JP3218554B2

JP3218554B2 - イオン交換装置

Info

Publication number: JP3218554B2
Application number: JP14250695A
Authority: JP
Inventors: 剛岩塚; 和彦清水
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 2001-10-15
Anticipated expiration: 2016-10-15
Also published as: JPH08309208A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、原水を下向流で供給
し、また、再生剤を上向流で供給するイオン交換装置に
関し、更に詳しくはコンパクトで再生効率に優れたイオ
ン交換装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン交換装置は、例えば純水製造装置
として広く用いられている。この場合のイオン交換樹脂
としては強電解質イオン交換樹脂である水素イオン形の
強酸性カチオン交換樹脂と水酸化物イオン形の強塩基性
アニオン樹脂を組み合わせたものが用いられている。こ
の組み合わせのタイプには混床式と複床式がある。混床
式は同一塔内に強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニ
オン交換樹脂との混合樹脂を充填した方式で、高純度水
を製造する場合に用いられる。複床式は強酸性カチオン
交換樹脂の塔と強塩基性アニオン交換樹脂の塔を組み合
わせた方式で、混床式のものよりも純度は劣るものの、
再生剤の消費量など経済性に優れているため広く採用さ
れている。

【０００３】ところで、イオン交換樹脂はイオン交換装
置の使用により原水中の不純物イオンをイオン交換する
ことにより貫流容量に達し、そのため定期的に再生剤を
用いてイオン交換樹脂を再生する必要がある。そのた
め、上記複床式のイオン交換装置としては再生効率や経
済性に優れた複層床式イオン交換装置が広く用いられて
いる。この複層床式イオン交換装置は、一塔内に弱電解
質イオン交換樹脂層と、強電解質イオン交換樹脂層とを
備え、弱電解質イオン交換樹脂層から強電解質イオン交
換樹脂層へ原水を通水して処理水を得るように構成され
ている。

【０００４】複層床式イオン交換装置の通水方式には、
原水を上向流として通水する上向流方式と、原水を下向
流として通水する下向流方式とがある。また、その再生
方式には、通水方向と同一方向へ再生剤を流す並流再生
式と、通水方向と逆方向に再生剤を流す向流再生式とが
あるが、向流再生式の方が再生効率に優れているという
利点がある。また、通水、再生のいずれの場合にも処理
水の純度を良くするために、強電解質イオン交換樹脂層
の流動化を防止し、層内のイオン分布を極力乱さない工
夫が必要である。

【０００５】上向流通水下向流再生式の場合には、安定
した再生を行なうことができるが、通水時にイオン交換
樹脂層を押し上げて浮上したイオン交換樹脂層を形成さ
せるため、採水を中断するとイオン交換樹脂層が下降す
る際に樹脂層が流動化し、その後の処理水の純度が低下
するという課題がある。

【０００６】ところが、下向流通水上向流再生式のイオ
ン交換装置の場合には、下向流通水であるため、原水処
理は安定している反面、再生剤を上向流で流すため、イ
オン交換樹脂層の流動を防止する手段を講じる必要があ
る。再生時の流動化防止を施したイオン交換装置として
例えば図５〜図７に示したものが知られている。

【０００７】図５に示すイオン交換装置は、充填塔１
と、充填塔１の下端近傍に取り付けられた底板２と、こ
の底板２上に充填された強電解質イオン交換樹脂層３
と、この強電解質イオン交換樹脂層３と隙間４を介して
取り付けられた遮蔽板５と、この遮蔽板５上に充填され
た弱電解質イオン交換樹脂層６とを備えている。本来上
向流再生においては底板２と遮蔽板５との間に、隙間な
くイオン交換樹脂を充填した方が再生時にイオン交換樹
脂が流動しないが、強電解質イオン交換樹脂は再生され
ると、その体積が若干膨潤するため、この膨潤による体
積の増加分を見込んで予め上述の隙間を設けておく必要
がある。また、充填塔１の下端を形成する鏡板１Ａには
各樹脂層６、３による処理水を流出すると共に再生剤を
供給するノズル１Ｂが取り付けられ、また、この鏡板１
Ａと底板２との間には空間７が形成されている。また、
底板２及び遮蔽板５全面に分散した突起状のものはキャ
ップ状に形成された濾過部材８で、濾過部材８は水のみ
を通過させる複数条のスリットを有している。

【０００８】上記イオン交換装置の各イオン交換樹脂層
３、６を再生する場合には、充填塔１のノズル１Ｂから
鏡板１Ａと底板２間の空間７を介して強電解質イオン交
換樹脂層３内へ再生剤を流入し、その水圧により強電解
質イオン交換樹脂層３を層状のまま持ち上げ、殆ど流動
化させずにその上部の隙間４を詰めて遮蔽板５へ樹脂層
６を押圧して浮上したイオン交換樹脂層を形成させる。
更に、再生剤は遮蔽板５から弱電解質イオン交換樹脂層
６へ流入する。

【０００９】また、別のイオン交換装置として図６に示
すものが知られている。このイオン交換装置は、同図に
示すように、充填塔１の下端に強電解質イオン交換樹脂
層３を支承する底板２を設け、底板２内面に処理水を流
出すると共に再生剤を供給するディストリビュータ９を
設けたものである。このディストリビュータ９は、同図
に示すように、充填塔１下端近傍のノズル９Ａと、この
ノズル９Ａに接続され且つ充填塔１の中心を横切る主管
９Ｂと、この主管９Ｂと直交する複数の枝管９Ｃとを有
し、複数の枝管９Ｃと主管９Ｂは連結管９Ｄを介してそ
れぞれ連結されている。そして、枝管９Ｃには等間隔に
複数の孔９Ｅが下向き、あるいは斜め下向きに形成さ
れ、各孔９Ｅから処理水を流出する一方、再生剤を樹脂
層３に向けて供給するようにしてある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図５に
示す従来のイオン交換装置の場合には、再生時には強電
解質イオン交換樹脂層３は殆ど流動化しないが、再生後
に再生剤の置換を行う際に次のような欠点がある。即
ち、再生剤の通液終了直後には底板２と鏡板１Ａで形成
される空間７には再生剤が充満しているが、これを置換
するためにノズル１Ｂから置換水を供給すると、置換水
はノズル１Ｂの真上を上昇する傾向となり、鏡板１Ａの
外周側の再生剤が置換しにくくなり、置換水を多量に消
費すると共に、置換中において再生剤が必要以上に希釈
されるため、再生効率も低下する。

【００１１】図５に示す装置に対して図６に示す従来の
イオン交換装置の場合には、底板２の下方に空間がない
分だけ装置をコンパクト化できると共に、再生剤の置換
に関しても何等問題がないが、ディストリビュータ９の
構造が不適切であると、再生効率が悪化し、再生後の処
理水の純度が低下するという課題があった。

【００１２】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、装置をコンパクト化でき、置換水の使用量
を節約でき、再生効率が良くて再生時間を短縮できると
共に再生後の処理水の純度を低下させる虞がないイオン
交換装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、図６に示
すイオン交換装置の課題について鋭意研究し、種々の検
討を重ねた結果、次のような知見を得た。

【００１４】即ち、図６に示すイオン交換装置の場合に
は、ディストリビュータ９が底板２の真上に設置されて
いるため、再生時に各枝管９Ｃのそれぞれの複数の孔９
Ｅから図７の矢印で示したように再生剤を噴出させ、強
電解質イオン交換樹脂層３をその供給圧により徐々に押
し上げて行くと、主管９Ｂの周りで強電解質イオン交換
樹脂３Ａが多少動き廻る現象が生じる。この原因は次に
説明する通りである。

【００１５】即ち、従来のイオン交換装置の場合には主
管９Ｂの設置位置が底板２に比較的近接しているため、
強電解質イオン交換樹脂層３が押し上げられると、図７
に示すように主管９Ｂが浮上して形成される強電解質イ
オン交換樹脂層３の下面からはみ出し、遂には主管９Ｂ
がその下面から完全に露出することがある。主管９Ｂの
例え一部でも上述の樹脂層３の下面からはみ出すと、図
７に示すように主管９Ｂの周囲から再生剤が矢印Ａで示
すように流入し、再生剤が均等に流れない上、これによ
りその部分の強電解質イオン交換樹脂３Ａの流動化を促
進させる。下向流通水上向流再生方式のイオン交換装置
の場合には、再生剤が最初に接触する部分が充分に再生
されていないと、カチオン塔の場合はナトリウムリーク
の、またアニオン塔の場合はシリカリークの原因とな
り、処理水の純度を低下させてしまう。よって、下向流
通水上向流再生方式のイオン交換装置の場合には再生剤
が最初に接触する部分が流動化しないようにして再生す
ることが重要である。尚、図７では流動化している強電
解質イオン交換樹脂３Ａを模式的に粒子状に示してあ
り、殆ど流動化せず層状を保持している部分は模式的に
斜線で示してある。

【００１６】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、請求項１に記載の発明は、原水を下向流で供給し、
また、再生剤を上向流で供給するイオン交換装置におい
て、充填塔の下端に取り付けられた底板と、この底板上
に充填された強電解質イオン交換樹脂層と、この強電解
質イオン交換樹脂層へ再生剤を供給するように上記底板
上に配設された供給手段とを備え、上記供給手段は、上
記底板の上方に配設された主管と、上記底板に沿って配
設された複数の枝管とを有し、上記主管は上記再生剤の
供給により押し上げられて浮上形成される上記強電解質
イオン交換樹脂層の下面から露出しない高さに設定され
たことを特徴とするイオン交換装置を提供することによ
り上記目的を達成したものである。

【００１７】また、本発明の請求項２に記載の発明は、
原水を下向流で供給し、また、再生剤を上向流で供給す
るイオン交換装置において、充填塔の下端に取り付けら
れた底板と、この底板上に下層として充填された強電解
質イオン交換樹脂層と、この強電解質イオン交換樹脂層
の上方に取り付けられた遮蔽板上に上層として充填され
た弱電解質イオン交換樹脂層と、これらの上下層に再生
剤を供給するように上記底板上に配設された供給手段と
を備え、上記供給手段は、上記底板の上方に配設された
主管と、上記底板に沿って配設された複数の枝管とを有
し、上記主管は上記再生剤の供給により押し上げられて
浮上形成される上記強電解質イオン交換樹脂層の下面か
ら露出しない高さに設定されたことを特徴とするイオン
交換装置を提供するものである。

【００１８】また、本発明の請求項３に記載の発明は、
請求項１または請求項２に記載の発明において、上記主
管と上記底板との間隔が少なくとも４００ｍｍに設定さ
れてなることを特徴とするイオン交換装置を提供するも
のである。

【００１９】また、本発明の請求項４に記載の発明は、
請求項２に記載の発明において、上記主管と上記底板と
の間隔は、少なくとも沈整充填された上記強電解質イオ
ン交換樹脂層上面と上記遮蔽板間の隙間よりも大きく設
定されてなることを特徴とするイオン交換装置。

【００２０】また、本発明の請求項５に記載の発明は、
請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の発明におい
て、上記強電解質イオン交換樹脂層が強酸性カチオン樹
脂層または強塩基性アニオン樹脂層からなることを特徴
とするイオン交換装置を提供するものである。

【００２１】

【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、イオ
ン交換装置の強電解質イオン交換樹脂層を再生する場合
には、充填塔下端の底板上に配設された供給手段の主管
へ再生剤を所定時間だけ供給すると、再生剤は主管から
複数の枝管を介して強電解質イオン交換樹脂層内へ供給
される。そして、再生剤の供給圧力により強電解質イオ
ン交換樹脂層を徐々に押し上げ、やがて強電解質イオン
交換樹脂層が枝管から浮上し、この浮上層に再生剤が上
向きに流れることにより、この強電解質イオン交換樹脂
層は再生される。また、本発明によれば、強電解質イオ
ン交換樹脂層が最も高い位置に押し上げられても供給手
段の主管は強電解質イオン交換樹脂層の下面からはみ出
すことがないため、主管の周りの強電解質イオン交換樹
脂の流動化は殆ど起こることがなく、強電解質イオン交
換樹脂層のイオン分布を乱すことがなく、更に再生剤を
均等に供給することができる。従って、再生後の原水処
理時には処理水の純度が低下する虞がない。また、主管
が強電解質イオン交換樹脂層内にあるため、再生時に強
電解質イオン交換樹脂層の下面が安定し易く、再生剤の
通液後に行う置換操作も効果的に行うことができる。

【００２２】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、イオン交換装置の強電解質イオン交換樹脂層及び
弱電解質イオン交換樹脂層を再生する場合には、充填塔
下端の底板上に配設された供給手段の主管へ再生剤を所
定時間だけ供給すると、再生剤は主管から複数の枝管を
介して強電解質イオン交換樹脂層内へ供給される。そし
て、再生剤の供給圧力により強電解質イオン交換樹脂層
を徐々に押し上げ、やがて強電解質イオン交換樹脂層が
枝管から浮上し、この浮上層に再生剤が上向きに流れる
ことにより、この強電解質イオン交換樹脂層は再生され
る。強電解質イオン交換樹脂から流出した再生剤は更に
遮蔽板を介して弱電解質イオン交換樹脂層内へ供給さ
れ、弱電解質イオン交換樹脂も再生される。また、本発
明によれば、強電解質イオン交換樹脂層が最も高い位置
に押し上げられても供給手段の主管は強電解質イオン交
換樹脂層の下面からはみ出すことがないため、主管の周
りの強電解質イオン交換樹脂の流動化は殆ど起こること
がなく、強電解質イオン交換樹脂層のイオン分布を乱す
ことがない。従って、再生後の原水処理時には処理水の
純度が低下する虞がない。また、主管が強電解質イオン
交換樹脂層内にあるため、再生時に強電解質イオン交換
樹脂層の下面が安定し易く、再生剤の通液後に行う置換
操作も効果的に行うことができる。

【００２３】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明において、
上記主管の下端と上記底板の表面との間隔が少なくとも
４００ｍｍに設定されているため、再生剤により強電解
質イオン交換樹脂層が最も高い位置まで押し上げられて
も、主管が強電解質イオン交換樹脂層の下面からはみ出
す虞がない。

【００２４】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項２に記載の発明において、上記主管と上記
底板との間隔は、少なくとも沈整充填された上記強電解
質イオン交換樹脂層上面と上記遮蔽板間の隙間よりも大
きく設定されているため、再生剤により強電解質イオン
交換樹脂層が遮蔽板まで押し上げられても、主管の高さ
が強電解質イオン交換樹脂層の押し上げられた高さより
も高いため、主管が強電解質イオン交換樹脂層の下面か
らはみ出す虞がない。

【００２５】また、本発明の請求項５に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項４のいずれか一つに記載の発明
において、上記強電解質イオン交換樹脂層が強酸性カチ
オン交換樹脂層または強塩基性アニオン樹脂層からなる
ため、例えばカルシウムイオンやマグネシウムイオンや
ナトリウムイオンを除去する場合には強酸性カチオン交
換樹脂を用い、例えば硫酸イオンや塩化物イオンやシリ
カを除去する場合には強塩基性アニオン交換樹脂を用い
ることができる。

【００２６】

【実施例】以下、図１〜図４に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。尚、各図中、図１は本発明のイオン交
換装置の一実施例を示す模式図、図２は図１に示すイオ
ン交換装置の下部構造の一部を破断して示す斜視図、図
３は図２に示すディストリビュータによる再生時のイオ
ン交換樹脂の挙動を示す説明図、図４は図１に示すイオ
ン交換装置の実験塔により再生時における強電解質イオ
ン交換樹脂層の安定化に対するディストリビュータの主
管の高さの影響を表わす試験結果を示すグラフである。

【００２７】本実施例のイオン交換装置は、純水製造時
には原水を下向流で供給し、また、イオン交換樹脂層の
再生時には再生剤を上向流で供給するように構成されて
いる。即ち、このイオン交換装置は、図１に示すよう
に、充填塔１１の下端に取り付けられた底板１２と、こ
の底板１２上に下層として充填された強電解質イオン交
換樹脂層１３と、この強電解質イオン交換樹脂層１３の
上方に隙間１４を介して取り付けられた遮蔽板１５上に
上層として充填された弱電解質イオン交換樹脂層１６
と、これらの上下層１３、１６に再生剤を供給するよう
に底板１２上に配設された供給手段１７とを備えてい
る。この供給手段１７は、再生剤を供給すると共に、原
水の処理時には処理水を流出する流出手段としての機能
をも有している。本実施例では、再生剤の供給手段とし
ての機能に着目しているため、以下の説明では供給手段
１７を第１ディストリビュータ１７と称して説明する。
また、遮蔽板１５は水、再生剤を通し、イオン交換樹脂
を通さないように形成されている。また、上記強電解質
イオン交換樹脂層１３には例えばカルシウムイオンやマ
グネシウムイオンやナトリウムイオンを除去する場合に
は強酸性カチオン交換樹脂が用いられ、弱電解質イオン
交換樹脂層１６には弱酸性カチオン交換樹脂が用いられ
る。

【００２８】そして、弱電解質イオン交換樹脂層１６の
上方には空間１８が形成されている。この空間１８には
第２ディストリビュータ１９が配設され、更に、第２デ
ィストリビュータ１９には配管２０を介して原水を供給
する分岐管２０Ａ及び再生廃液を排出する分岐管２０Ｂ
が接続されている。各分岐管２０Ａ、２０Ｂには空気作
動バルブ等のバルブ２１Ａ、２１Ｂがそれぞれ取り付け
れられ、これらのバルブ２１Ａ、２１Ｂはコントローラ
（図示せず）からの指令信号により駆動するようにして
ある。原水を充填塔１１内へ供給する場合にはバルブ２
１Ａを開放し、バルブ２１Ｂを閉止し、また、再生時に
再生廃液を排出する場合にはバルブ２１Ｂを開放し、バ
ルブ２１Ａを閉止するようにしてある。

【００２９】一方、上記第１ディストリビュータ１７に
は配管２２を介して処理水を流出する分岐管２２Ａ及び
再生剤を供給する分岐管２２Ｂが接続されている。各分
岐管２２Ａ、２２Ｂには例えば空気作動バルブ等のバル
ブ２３Ａ、２３Ｂがそれぞれ取り付けれられ、これらの
バルブ２１Ａ、２１Ｂはコントローラ（図示せず）から
の指令信号により駆動するようにしてある。処理水を取
り出す場合にはバルブ２３Ａを開放し、バルブ２３Ｂを
閉止し、再生時に再生剤を供給する場合にはバルブ２３
Ｂを開放し、バルブ２３Ａを閉止するようにしてある。

【００３０】上記第１ディストリビュータ１７について
更に詳述する。第１ディストリビュータ１７は、図２に
拡大して示すように、充填塔１１周面の下部に取り付け
られたノズル１７Ａと、このノズル１７Ａに塔内で接続
され且つ底板１２の上方に配設された主管１７Ｂと、底
板１２に這わせて配設された複数（本実施例では６本）
の枝管１７Ｃとを有し、主管１７Ｂは再生剤の供給によ
り押し上げられる強電解質イオン交換樹脂層１３の下面
から露出しない高さに設定されている。主管１７Ｂと枝
管１７Ｃは垂直な連結管１７Ｄを介して接続されてい
る。主管１７Ｂは底板１２の直径よりやや短く形成さ
れ、底板１２に対して平行に配設されている。各枝管１
７Ｃはそれぞれ等間隔を空けて配設され、それぞれが主
管１７Ｂに直交する位置関係にある。また、各枝管１７
Ｃそれぞれには下向きあるいは斜め下向きの孔１７Ｅが
複数個設けられている。各々の枝管１７Ｃにおける各孔
１７Ｅは互いに等間隔を空けて形成されている。従っ
て、全枝管１７Ｃの孔１７Ｅから充填塔１の横断面積全
面に均等に再生剤を供給し、処理水を孔１７Ｅから万遍
無く集水するようにしてある。

【００３１】また、上記主管１７Ｂと底板１２との間
隔、即ち主管１７Ｂの底板１２からの高さｈは、少なく
とも沈整充填された強電解質イオン交換樹脂層１３上面
と遮蔽板１５間の隙間１４よりも大きく設定されている
ことが好ましい。主管１７Ｂをこのような高さに設定し
ておけば、再生時に強電解質イオン交換樹脂層１３が再
生剤によって押し上げられても、主管１７Ｂが強電解質
イオン交換樹脂層１３の下面からはみ出す虞がない。よ
り具体的には、主管１７Ｂは底板１２から少なくとも４
００ｍｍの高さに配置されていることが好ましい。即
ち、隙間１４の幅は、通常、強電解質イオン交換樹脂層
１３の層高の略５％前後に設定するのが普通であり、例
えば、強電解質イオン交換樹脂層１３の層高が最大で２
５００ｍｍであったとしても５％に相当する高さは１２
５ｍｍであり、従って、主管１７Ｂの高さを少なくとも
４００ｍｍの高さに設定しておけば、再生時に主管１７
Ｂが強電解質イオン交換樹脂層１３の下面からはみ出す
虞が全くないからである。

【００３２】次に、動作について説明する。原水を処理
する時には、コントローラからの指令信号に基づいてバ
ルブ２１Ａ、２２Ａを開放すると共に、バルブ２１Ｂ、
２３Ｂを閉止し、原水を第２ディストリビュータ１９へ
所定の流量で供給する。この操作により原水は弱電解質
イオン交換樹脂層１６及び強電解質イオン交換樹脂層１
３を下向流で通水され、所定のイオンが除去された後、
処理水が第１ディストリビュータ１７、配管２２及び分
岐管２２Ａを経由して流出する。

【００３３】一方、各イオン交換樹脂層１３、１６を再
生する時には、コントローラからの指令信号に基づいて
バルブ２１Ｂ、２２Ｂを開放すると共に、バルブ２１
Ａ、２３Ａ閉止し、再生剤を充填塔１１下部の第１ディ
ストリビュータ１７へ所定の流量で供給する。第１ディ
ストリビュータ１７へ流入した再生剤はノズル１７Ａ、
主管１７Ｂ、連結管１７Ｄ及び複数の枝管１７Ｃを経由
して各枝管１７Ｃの孔１７Ｅから図３の矢印で示すよう
に強電解質イオン交換樹脂層１３の下層部全面へ流入
し、強電解質イオン交換樹脂層１３を浮上させて再生を
開始する。尚、再生剤を流入する前に、第１ディストリ
ビュータ１７から再生剤の流量に相当するか、それ以上
あるいはそれよりやや少ない流量の水を流し、強電解質
イオン交換樹脂層１３を充分に浮上させた後に、再生剤
を流入するようにしても良い。

【００３４】ここで強電解質イオン交換樹脂層１３の再
生剤の作用について詳述する。再生剤が各枝管１７Ｃの
それぞれの複数の孔１７Ｅから再生剤が噴出し、強電解
質イオン交換樹脂層１３をその供給圧により徐々に押し
上げて行くと、主管１７Ｂが相対的に強電解質イオン交
換樹脂層１３から下降し、主管１７Ｂの移動後に出来る
空間部分を周囲の強電解質イオン交換樹脂１３Ａにより
静かに補充する。

【００３５】そして、枝管１７Ｃの真上に、上方に向か
う流れが生じている再生剤が満たされた液層部２４が形
成され、その上方に浮上した強電解質イオン交換樹脂層
１３が形成される。しかも、本実施例では、主管１７Ｂ
が従来よりも高い位置に設定され、強電解質イオン交換
樹脂層１３が上方の遮蔽板１５に押し付けられるように
なっても、主管１７Ｂは図３に示すように樹脂層１３の
下面からはみ出す虞がなく、樹脂層１３内に埋没してい
るため、再生剤が浮上形成された強電解質イオン交換樹
脂層１３に均等に供給され、従来の図６に示す装置のよ
うに主管１７Ｂの周囲から矢印Ａで示すように優先的に
樹脂層内へ流入する虞がなく、イオン交換樹脂の流動も
ない。

【００３６】次に、弱電解質イオン交換樹脂層１６の再
生について説明する。図１において、強電解質イオン交
換樹脂層１３を通過した再生剤は遮蔽板１５を通過して
弱電解質イオン交換樹脂層１６に上向きに通過する。弱
電解質イオン交換樹脂層１６は再生効率が非常に高いた
め、強電解質イオン交換樹脂層１３を通過した再生剤で
も再生剤としての酸やアルカリが残留していれば、弱電
解質イオン交換樹脂層１６を充分に再生することができ
る。そして、弱電解質イオン交換樹脂層１６を再生した
後の再生廃液は第２ディストリビュータ１９により集液
され、配管２０を介して分岐管２０Ｂから排出される。

【００３７】尚、弱電解質イオン交換樹脂１６は上述し
たように再生効率が非常に高いので、弱電解質イオン交
換樹脂層１６が流動状態であっても充分に再生すること
ができ、よって遮蔽板１５上に充填する弱電解質イオン
交換樹脂の量を再生中において流動するような樹脂層高
として充填しておくことにより、再生中において弱電解
質イオン交換樹脂を逆洗することができ、通水中におい
て弱電解質イオン交換樹脂層１６に捕捉された懸濁物質
を再生中に充填塔外へ排出することができる。

【００３８】以上説明したように、本実施例によれば、
再生時に主管１７Ｂが強電解質イオン交換樹脂層１３の
下面からはみ出さない高さ（具体的には底板１２から少
なくとも４００ｍｍの高さ）に設定したため、主管１７
Ｂの周囲から再生剤が優先的に流入して樹脂層を流動化
する虞がなく、ひいては強電解質イオン交換樹脂層１３
のイオン分布が乱れず、再生後においても安定した処理
水を得ることができる。

【００３９】また、主管１７Ｂの周りにおける強電解質
イオン交換樹脂１３Ａの動きがないため、主管１７Ｂの
周囲を含めて強電解質イオン交換樹脂層１３を効果的に
再生することができる。

【００４０】また、本実施例によれば、底板１２の下側
に再生剤が溜る空間がないため、図５に示した従来装置
のうように再生剤を置換する時の不具合を解決すること
ができる。即ち、図５に示す装置の場合には再生剤の通
液後に再生剤を置換する場合、多量の置換水が必要であ
るばかりでなく、再生剤が置換水によって必要以上に希
釈され再生効率が低下するが、本実施例では液層部２４
の幅は僅かであるので置換水の量も少量で済み、また、
充填樹脂層１３に対して略全面から置換水が供給され、
再生剤がプラグフロー（ピストン流）となって置換され
るため、再生剤が必要以上に希釈されることがなく、再
生効率が低下することもない。従って、置換水を節約で
きると共に、再生時間を短縮することができる。

【００４１】また、本実施例のイオン交換装置を純水製
造装置に用いる場合には、カチオン塔としては、強電解
質イオン交換樹脂である強酸性カチオン樹脂を下層に用
い、弱電解質イオン交換樹脂である弱酸性カチオン交換
樹脂を上層に用いることができる。また、アニオン塔と
しては、強電解質イオン交換樹脂である強塩基性アニオ
ン交換樹脂を下層に用い、弱電解質イオン交換樹脂であ
る弱塩基性アニオン交換樹脂を上層に用いることができ
る。

【００４２】試験例１本試験例は、再生時に再生剤により樹脂層が押し上げら
れる時に、樹脂層の流動化部分が安定するまでに要する
時間と第１ディストリビュータの主管の高さとの関係を
観るための試験である。そこで、本試験例では、内径が
４５０ｍｍの実験塔内に第１ディストリビュータの枝管
を１２０ｍｍピッチで３本配置し、その主管が樹脂層の
下面からはみ出す場合（高さ：２００ｍｍ）とはみ出さ
ない場合（高さ：５００ｍｍ）について上向流通水試験
を行なった。本試験では通水速度（ＬＶ）を種々変化さ
せて通水し、それぞれの樹脂層が安定化するまでの時間
を測定し、その試験結果を図４に示した。尚、樹脂層が
安定化するまでの時間とは、樹脂層下面近傍の流動化し
た樹脂層がその上部の固定状態の樹脂層と同様な状態に
なるまでの時間をいう。図４に示す試験結果によれば、
主管の高さを５００ｍｍの方が２００ｍｍの方よりも短
時間で安定化していることが判る。このことから、再生
時に樹脂層が押し上げられた時に、主管が樹脂層内に存
在する場合の方が、そうでない場合よりも短時間で再生
でき、再生効率が良いことが判る。

【００４３】尚、本発明は上記実施例に何等制限される
ものではなく、本発明の要旨に反しない限り、必要に応
じて設計変更することができる。

【００４４】

【発明の効果】本発明の請求項１〜請求項３に記載の発
明によれば、装置をコンパクト化でき、置換水の使用量
を節約でき、再生効率が良くて再生時間を短縮できると
共に再生後の処理水の純度を低下させる虞がないイオン
交換装置を提供することができる。

【００４５】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の発明
において、上記強電解質イオン交換樹脂層が強酸性カチ
オン樹脂層または強塩基性アニオン樹脂層からなるた
め、純水製造装置に好適に用い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。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のイオン交換装置の一実施例を示す模式
図である。

【図２】図１に示すイオン交換装置の下部構造の一部を
破断して示す斜視図である。

【図３】図２に示すイオン交換装置の第１ディストリビ
ュータによる再生時のイオン交換樹脂の挙動を示す説明
図である。

【図４】図１に示すイオン交換装置の実験塔により再生
時における強電解質イオン交換樹脂層の安定化に対する
第１ディストリビュータの主管の高さの影響を表わす試
験結果を示すグラフである。

【図５】従来のイオン交換装置の一例の下部構造を示す
図である。

【図６】従来のイオン交換装置の他の例を示す図２に相
当する斜視図である。

【図７】図６に示すイオン交換装置のディストリビュー
タによる再生時のイオン交換樹脂の挙動を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１１充填塔１２底板１３強電解質イオン交換樹脂層１３Ａ強電解質イオン交換樹脂１４隙間１５遮蔽板１６弱電解質イオン交換樹脂層１７第１ディストリビュータ（供給手段）１７Ｂ主管１７Ｃ枝管ｈ主管の高さ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01J 47/00 - 49/02 C02F 1/42

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】原水を下向流で供給し、また、再生剤を
上向流で供給するイオン交換装置において、充填塔の下
端に取り付けられた底板と、この底板上に充填された強
電解質イオン交換樹脂層と、この強電解質イオン交換樹
脂層へ再生剤を供給するように上記底板上に配設された
供給手段とを備え、上記供給手段は、上記底板の上方に
配設された主管と、上記底板に沿って配設された複数の
枝管とを有し、上記主管は上記再生剤の供給により押し
上げられて浮上形成される上記強電解質イオン交換樹脂
層の下面から露出しない高さに設定されたことを特徴と
するイオン交換装置。
【請求項２】原水を下向流で供給し、また、再生剤を
上向流で供給するイオン交換装置において、充填塔の下
端に取り付けられた底板と、この底板上に下層として充
填された強電解質イオン交換樹脂層と、この強電解質イ
オン交換樹脂層の上方に取り付けられた遮蔽板上に上層
として充填された弱電解質イオン交換樹脂層と、これら
の上下層に再生剤を供給するように上記底板上に配設さ
れた供給手段とを備え、上記供給手段は、上記底板の上
方に配設された主管と、上記底板に沿って配設された複
数の枝管とを有し、上記主管は上記再生剤の供給により
押し上げられて浮上形成される上記強電解質イオン交換
樹脂層の下面から露出しない高さに設定されたことを特
徴とするイオン交換装置。
【請求項３】上記主管と上記底板との間隔は少なくと
も４００ｍｍに設定されてなることを特徴とする請求項
１または請求項２に記載のイオン交換装置。
【請求項４】上記主管と上記底板との間隔は、少なく
とも沈整充填された上記強電解質イオン交換樹脂層上面
と上記遮蔽板間の隙間よりも大きく設定されてなること
を特徴とする請求項２に記載のイオン交換装置。
【請求項５】上記強電解質イオン交換樹脂層が強酸性
カチオン樹脂層または強塩基性アニオン樹脂層からなる
ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一つに
記載のイオン交換装置。