との間を連通接続する送水流路49に設けられている。また、酸性電解水循環ポンプ23、及びアルカリ性電解水循環ポンプ24は、後述する制御部26と無線又は有線により通信可能に接続されている。
The alkaline electrolyzed
アルカリ性電解水循環ポンプ24により、アルカリ性電解水循環流路44を流通するアルカリ性電解水の流量を制御することが可能となる。例えば、電解槽9での水酸化物イオンの生成速度が一定の場合に、アルカリ性電解水の流量を大きくすると、水酸化物イオン濃度が低下する。また、アルカリ性電解水の流量を小さくすると、水酸化物イオン濃度が上昇する。つまり、アルカリ性電解水循環ポンプ24によって、アルカリ性電解水の流量を調整することにより、弱塩基性陰イオン交換樹脂8へ供給するアルカリ性電解水中の水酸化物イオン濃度を調整することができる。そのため、弱塩基性陰イオン交換樹脂8の状態に応じた水酸化物イオン供給が可能となり、軟水化装置1の性能を向上させることができる。
The alkaline electrolyzed
酸性電解水循環ポンプ23及びアルカリ性電解水循環ポンプ24を一つのポンプとせず、それぞれ独立して設けることにより、弱酸性陽イオン交換樹脂7の再生に適した水素イオン供給が可能な酸性電解水の流量及び弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生に適した水酸化物イオン供給が可能なアルカリ性電解水の流量を個別に設定することが可能となる。
By providing the acidic electrolyzed
(捕捉部)
捕捉部25は、第二供給流路45において、電解槽9の後段、且つ、第二中和槽4bの前段に設けられている。
(Trapping part)
The
捕捉部25は、電解槽9から供給されるアルカリ性電解水に含まれる固体を分離する。固体とは、電解槽9の陰極室18でアルカリ性電解水水中の硬度成分と陰極15により生成される水酸化物イオンが反応して析出する反応生成物である。例えば、アルカリ性電解水に含まれる硬度成分がマグネシウムイオンの場合、水酸化マグネシウムが生じる。再生処理時に析出する固体は、除去しなければ中和槽4に溜まり、固体から硬度成分が溶出することで、軟水化処理時の軟水硬度を高くしてしまう、すなわち軟水化性能を低下させる。
The
そのため、捕捉部25で析出物の分離を行うことにより、第二中和槽4bへの析出物の流入及び堆積を抑制し、軟水化処理時の軟水化性能の低下を抑制できる。
Therefore, by separating the precipitates in the
捕捉部25は、電解槽9から供給されるアルカリ性電解水に含まれる硬度成分との反応生成物を分離可能であればその形態は問わない。例えば、カートリッジタイプのフィルター、粒状ろ材を用いたろ過層、サイクロン型の固液分離機、又は中空糸膜等を用いる形態が挙げられる。
The capturing
(開閉弁)
複数の開閉弁(開閉弁51~開閉弁55、開閉弁61~開閉弁66、開閉弁71、及び開閉弁72)は、各流路にそれぞれ設けられ、各流路において「開放」された状態と、「閉止」された状態とに切り替えられる。また、複数の開閉弁(開閉弁51~開閉弁55、開閉弁61~開閉弁66開閉弁71、及び開閉弁72)はそれぞれ、後述する制御部26と無線又は有線により通信可能に接続されている。
(Open/close valve)
A plurality of on-off valves (on-off
(制御部)
制御部26は、硬度成分を含む原水を軟水化する軟水化処理を制御する。また、制御部26は、軟水化槽3の弱酸性陽イオン交換樹脂7及び中和槽4の弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生処理を制御する。さらに、制御部26は、軟水化装置1の軟水化処理、再生処理、及び排水処理の切り替えを制御する。この際、制御部26は、陽極11、陰極15、酸性電解水循環ポンプ23、アルカリ性電解水循環ポンプ24、開閉弁51~開閉弁55、開閉弁61~開閉弁66、開閉弁71、及び、開閉弁72の動作を制御し、軟水化処理、再生処理、及び排水処理の切り替えを行い、それぞれの処理を実行させる。
(control part)
The
(酸性電解水循環流路、アルカリ性電解水循環流路)
次に、図2を参照して、軟水化装置1の再生処理の際に形成される酸性電解水循環流路40及びアルカリ性電解水循環流路44について説明する。図2は、軟水化装置1の酸性電解水循環流路40及びアルカリ性電解水循環流路44を示す構成図である。
(acidic electrolyzed water circulation channel, alkaline electrolyzed water circulation channel)
Next, with reference to FIG. 2, the acidic electrolyzed water circulation channel 40 and the alkaline electrolyzed water circulation channel 44 formed during the regeneration treatment of the
図2に示すように、軟水化装置1において、再生装置6を構成する第一取水口12及び酸性電解水貯水槽19は、送水流路48によって連通接続される。また、第二取水口16及びアルカリ性電解水貯水槽21は、送水流路49によって連通接続される。また、第一吐出口13、酸性電解水貯水槽19、第二吐出口17、及びアルカリ性電解水貯水槽21は、流入口2から取水口5までの流路33、流路30、流路34、及び流路31に対して、第一供給流路41、第一回収流路43、第二供給流路45、及び第二回収流路47がそれぞれ接続されている。また、第一バイパス流路42によって、流路31及び流路32がバイパス接続されている。また、第二バイパス流路46によって、流路32及び流路33がバイパス接続されている。そして、各流路は、後述する酸性電解水循環流路40及びアルカリ性電解水循環流路44を構成している。
As shown in FIG. 2 , in the
第一供給流路41は、第一取水口12から第二軟水化槽3bへ酸性電解水を供給する流路であり、その流路には、開閉弁63が設置されている。すなわち、軟水化装置1は、第一取水口12から酸性電解水を引き出して第二軟水化槽3bの下流側へ送水可能とする第一供給流路41を備える。
The
また、第一バイパス流路42は、第二軟水化槽3bから第一軟水化槽3aへ酸性電解水を供給する流路であり、その流路には、開閉弁65が設置されている。すなわち、軟水化装置1は、第二軟水化槽3bを流通した酸性電解水を第一軟水化槽3aの下流側へ送水可能とする第一バイパス流路42を備える。なお、第一バイパス流路42を設けることにより、第一軟水化槽3aと第二軟水化槽3bとの間に存在する第一中和槽4aに酸性電解水を流通させることなく再生処理を進行させることができる。
The
また、第一回収流路43は、第一軟水化槽3aを通過した硬度成分を含む酸性電解水を酸性電解水貯水槽19へ回収する流路であり、その流路には、開閉弁61が設置されている。すなわち、軟水化装置1は、酸性電解水貯水槽19の上流側を第一軟水化槽3aの上流側に接続可能とする第一回収流路43を備える。
In addition, the
そして、送水流路48は、酸性電解水循環ポンプ23を用いて、第一取水口12より電解槽9の陽極室14へ、酸性電解水貯水槽19に貯められた酸性電解水を供給する流路であり、その流路には、開閉弁71が設置されている。すなわち、軟水化装置1は、酸性電解水貯水槽19の下流側を電解槽9に備えられた第一取水口12に接続可能とする送水流路48を備える。
The
第二供給流路45は、第二吐出口17から捕捉部25を通して第二中和槽4bへアルカリ性電解水を供給する流路であり、その流路には、開閉弁64が設置されている。すなわち、軟水化装置1は、第二吐出口17からアルカリ性電解水を引き出して第二中和槽4bの下流側へ送水可能とする第二供給流路45を備える。
The second
また、第二バイパス流路46は、第二中和槽4bから第一中和槽4aへアルカリ性電解水を供給する流路であり、その流路には、開閉弁66が設置されている。すなわち、軟水化装置1は、第二中和槽4bを流通したアルカリ性電解水を第一中和槽4aの下流側へ送水可能とする第二バイパス流路46を備える。
The
また、第二回収流路47は、第一中和槽4aを通過したアルカリ性電解水をアルカリ性電解水貯水槽21へ回収する流路であり、その流路には、開閉弁62が設置されている。すなわち、軟水化装置1は、アルカリ性電解水貯水槽21の上流側を第一中和槽4aの上流側に接続可能とする第二回収流路47を備える。
Further, the
そして、送水流路49は、アルカリ性電解水循環ポンプ24を用いて、第二取水口16より電解槽9の陰極室18へ、アルカリ性電解水貯水槽21に貯められた酸性電解水を供給する流路であり、その流路には、開閉弁72が設置されている。すなわち、軟水化装置1は、アルカリ性電解水貯水槽21の下流側を電解槽9に備えられた第二取水口16に接続可能とする送水流路49を備える。
The
酸性電解水循環流路40は、図2(白矢印)に示すように、酸性電解水循環ポンプ23によって酸性電解水貯水槽19から送出された水が、電解槽9、第二軟水化槽3b、及び第一軟水化槽3aを流通し、酸性電解水貯水槽19に戻って循環する流路である。より詳細には、酸性電解水循環流路40は、酸性電解水循環ポンプ23によって酸性電解水貯水槽19から送出された水が、送水流路48、第一取水口12、陽極室14、第一吐出口13、第一供給流路41、開閉弁63、第二軟水化槽3b、第一バイパス流路42、開閉弁65、第一軟水化槽3a、第一回収流路43、開閉弁61、酸性電解水貯水槽19の順に流通して循環する流路である。
The acidic electrolyzed water circulation flow path 40, as shown in FIG. It is a flow path that flows through the first
アルカリ性電解水循環流路44は、図2(黒矢印)に示すように、アルカリ性電解水循環ポンプ24によってアルカリ性電解水貯水槽21から送出された水が、電解槽9、第二中和槽4b、及び第一中和槽4aを流通し、アルカリ性電解水貯水槽21に戻って循環する流路である。より詳細には、アルカリ性電解水循環流路44は、アルカリ性電解水循環ポンプ24によってアルカリ性電解水貯水槽21から送出された水が、送水流路49、第二取水口16、陰極室18、第二吐出口17、第二供給流路45、捕捉部25、開閉弁64、第二中和槽4b、第二バイパス流路46、開閉弁66、第一中和槽4a、第二回収流路47、開閉弁62、アルカリ性電解水貯水槽21の順に流通して循環する流路である。
As shown in FIG. 2 (black arrow), the alkaline electrolyzed water circulation flow path 44 is configured so that the water sent from the alkaline electrolyzed
ここで、酸性電解水循環流路40及びアルカリ性電解水循環流路44において水を循環させるための各流路の状態を説明する。 Here, the state of each channel for circulating water in the acidic electrolyzed water circulation channel 40 and the alkaline electrolyzed water circulation channel 44 will be described.
流路33には、第一供給流路41の下流側、且つ、第一バイパス流路42の上流側に開閉弁54が設置されている。そして、開閉弁54を閉止して、開閉弁63を開放することで、第二軟水化槽3bの下流側に第一供給流路41が連通接続された状態となる。これにより、電解槽9の陽極室14からの酸性電解水を第二軟水化槽3bに供給できるようになる。
An on-off
流路31には、第一バイパス流路42の下流側、且つ、第二回収流路47の上流側に開閉弁52が設置されている。また、流路32には、第二バイパス流路46の下流側、且つ、第一バイパス流路42の上流側に開閉弁53が設置されている。そして、開閉弁52及び開閉弁53を閉止して、開閉弁65を開放することで、第二軟水化槽3bの上流側、且つ、第一軟水化槽3aの下流側に、第一バイパス流路42が連通接続された状態となる。これにより、第二軟水化槽3bを流通した酸性電解水を第一軟水化槽3aに供給できるようになる。
An on-off
流路30には、流入口2の下流側、且つ、第一回収流路43の上流側に開閉弁51が設置されている。そして、開閉弁51及び開閉弁52を閉止して、開閉弁61を開放することで、第一軟水化槽3aの上流側に第一回収流路43が連通接続された状態となる。これにより、軟水化装置1では、第一軟水化槽3a及び第二軟水化槽3bを流通した水(硬度成分を含む酸性電解水)を酸性電解水貯水槽19へ回収することができるようになる。
An on-off
流路34には、第二供給流路45の下流側、且つ、第二バイパス流路46の上流側に開閉弁54が設置されている。また、流路34には、取水口5の上流側、且つ、第二中和槽4bの下流側に開閉弁55が設置されている。開閉弁54及び開閉弁55を閉止して、開閉弁64を開放することで、第二中和槽4bの下流側に第二供給流路45が連通接続された状態となる。これにより、電解槽9の陰極室18からのアルカリ性電解水を第二中和槽4bに供給できるようになる。
An on-off
流路32には、第二バイパス流路46の下流側、且つ、第二軟水化槽3bの上流側に開閉弁53が設置されている。また、開閉弁52、開閉弁53及び開閉弁54を閉止して、開閉弁66を開放することで、第一中和槽4aの下流側、且つ、第二中和槽4bの上流側に、第二バイパス流路46が連通接続された状態となる。これにより、第二中和槽4bを流通したアルカリ性電解水を第一中和槽4aに供給できるようになる。
An on-off
また、開閉弁52を閉止して、開閉弁62を開放することで、第一中和槽4aの上流側に第二回収流路47が連通接続された状態となる。これにより、軟水化装置1では、第一中和槽4a及び第二中和槽4bを流通した水(陰イオンを含むアルカリ性電解水)をアルカリ性電解水貯水槽21へ回収することができるようになる。
By closing the on-off
また、送水流路48には、酸性電解水貯水槽19の下流側(酸性電解水貯水槽19と酸性電解水循環ポンプ23の間の位置)に開閉弁71が設置されている。開閉弁71を閉止することにより、酸性電解水貯水槽19に水を貯留することができる。一方、開閉弁71を開放することにより、送水流路48へ水を供給することができる。
In addition, an on-off
また、送水流路49には、アルカリ性電解水貯水槽21の下流側(アルカリ性電解水貯水槽21とアルカリ性電解水循環ポンプ24の間の位置)に開閉弁72が設置されている。開閉弁72を閉止することにより、アルカリ性電解水貯水槽21に水を貯留することができる。一方、開閉弁72を開放することにより、送水流路49へ水を供給することができる。
In addition, an on-off valve 72 is installed in the
また、開閉弁51及び開閉弁55を閉止することによって、酸性電解水循環流路40、アルカリ性電解水循環流路44への水の循環を開始することができる一方、開閉弁51及び開閉弁55を開放することによって、酸性電解水循環流路40、アルカリ性電解水循環流路44への水の循環を停止することができる。
Further, by closing the on-off
(軟水化処理及び再生処理)
次に、図3を参照して、再生処理を起点とした軟水化装置1の軟水化処理、再生処理、及び排水処理について説明する。図3は、軟水化装置1の動作時の状態を示す図である。
(Water softening treatment and regeneration treatment)
Next, with reference to FIG. 3, the water softening process, the regeneration process, and the waste water treatment of the
軟水化処理、再生処理、及び排水処理では、制御部26は、図3に示すように、開閉弁51~開閉弁55、開閉弁61~開閉弁66、開閉弁71、開閉弁72、陽極11、陰極15、酸性電解水循環ポンプ23、及び、アルカリ性電解水循環ポンプ24を切り替えてそれぞれの流通状態及び動作状態となるように制御する。なお、制御部26は、プロセッサ及びメモリを有するコンピュータシステムを有している。そして、プロセッサがメモリに格納されているプログラムを実行することにより、コンピュータシステムが制御部として機能する。プロセッサが実行するプログラムは、ここではコンピュータシステムのメモリに予め記録されているとしたが、メモリカード等の非一時的な記録媒体に記録されて提供されてもよいし、インターネット等の電気通信回線を通じて提供されてもよい。
In the water softening treatment, regeneration treatment, and drainage treatment, the
ここで、図3中の「ON」は、該当の開閉弁が「開放」した状態、陽極11及び陰極15が通電している状態、並びに、酸性電解水循環ポンプ23及びアルカリ性電解水循環ポンプ24が動作している状態をそれぞれ示す。空欄は、該当の開閉弁が「閉止」した状態、陽極11及び陰極15が通電していない状態、並びに、酸性電解水循環ポンプ23及びアルカリ性電解水循環ポンプ24が停止している状態をそれぞれ示す。
Here, "ON" in FIG. 3 indicates a state in which the corresponding on-off valve is "open", a state in which the
(再生処理)
まず、軟水化装置1の再生装置6による再生処理時の動作について、図3の「再生時」の欄を参照して順に説明する。
(regeneration processing)
First, the operation during regeneration processing by the
軟水化装置1において、弱酸性陽イオン交換樹脂7を充填した軟水化槽3は、使用を続けると陽イオン交換能力が低下または消失する。すなわち、陽イオン交換樹脂の官能基である水素イオンすべてが、硬度成分であるカルシウムイオンあるいはマグネシウムイオンと交換された後は、イオン交換ができなくなる。このような状態になると、硬度成分が処理水中に含まれるようになる。このため、軟水化装置1では、再生装置6による軟水化槽3及び中和槽4の再生処理を行う必要が生じる。
In the
再生時において、開閉弁51~開閉弁55を閉止して、開閉弁61~開閉弁66、開閉弁71、及び開閉弁72を開放すると、図2に示すように、酸性電解水循環流路40及びアルカリ性電解水循環流路44がそれぞれ形成される。
During regeneration, when the on-off
そして、陽極11、陰極15、酸性電解水循環ポンプ23、及びアルカリ性電解水循環ポンプ24を動作させると、酸性電解水貯水槽19及びアルカリ性電解水貯水槽21に貯留した水が酸性電解水循環流路40及びアルカリ性電解水循環流路44のそれぞれを循環することとなる。
When the
この際、電解槽9の陽極室14で生成した酸性電解水は、第一吐出口13から第一供給流路41を流通し第二軟水化槽3b内に送水され、内部の第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bを流通する。そして、第二軟水化槽3bを流通した酸性電解水は、第一バイパス流路42を流通し、第一軟水化槽3a内に送水され、内部の第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aを流通する。すなわち、酸性電解水を第一弱酸性陽イオン交換樹脂7a及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bに通水することで、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7a及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bに吸着されている陽イオン(硬度成分)が、酸性電解水に含まれるプロトンとイオン交換反応を起こす。これにより、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7a及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bが再生される。その後、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aを流通した酸性電解水は、陽イオンを含み、第一回収流路43へ流入する。すなわち、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7a及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bを流通した陽イオンを含む酸性電解水は、第一バイパス流路42及び第一回収流路43を介して酸性電解水貯水槽19に回収される。
At this time, the acidic electrolyzed water generated in the
このように、酸性電解水循環流路40は、酸性電解水を、原水の流入口から最も下流に位置し、硬度成分の吸着量が少ない第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bを有する第二軟水化槽3bの下流側から流通させ、上流に位置しており第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bに比べて硬度成分がより多く吸着している第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aを有する第一軟水化槽3aの下流側へと流入させるように構成される。つまり、酸性電解水循環流路40は、電解槽9から送出された酸性電解水を、第二軟水化槽3bに流通させた後、第一バイパス流路42によって第一軟水化槽3aへと送出し、第一軟水化槽3aを流通させ、酸性電解水貯水槽19に回収した後、第一取水口12から電解槽9へ流入させる流路である。また、酸性電解水循環流路40は、電解槽9から送出された酸性電解水を、第一軟水化槽3a及び第二軟水化槽3bの下流側から第一軟水化槽3a及び第二軟水化槽3bに導入し、軟水化槽3の下流側に比べて硬度成分の吸着量が多い上流側から流出させる経路を備える。なお、下流側とは、軟水化処理時の流路における下流側を指す。
In this way, the acidic electrolyzed water circulation flow path 40 is located most downstream from the inlet of the raw water, and has the second weakly acidic
また、酸性電解水循環流路40は、アルカリ性電解水循環流路44と独立した流路であることから、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合を抑制する。 Moreover, since the acidic electrolyzed water circulation channel 40 is a channel independent of the alkaline electrolyzed water circulation channel 44, mixing of the acidic electrolyzed water and the alkaline electrolyzed water is suppressed.
一方、電解槽9の陰極室18で生成したアルカリ性電解水は、第二吐出口17から第二供給流路45、捕捉部25を通って第二中和槽4b内に送水され、内部の第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bを流通する。そして、第二中和槽4bを流通したアルカリ性電解水は、第二バイパス流路46を流通し、第一中和槽4a内に送水され、内部の第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8aを流通する。すなわち、アルカリ性電解水を第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8a及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bに通水させることで、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8a及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bに吸着されている陰イオンが、アルカリ性電解水に含まれる水酸化物イオンとイオン交換反応を起こす。これにより、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8a及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bが再生される。その後、第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bを流通したアルカリ性電解水は、陰イオンを含み、第二回収流路47へ流入する。すなわち、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8a及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bを流通した陰イオンを含むアルカリ性電解水は、第二バイパス流路46及び第二回収流路47を介してアルカリ性電解水貯水槽21内に回収される。
On the other hand, the alkaline electrolyzed water generated in the
このように、アルカリ性電解水循環流路44は、アルカリ性電解水を、原水の流入口から最も下流に位置し、陰イオンの吸着量が少ない第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bを有する第二中和槽4bの下流側から流通させ、上流に位置しており第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bに比べて陰イオンがより多く吸着している第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8aを有する第一中和槽4aの下流側へと流入させるように構成した。つまり、アルカリ性電解水循環流路44は、電解槽9から送出されたアルカリ性電解水を、第二中和槽4bに流通させた後、第二バイパス流路46によって第一中和槽4aへと送出し、第一中和槽4aを流通させ、アルカリ性電解水貯水槽21に回収した後、第二取水口16から電解槽9へ流入させる流路である。また、アルカリ性電解水貯水槽21は、電解槽9から送出されたアルカリ性電解水を、第一中和槽4a及び第二中和槽4bの下流側から第一中和槽4a及び第二中和槽4bに導入し、各中和槽の下流側に比べて陰イオンの吸着量が多い上流側から流出させる経路を備える。なお、下流側とは、軟水化処理時の流路における下流側を指す。
In this way, the alkaline electrolyzed water circulation flow path 44 is located most downstream from the raw water inflow port, and has a second weakly basic
また、アルカリ性電解水循環流路44は、酸性電解水循環流路40と独立した流路であることから、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合を抑制する。 Further, since the alkaline electrolyzed water circulation channel 44 is a channel independent of the acidic electrolyzed water circulation channel 40, mixing of the acidic electrolyzed water and the alkaline electrolyzed water is suppressed.
そして、軟水化装置1では、再生処理が終了すると陽極11、陰極15、酸性電解水循環ポンプ23、及びアルカリ性電解水循環ポンプ24の動作を停止させる。なお、再生処理の終了は、再生処理開始(陽極11及び陰極15の動作開始時)から一定時間(例えば7時間)とすればよい。
Then, in the
(軟水化処理)
次に、軟水化装置1による軟水化処理時の動作について、図3の「軟水化時」の欄を参照して説明する。
(Water softening treatment)
Next, the operation of the
軟水化装置1では、図3に示すように、軟水化処理(軟水化時)において、開閉弁51~開閉弁54を開放した状態で、取水口5に設けた開閉弁55を開放する。これにより、外部から市水(硬度成分を含む原水)が軟水化槽3と中和槽4とを流通するので、軟水化装置1は、取水口5から軟水化した水(中性の軟水)を取り出すことができる。このとき、開閉弁61~開閉弁66、開閉弁71、及び開閉弁72は、いずれも閉止した状態になっている。また、陽極11、陰極15、酸性電解水循環ポンプ23、及びアルカリ性電解水循環ポンプ24の動作も停止した状態である。
In the
具体的には、図1に示すように、軟水化処理では、市水の圧力によって、供給される原水は、流入口2から流路30を通って、第一軟水化槽3aに供給される。そして、第一軟水化槽3aに供給された原水は、第一軟水化槽3a内に備えられた第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aを流通する。このとき、原水中の硬度成分である陽イオンは第一弱酸性陽イオン交換樹脂7aの作用により吸着され、プロトンが放出される(イオン交換が行われる)。そして、原水から陽イオンが除去されることで原水が軟水化される。軟水化された水は、硬度成分と交換されて流出したプロトンを多く含むため、酸性化してpHが低い酸性水となっている。軟水化された水は、さらに流路31を流通し、第一中和槽4aへ流入する。第一中和槽4aでは、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8aの作用によって、軟水化された水に含まれるプロトンが吸着される。つまり、第一軟水化槽3aにより軟水化された水からプロトンが除去されるので、低下したpHが上昇して中和される。そのため、第一軟水化槽3aにおいて軟水化した水をそのまま第二軟水化槽3bで軟水化する場合と比較して、第二軟水化槽3bでの軟水化処理が進行しやすくなる。第一中和槽4aにより中和された水は、さらに流路32を流通し、第二軟水化槽3bに流入する。第二軟水化槽3bでは、第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bの作用により、硬度成分である陽イオンが吸着され、プロトンが放出される。つまり、第二軟水化槽3bに流入した水が軟水化され、軟水となる。プロトンを含む軟水は、流路33を流通し、第二中和槽4bに流入する。第二中和槽4bでは、第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bの作用により、流入した軟水に含まれるプロトンが吸着される。つまり、軟水からプロトンが除去されるので、低下したpHが上昇し、生活用水として使用可能な中性の軟水となる。中性の軟水は、流路34を流通して取水口5から取り出すことができる。
Specifically, as shown in FIG. 1, in the water softening process, the pressure of city water causes the raw water supplied from the
そして、軟水化装置1では、制御部26で特定された時間帯になった場合もしくは軟水化処理が一定時間を超えた場合に再生処理を実行する。
Then, in the
以上のようにして、軟水化装置1では、軟水化処理及び再生処理が繰り返し実行される。
As described above, the
以上、本実施の形態1に係る軟水化装置1によれば、以下の効果を享受することができる。
As described above, according to the
(1)軟水化装置1は、軟水化槽3と、中和槽4と、電解槽9と、を備える。軟水化槽3は、硬度成分を含む原水を弱酸性陽イオン交換樹脂7により軟水化する。中和槽4は、軟水化槽3を通過した軟水のpHを弱塩基性陰イオン交換樹脂8により中和する。電解槽9は、弱酸性陽イオン交換樹脂7を再生するための酸性電解水と、弱塩基性陰イオン交換樹脂8を再生するためのアルカリ性電解水とを生成する。電解槽9は、酸性電解水を軟水化槽3へと送るための第一吐出口13と、軟水化槽3を通過した水を取り込むための第一取水口12と、アルカリ性電解水を中和槽4へと送るための第二吐出口17と、中和槽4を通過した水を取り込むための第二取水口16とを有する。そして、軟水化装置1は、酸性電解水を、電解槽9、第一吐出口13、軟水化槽3、及び第一取水口12の順に循環流通させる酸性電解水循環流路40と、アルカリ性電解水を、電解槽9、第二吐出口17、中和槽4、及び第二取水口16の順に循環流通させるアルカリ性電解水循環流路44と、を有するように構成されるようにした。
(1) The
これにより、再生処理の際に、酸性電解水は、酸性電解水循環流路40を流通し、アルカリ性電解水は、アルカリ性電解水循環流路44を流通するため、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合を抑制することができる。したがって、一方のイオン交換樹脂の再生が完了した後も、酸性電解水循環流路40にはpH酸性の酸性電解水が流通し、アルカリ性電解水循環流路44にはpHアルカリ性のアルカリ性電解水が流通するため、他方のイオン交換樹脂の再生効率の低下を抑制することが可能となる。 As a result, during the regeneration process, the acidic electrolyzed water flows through the acidic electrolyzed water circulation flow path 40 and the alkaline electrolyzed water flows through the alkaline electrolyzed water circulation flow path 44, so that the acidic electrolyzed water and the alkaline electrolyzed water are mixed. can be suppressed. Therefore, even after regeneration of one of the ion exchange resins is completed, acidic electrolyzed water with an acidic pH flows through the acidic electrolyzed water circulation passage 40, and alkaline electrolyzed water with an alkaline pH circulates through the alkaline electrolyzed water circulation passage 44. Therefore, it is possible to suppress the deterioration of the regeneration efficiency of the other ion exchange resin.
(2)軟水化装置1では、電解槽9は、陽極11が格納された陽極室14と、陰極15が格納された陰極室18と、陽極室14と陰極室18の間に設けられた隔膜10と、を有して構成される。そして、電解槽9は、陽極室14において酸性電解水を生成し、陰極室18においてアルカリ性電解水を生成するようにした。
(2) In the
こうした構成によれば、隔膜10により電解槽9の陽極室14と陰極室18とが隔てられているため、酸性電解水とアルカリ性電解水との混合によるプロトンと水酸化物イオンの中和反応を抑制することが可能となる。そのため、弱酸性陽イオン交換樹脂7及び弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生性能低下を抑制することができる。
According to such a configuration, since the
(3)軟水化装置1は、酸性電解水循環流路40に設けられた酸性電解水循環ポンプ23と、アルカリ性電解水循環流路44に設けられたアルカリ性電解水循環ポンプ24と、を備えるように構成された。
(3) The
こうした構成によれば、酸性電解水循環流路40における酸性電解水の流量と、アルカリ性電解水循環流路44におけるアルカリ性電解水の流量を制御することが可能となる。再生処理の際に、酸性電解水の流量は弱酸性陽イオン交換樹脂7の再生性能、アルカリ性電解水の流量は弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生性能に影響を及ぼす。したがって、酸性電解水循環流路40における酸性電解水の流量を酸性電解水循環ポンプ23、アルカリ性電解水循環流路44におけるアルカリ性電解水の流量をアルカリ性電解水循環ポンプ24、を用いて一定に制御することにより、弱酸性陽イオン交換樹脂及び弱塩基性陰イオン交換樹脂の再生性能を一定の再生性能に維持することが可能となる。
According to such a configuration, it is possible to control the flow rate of the acidic electrolyzed water in the acidic electrolyzed water circulation passage 40 and the flow rate of the alkaline electrolyzed water in the alkaline electrolyzed water circulation passage 44 . During the regeneration treatment, the flow rate of the acidic electrolyzed water affects the regeneration performance of the weakly acidic
(4)軟水化装置1は、酸性電解水循環流路40において、軟水化槽3の後段、且つ、第一取水口12の前段に設けられた酸性電解水貯水槽19を備えるように構成された。
(4) The
こうした構成によれば、酸性電解水を酸性電解水貯水槽19に貯めることで、酸性電解水循環流路40内を流通する酸性電解水の総量を制御することが可能となる。
According to such a configuration, by storing the acidic electrolyzed water in the acidic electrolyzed
(5)軟水化装置1は、アルカリ性電解水循環流路44において、中和槽4の後段、且つ、第二取水口16の前段に設けられたアルカリ性電解水貯水槽21を備えるように構成された。
(5) The
こうした構成によれば、アルカリ性電解水をアルカリ性電解水貯水槽21に貯めることで、アルカリ性電解水循環流路44内を流通するアルカリ性電解水の総量を制御することが可能となる。
According to such a configuration, by storing the alkaline electrolyzed water in the alkaline electrolyzed
(6)軟水化装置1は、アルカリ性電解水循環流路44において、第二吐出口17の後段、且つ、中和槽4の前段に設けられた、アルカリ性電解水中の固体を分離する捕捉部25を備えるように構成された。
(6) The
こうした構成によれば、アルカリ性電解水を生成する際に発生する固体を分離することが可能となる。再生処理時には、アルカリ性電解水中の硬度成分と電解槽9の陰極15により生成される水酸化物イオンとが反応して固体(水酸化マグネシウム等)が析出することがある。このアルカリ性電解水に含まれる硬度成分由来の固体は、除去しなければ中和槽4に溜まり、固体から硬度成分が溶出することで、軟水化処理時の軟水硬度を高くしてしまう、すなわち軟水化性能を低下させる。そのため、捕捉部25を備える構成とすることで、アルカリ性電解水を生成する際に発生する固体を中和槽4前段で分離することができ、中和槽4への固体の流入及び堆積を抑制し、軟水化処理時の性能低下を抑制できる。
According to such a configuration, it is possible to separate solids generated when alkaline electrolyzed water is produced. During the regeneration process, hardness components in the alkaline electrolyzed water react with hydroxide ions generated by the
(7)軟水化装置1では、弱酸性陽イオン交換樹脂7を再生する際に、第一吐出口13から吐出された酸性電解水は、下流側から軟水化槽3に流通する。
(7) In the
こうした構成によれば、再生処理の際には、軟水化槽3内において、より硬度成分の吸着量が少ない下流側から、電解槽9の陽極室14より吐出された酸性電解水が流入し、軟水化槽3の再生を行う。下流側の弱酸性陽イオン交換樹脂7の再生では、上流側と比較し、酸性電解水中の水素イオンの消費が少ないため、酸性電解水の水素イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、下流側からの酸性電解水に含まれる硬度成分が上流側において再吸着するのを抑制することができる。したがって、軟水化槽3の再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。
According to such a configuration, during the regeneration process, the acidic electrolyzed water discharged from the
(8)軟水化装置1では、弱塩基性陰イオン交換樹脂8を再生する際に、第二吐出口17から吐出されたアルカリ性電解水は、下流側から中和槽4に流通する。
(8) In the
こうした構成によれば、再生処理の際には、中和槽4内において、より陰イオン成分の吸着量が少ない下流側から、電解槽9の陰極室18より吐出されたアルカリ性電解水が流入し、中和槽4の再生を行う。下流側の弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生では、上流側と比較し、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンの消費が少ないため、アルカリ性電解水の水酸化物イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、下流側からのアルカリ性電解水に含まれる陰イオンが上流側において再吸着するのを抑制することができる。したがって、中和槽4の再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。
According to this configuration, during the regeneration process, the alkaline electrolyzed water discharged from the
(9)軟水化装置1の軟水化槽3は、第一軟水化槽3aと、第二軟水化槽3bとを有し、中和槽4は、第一中和槽4aと、第二中和槽4bとを有し、原水が軟水化される際に、第一軟水化槽3a、第一中和槽4a、第二軟水化槽3b、及び第二中和槽4bの順に流通するように構成された。
(9) The
こうした構成によれば、硬度成分を含む原水は、第一軟水化槽3aでの軟水化処理によって原水のpHの低下が進行する前に第一軟水化槽3aを流出し、第一中和槽4aにおいて中和され、第二軟水化槽3bで軟水化され、第二中和槽4bにおいて中和されるようになる。そのため、軟水化槽3及び中和槽4をそれぞれ単体で構成する場合と比較して、軟水化槽3内を流通する水のpHの低下すなわち酸性化を抑制できるので、硬度成分と軟水化槽3(特に第二軟水化槽3b)の弱酸性陽イオン交換樹脂が保持するプロトンとの交換が起こりやすくなる。したがって、軟水化性能を向上させることが可能となる。
According to such a configuration, the raw water containing the hardness component flows out of the first
(10)軟水化装置1では、弱酸性陽イオン交換樹脂7を再生する再生処理の際に、電解槽9の陽極室14から吐出された酸性電解水は、第二軟水化槽3bを流通した後、第一軟水化槽3aを流通する。
(10) In the
こうした構成によれば、再生処理の際には、第一軟水化槽3aと比べて硬度成分の吸着量が少ない第二軟水化槽3bに、電解槽9の陽極室14から吐出された酸性電解水が流入し、硬度成分を含んだ酸性電解水が第二軟水化槽3bから第一軟水化槽3aへと吐出される。第二軟水化槽3bの第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bの再生では、第一軟水化槽3aと比較し、酸性電解水中のプロトンの消費が少ないため、第一軟水化槽3aの再生と比べ、プロトン濃度の低減を抑制できる。そのため、プロトンを多く含有する酸性電解水が第一軟水化槽3aに流入し、硬度成分が第一軟水化槽3aにおいて再吸着するのを抑制することができる。したがって、再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。
According to this configuration, during the regeneration process, the acidic electrolysis discharged from the
(11)軟水化装置1では、弱塩基性陰イオン交換樹脂8を再生する再生処理の際に、電解槽9の陰極室18から吐出されたアルカリ性電解水は、第二中和槽4bを流通した後、第一中和槽4aを流通する。
(11) In the
こうした構成によれば、再生処理の際には、第一中和槽4aと比べて陰イオンの吸着量が少ない第二中和槽4bに、電解槽9の陰極室18から吐出されたアルカリ性電解水が流入し、陰イオンを含んだアルカリ性電解水が第二中和槽4bから第一中和槽4aへと吐出される。第二中和槽4bの第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bの再生では、第一中和槽4aと比較し、アルカリ性電解水中の水酸化物イオンの消費が少ないため、第一中和槽4aの再生と比べ、水酸化物イオン濃度の低減を抑制できる。そのため、水酸化物イオンを多く含有するアルカリ性電解水が第一中和槽4aに流入し、陰イオンが第一中和槽4aにおいて再吸着するのを抑制することができる。したがって、再生処理効率の低下を抑制でき、再生時間が短縮できる。
According to this configuration, during the regeneration process, the alkaline electrolysis discharged from the
(12)軟水化装置1では、第一軟水化槽3a及び第二軟水化槽3bとの、流路長、流路断面積、軟水化槽3に充填する樹脂の体積、及び軟水化槽3に充填する樹脂の種類がそれぞれ同じである構成とした。
(12) In the
こうした構成によれば、第一軟水化槽3a及び第二軟水化槽3bを同じ部材で構成できるため、軟水化装置1の低コスト化を行うことができる。
According to such a configuration, the first
(13)軟水化装置1では、第一中和槽4a及び第二中和槽4bとの、流路長、流路断面積、中和槽4に充填する樹脂の体積、及び中和槽4に充填する樹脂の種類がそれぞれ同じである構成とした。
(13) In the
こうした構成によれば、第一中和槽4a及び第二中和槽4bを同じ部材で構成できるため、軟水化装置1の低コスト化を行うことができる。
According to such a configuration, the
以上、本発明に関して実施の形態をもとに説明した。これらの実施の形態は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されているところである。 The present invention has been described above based on the embodiments. Those skilled in the art will understand that these embodiments are merely examples, and that various modifications can be made to combinations of each component or each treatment process, and such modifications are also within the scope of the present invention. I am where I am.
本実施の形態1に係る軟水化装置1では、軟水化槽3及び中和槽4は、それぞれ2個ずつであるとしたが、これに限られない。例えば、それぞれ1個ずつであってもよい。これにより、装置構成は簡便になる。また、例えば、それぞれ3個ずつであってもよいし、それ以上であってもよい。これにより、軟水化処理時に、軟水化と中和を交互に行う回数が増加するため、軟水化性能をさらに向上させることができる。
In the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、第一軟水化槽3a及び第二軟水化槽3bの流路長及び流路断面積はそれぞれ等しいものとしたが、この限りではない。例えば、流路長もしくは流路断面積が異なっていてもよいし、流路長及び流路断面積の双方が異なっていてもよい。このようにしても、実施の形態1と同様の効果が得られる。
In addition, in the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、第一軟水化槽3aに充填されている第一弱酸性陽イオン交換樹脂7a及び第二軟水化槽3bに充填されている第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bの体積を等しいものとしたが、この限りではない。例えば、第一弱酸性陽イオン交換樹脂7a及び第二弱酸性陽イオン交換樹脂7bの体積がそれぞれ異なっていてもよいし、異なる種類の弱酸性陽イオン交換樹脂7を用いてもよい。これにより、軟水化性能を調整することができ、目的に応じた軟水化性能をもつ軟水化装置1が得られる。
Further, in the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、第一中和槽4a及び第二中和槽4bの流路長及び流路断面積はそれぞれ等しいものとしたが、この限りではない。例えば、流路長もしくは流路断面積が異なっていてもよいし、流路長及び流路断面積の双方が異なっていてもよいこのようにしても、実施の形態1と同様の効果が得られる。
Further, in the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、第一中和槽4aに充填されている第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8a及び第二中和槽4bに充填されている第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bの体積を等しいものとしたが、この限りではない。例えば、第一弱塩基性陰イオン交換樹脂8a及び第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bの体積がそれぞれ異なっていてもよいし、異なる種類の弱塩基性陰イオン交換樹脂8を用いてもよい。但し、第二中和槽4bに充填されている第二弱塩基性陰イオン交換樹脂8bの体積は、第二軟水化槽3bから放出された水素イオンを吸着し、第二軟水化槽3bから流入した酸性の軟水を中性の軟水とするのに十分な体積であればよい。これにより、軟水化性能を調整することができ、目的に応じた軟水化性能をもつ軟水化装置1が得られる。
Further, in the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、酸性電解水を第二軟水化槽3b及び第一軟水化槽3aの順に流通させたが、この限りではない。例えば、酸性電解水を第一軟水化槽3a及び第二軟水化槽3bの順に流通させるようにしてもよい。さらには、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、酸性電解水を軟水化槽3の下流側から流通させたが、上流側から流通させてもよい。このようにしても、軟水化槽3の再生処理を行うことができる。
Further, in the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、酸性電解水を第二軟水化槽3b及び第一軟水化槽3aの順に流通させたが、この限りではない。例えば、再生装置6と同等の機能を備える第一再生装置及び第二再生装置を用いてそれぞれ独立した流通経路で再生処理を行うようにしてもよい。これにより、第一軟水化槽3a及び第二軟水化槽3bの再生処理をそれぞれ独立して行うことができ、再生処理に要する時間が短縮できる。
Further, in the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、アルカリ性電解水を第二中和槽4b、第一中和槽4aの順に流通させたが、この限りではない。例えば、アルカリ性電解水を第一中和槽4a及び第二中和槽4bの順に流通させるようにしてもよい。さらには、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、酸性電解水を中和槽4の下流側から流通させたが、上流側から流通させてもよい。このようにしても、中和槽4の再生処理を行うことができる。
Further, in the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、アルカリ性電解水を第二中和槽4b及び第一中和槽4aの順に流通させたが、この限りではない。例えば、再生装置6と同等の機能を備える第一再生装置及び第二再生装置を用いてそれぞれ独立した流通経路で再生処理を行うようにしてもよい。これにより、第一中和槽4a及び第二中和槽4bの再生処理をそれぞれ独立して行うことができ、再生処理に要する時間が短縮できる。
Moreover, in the
また、本実施の形態1に係る軟水化装置1では、制御部26で特定された時間帯になった場合もしくは軟水化処理が一定時間を超えた場合に再生処理を実行するようにしたが、これに限られない。例えば、第二中和槽4bの下流側、且つ、開閉弁55の上流側に、イオン濃度検出部を設け、そのイオン濃度検出部によって、流路34を流通する軟水のイオン濃度(例えば、硬度成分濃度)を常に検出し、制御部26で特定された時間帯になった場合もしくは軟水化処理が一定時間を超えた場合だけでなく、イオン濃度が予め設定された基準値を超えた場合に再生処理を実行するようにしてもよい。これにより、第二中和槽4bを流通した後の水のイオン濃度に基づいて、再生処理の実行を判断することができる。そのため、軟水化槽3の弱酸性陽イオン交換樹脂7の状態をより正確に判断することができ、適切なタイミングでの弱酸性陽イオン交換樹脂7及び弱塩基性陰イオン交換樹脂8の再生を行うことができる。
Further, in the
本発明に係る軟水化装置は、使用場所設置型浄水装置(POU:Point of Use)あるいは建物入口設置型浄水装置(POE: Point of Entry)に適用することが可能である。 The water softener according to the present invention can be applied to a water purifier installed at a place of use (POU: Point of Use) or a water purifier installed at a building entrance (POE: Point of Entry).
1 軟水化装置
2 流入口
3 軟水化槽
3a 第一軟水化槽
3b 第二軟水化槽
4 中和槽
4a 第一中和槽
4b 第二中和槽
5 取水口
6 再生装置
7 弱酸性陽イオン交換樹脂
7a 第一弱酸性陽イオン交換樹脂
7b 第二弱酸性陽イオン交換樹脂
8 弱塩基性陰イオン交換樹脂
8a 第一弱塩基性陰イオン交換樹脂
8b 第二弱塩基性陰イオン交換樹脂
9 電解槽
10 隔膜
11 陽極
12 第一取水口
13 第一吐出口
14 陽極室
15 陰極
16 第二取水口
17 第二吐出口
18 陰極室
19 酸性電解水貯水槽
20 空気抜き弁
21 アルカリ性電解水貯水槽
22 空気抜き弁
23 酸性電解水循環ポンプ
24 アルカリ性電解水循環ポンプ
25 捕捉部
26 制御部
30 流路
31 流路
32 流路
33 流路
34 流路
40 酸性電解水循環流路
41 第一供給流路
42 第一バイパス流路
43 第一回収流路
44 アルカリ性電解水循環流路
45 第二供給流路
46 第二バイパス流路
47 第二回収流路
48 送水流路
49 送水流路
51 開閉弁
52 開閉弁
53 開閉弁
54 開閉弁
55 開閉弁
61 開閉弁
62 開閉弁
63 開閉弁
64 開閉弁
65 開閉弁
66 開閉弁
71 開閉弁
72 開閉弁
1 water softener 2 inlet 3 water softening tank 3a first water softening tank 3b second water softening tank 4 neutralization tank 4a first neutralization tank 4b second neutralization tank 5 water intake 6 regenerator 7 weakly acidic cation Exchange resin 7a First weakly acidic cation exchange resin 7b Second weakly acidic cation exchange resin 8 Weakly basic anion exchange resin 8a First weakly basic anion exchange resin 8b Second weakly basic anion exchange resin 9 Electrolysis Tank 10 Diaphragm 11 Anode 12 First water intake 13 First discharge port 14 Anode chamber 15 Cathode 16 Second water intake 17 Second discharge port 18 Cathode chamber 19 Acidic electrolyzed water reservoir 20 Air vent valve 21 Alkaline electrolyzed water reservoir 22 Air vent Valve 23 Acidic electrolyzed water circulation pump 24 Alkaline electrolyzed water circulation pump 25 Capture unit 26 Control unit 30 Channel 31 Channel 32 Channel 33 Channel 34 Channel 40 Acidic electrolyzed water circulation channel 41 First supply channel 42 First bypass channel 43 first recovery channel 44 alkaline electrolyzed water circulation channel 45 second supply channel 46 second bypass channel 47 second recovery channel 48 water supply channel 49 water supply channel 51 on-off valve 52 on-off valve 53 on-off valve 54 on-off valve 55 on-off valve 61 on-off valve 62 on-off valve 63 on-off valve 64 on-off valve 65 on-off valve 66 on-off valve 71 on-off valve 72 on-off valve
Claims (11)
前記軟水化槽を通過した軟水を弱塩基性陰イオン交換樹脂により中和する中和槽と、
前記弱酸性陽イオン交換樹脂を再生するための酸性電解水と、前記弱塩基性陰イオン交換樹脂を再生するためのアルカリ性電解水とを生成する電解槽と、
を備え、
前記電解槽は、
前記酸性電解水を前記軟水化槽へと送るための第一吐出口と、
前記軟水化槽を通過した水を取り込むための第一取水口と、
前記アルカリ性電解水を前記中和槽へと送るための第二吐出口と、
前記中和槽を通過した水を取り込むための第二取水口と、
を有し、
前記酸性電解水を、前記電解槽、前記第一吐出口、前記軟水化槽、及び前記第一取水口、の順に循環流通させる酸性電解水循環流路と、
前記アルカリ性電解水を、前記電解槽、前記第二吐出口、前記中和槽、及び前記第二取水口、の順に循環流通させるアルカリ性電解水循環流路と、
を有することを特徴とする軟水化装置。 a water softening tank for softening raw water containing hardness components with a weakly acidic cation exchange resin;
a neutralization tank for neutralizing soft water that has passed through the water softening tank with a weakly basic anion exchange resin;
an electrolytic cell for producing acidic electrolyzed water for regenerating the weakly acidic cation exchange resin and alkaline electrolyzed water for regenerating the weakly basic anion exchange resin;
with
The electrolytic cell is
a first outlet for sending the acidic electrolyzed water to the water softening tank;
a first water intake for taking in water that has passed through the water softening tank;
a second outlet for sending the alkaline electrolyzed water to the neutralization tank;
a second water intake for taking in water that has passed through the neutralization tank;
has
an acidic electrolyzed water circulation channel for circulating and circulating the acidic electrolyzed water in the order of the electrolysis tank, the first discharge port, the water softening tank, and the first water intake;
an alkaline electrolyzed water circulation channel that circulates the alkaline electrolyzed water through the electrolytic cell, the second discharge port, the neutralization cell, and the second intake port in this order;
A water softening device comprising:
陽極が格納された陽極室と、
陰極が格納された陰極室と、
前記陽極室と前記陰極室の間に設けられた隔膜と、
を有して構成され、
前記陽極室において前記酸性電解水を生成し、前記陰極室において前記アルカリ性電解水を生成することを特徴とする請求項1に記載の軟水化装置。 The electrolytic cell is
an anode chamber containing an anode;
a cathode chamber containing a cathode;
a diaphragm provided between the anode chamber and the cathode chamber;
configured with
2. The water softening device according to claim 1, wherein the acidic electrolyzed water is produced in the anode chamber, and the alkaline electrolyzed water is produced in the cathode chamber.
前記アルカリ性電解水循環流路に設けられたアルカリ性電解水循環ポンプと、
を備えることを特徴とする請求項1または2に記載の軟水化装置。 an acidic electrolyzed water circulation pump provided in the acidic electrolyzed water circulation channel;
an alkaline electrolyzed water circulation pump provided in the alkaline electrolyzed water circulation channel;
3. The water softening device according to claim 1 or 2, comprising:
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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