JP3458317B2 - イオン交換装置及びイオン交換樹脂の再生方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、原水を下降流で供
給し、また、再生剤を上昇流で供給する下降流通水上昇
流再生方式のイオン交換装置及びイオン交換樹脂を再生
する方法に関し、更に詳しくはイオン交換装置のイオン
交換帯を乱すことなく強電解質イオン交換樹脂層を再生
し、処理水の純度及び処理水量を高めたイオン交換装置
及びイオン交換樹脂の再生方法に関する。

【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
のが多く用いられている。これらのイオン交換樹脂はイ
オン交換装置の使用により水素イオンあるいは水酸化物
イオンが原水中の不純物イオンとイオン交換することに
より貫流容量に達するため、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。

【０００３】ところで、イオン交換装置の原水処理方式
には、原水を上昇流として通水する上昇流方式と、原水
を下降流として通水する下降流方式とがある。また、イ
オン交換装置のイオン交換樹脂の再生方式には、原水の
通水方向と同一方向へ再生剤を通薬する並流再生方式
と、原水の通水方向とは逆方向に再生剤を通薬する向流
再生方式とがある。しかし、通水、再生のいずれの場合
においても処理水の純度を良くするために、イオン交換
樹脂の充填層の流動化を防止し、充填層内のイオン分布
を極力乱さない工夫が必要である。

【０００４】さて、並流再生方式と向流再生方式を比較
すると、向流再生方式は、並流再生方式より高純度の処
理水を得ることができ、しかも再生効率に優れていると
いう利点がある。そこで、向流再生方式について更に説
明すると、向流再生方式には上昇流通水下降流再生方式
と下降流通水上昇流再生方式とがある。

【０００５】上昇流通水下降流再生方式の場合には、再
生時にイオン交換樹脂層が下方に容易に固定されるため
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
成するため、採水を中断するとイオン交換樹脂層が下降
する際に充填層が流動化し、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、下降流通水上昇流再生式のイオ
ン交換装置の場合には、下降流通水であるため、原水処
理時にはイオン交換樹脂層が安定している反面、再生剤
を上昇流で流すため、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４に示した複層床式の
イオン交換装置が汎用されている。そこで、複層床式の
イオン交換装置について図４を参照しながら説明する。

【０００７】図４に示すイオン交換装置は、充填塔１
と、充填塔１の下端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の充填層３
と、この充填層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
換樹脂の充填層６とを備えている。また、遮蔽板５の上
下全面にはキャップ状の濾過部材（図示せず）が分散配
置されている。これらの濾過部材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】ところで、本来、上昇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４を設けておく必要がある。この隙間４
の容積は、強電解質イオン交換樹脂の種類、即ち、強酸
性カチオン交換樹脂の場合と、強塩基性アニオン交換樹
脂の場合とで異なっている。一般的に、前者の場合の隙
間容積は、充填層の高さの３〜１０％を占めており、後
者の場合の隙間容積は充填層の高さの１５〜２５％を占
めている。

【０００９】更に、上記充填塔１内には弱電解質イオン
交換樹脂の充填層６の上方に位置させたディストリビュ
ータ７が配設され、このディストリビュータ７から原水
を供給するようにしてある。上記充填塔１内の底板２上
には、集水用のコレクタ８が配設され、このコレクタ８
により弱電解質イオン交換樹脂及び強電解質イオン交換
樹脂によって順次処理された処理水を集水し、給排管９
を介して外部へ排出するようにしてある。また、給排管
９にはバルブ９Ａが配設され、このバルブ９Ａは処理水
を排出する時には開放し、再生時には閉止するようにし
てある。尚、コレクタ８は後述のように再生剤を強電解
質イオン交換樹脂の充填層３へ分散供給するディストリ
ビュータとしての機能を有し、また、前記ディストリビ
ュータ７は再生廃液を集めるコレクタとしての機能を有
している。従って、以下の説明ではそれぞれの機能に着
目し、必要に応じてコレクタと称したり、ディストリビ
ュータと称したりする。

【００１０】更に、上記給排管９には再生剤供給手段１
０が接続されている。この再生剤供給手段１０は、給排
管９に接続された再生剤１０Ａの供給管１０Ｂと、この
供給管１０Ｂから分岐する第１、第２分岐管１０Ｃ、１
０Ｄと、両分岐管１０Ｃ、１０Ｄの合流点に配設された
エジェクタ１０Ｅと、このエジェクタ１０Ｅに各分岐管
１０Ｃ、１０Ｄを介して接続された再生剤１０Ａを貯留
するタンク１０Ｆ及び希釈水源とを備えている。そし
て、第１、第２分岐管１０Ｃ、１０Ｄにはそれぞれバル
ブ１０Ｇ、１０Ｈが配設されている。

【００１１】従って、イオン交換樹脂の充填層３、６を
再生する場合には、第１、第２分岐管１０Ｃ、１０Ｄの
バルブ１０Ｈ、１０Ｇを開くと共に給排管９のバルブ９
Ａを閉じた後、図示しないポンプを駆動すると、希釈水
源から希釈水が第２分岐管１０Ｄを流れ、この希釈水に
よりエジェクタ１０Ｅ内においてジェット水流を作り、
このジェット水流により再生剤１０Ａを吸引して再生剤
１０Ａを希釈した後、充填層３へ供給する。その結果、
充填塔１内では再生剤１０Ａの上昇流による液圧で充填
層３が徐々に浮上すると共に、この充填層６を通過する
間に再生剤１０Ａにより強電解質イオン交換樹脂を再生
し、更に、再生剤１０Ａが充填層６を通過する間に弱電
解質イオン交換樹脂を再生する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すような従来のイオン交換装置におけるイオン交換樹
脂の再生方法の場合には、再生剤１０Ａを比較的遅い流
速（例えば、４〜１５ｍ／ｈ）で通薬するため、強電解
質イオン交換樹脂の充填層３が遮蔽板５まで浮上する間
に充填層３のイオン交換帯に乱れが生じ易いという課題
があった。従って、このようなイオン交換帯の乱れによ
って再生後における処理水の純度が低下すると共に、処
理水量が低下するという課題があった。そこで、イオン
交換帯の乱れを抑制するために再生剤１０Ａの流速ある
いは流量を大きくして短時間で充填層３を浮上させる方
法もあるが、この方法では再生剤の接触時間が短くな
り、やはり再生効率が悪く、処理水の純度が低下すると
共に処理水量が低下するという課題があった。

【００１３】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、再生時に強電解質イオン交換樹脂層のイオ
ン交換帯の乱れを最大限に防止することができ、ひいて
は再生後の処理水の純度低下を防止して処理水量を増加
させることができるイオン交換装置及びイオン交換樹脂
の再生方法を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、強電解質イ
オン交換樹脂を再生する際に、そのイオン交換帯の乱れ
を抑制する方法について種々の検討を重ねた結果、強電
解質イオン交換樹脂の充填層の浮上操作とその再生操作
とを個別に行うことで再生剤の消費量を増やすことな
く、しかもイオン交換帯の乱れを効果的に抑制できるこ
とを知見した。

【００１５】本発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、請求項１に記載のイオン交換樹脂の再生方法は、イ
オン交換装置の充填塔内に、底板と遮蔽板との間に隙間
を空けて充填された強電解質イオン交換樹脂のみの充填
層であって、上記底板上に配置されたディストリビュー
タから再生剤を上昇流で供給して当該強電解質イオン交
換樹脂を再生する方法において、上記再生剤を供給する
前に、上記ディストリビュータから上記再生剤の流速よ
り大きな流速で浮上水を供給し、この浮上水により上記
充填層のイオン交換帯を乱すことなく、上記充填層を上
記遮蔽板に押しつけて浮上保持することを特徴とするも
のである。

【００１６】また、本発明の請求項２に記載のイオン交
換樹脂の再生方法は、請求項１に記載の発明において、
上記浮上水を上記再生剤の流速の２〜１０倍の流速で供
給することを特徴とするものである。

【００１７】また、本発明の請求項３に記載のイオン交
換装置は、充填塔内に充填された強電解質イオン交換樹
脂のみの層と、この強電解質イオン交換樹脂層を支承す
る底板と、この底板の上方でこれと対向して上記充填塔
内に配設され且つ上記強電解質イオン交換樹脂層の上面
との間に隙間を形成する遮蔽板と、上記底板上に設置さ
れたディストリビュータとを備え、上記充填塔の上部か
ら原水を下降流で供給し、上記ディストリビュータから
再生剤を上昇流で供給するイオン交換装置において、上
記充填層を上記遮蔽板に押しつけて浮上保持させるため
の浮上水を上記ディストリビュータから供給する浮上水
供給手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１８】また、本発明の請求項４に記載のイオン交
換装置は、請求項３に記載の発明において、上記浮上水
供給手段は、上記浮上水を供給する供給管と、この供給
管を開閉するバルブとを有することを特徴とするもので
ある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図３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
のイオン交換樹脂の再生方法を実施する際に好適に用い
られる本発明のイオン交換装置の一実施例を示す模式
図、図２は本発明のイオン交換装置の他の実施例を示す
模式図、図３は実装置規模のカチオン交換塔を用いて本
発明のイオン交換樹脂の再生方法を実施した場合の原水
の処理時間とその処理水の導電率の関係を従来方法と併
記したグラフである。

【００２０】まず、本発明のイオン交換樹脂の再生方法
を実施する際に好適に用いられる本発明のイオン交換装
置の一実施例について説明する。本実施例のイオン交換
装置は、カチオン交換塔に適用されたもので、例えば純
水製造時に原水を下降流で供給し、また、イオン交換樹
脂の再生時には塩酸水溶液等の再生剤を上昇流で供給す
る下降流通水上昇流再生方式の複層床式の装置として構
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酸性カチ
オン交換樹脂の充填層１３と、この充填層１３の上方に
隙間１４を介して取り付けられた遮蔽板１５と、この遮
蔽板１５上に上層として充填された弱酸性カチオン交換
樹脂の充填層１６とを備え、原水中からカルシウムイオ
ンやマグネシウムイオンやナトリウムイオン等を除去す
るように構成されている。

【００２１】また、上記底板１２上には上下の充填層１
３、１６に再生剤を供給するディストリビュータ１７が
配設されている。このディストリビュータ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集めて
流出させるコレクタとしての機能も有している。そし
て、上記遮蔽板１５には水、再生剤を通し、イオン交換
樹脂を通さない濾過部材（図示せず）が分散配置されて
いる。

【００２２】また、上記充填層１６の上方には空間１８
が形成されている。この空間１８にはディストリビュー
タ１９が配設され、更に、この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２
１Ａ、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。従って、原水を
充填塔１１内へ供給する場合にはバルブ２１Ａを開放す
ると共にバルブ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を開放すると共にバ
ルブ２１Ａを閉止するようにしてある。このディストリ
ビュータ１９から充填塔１１内に供給された原水は、各
充填層１６、１３を下降流で通過する間に弱酸性カチオ
ン交換樹脂及び強酸性カチオン交換樹脂によって順次処
理され、処理水がコレクタ１７により集水されるように
してある。このコレクタ１７は再生時にはディストリビ
ュータ１７となる。

【００２３】上記コレクタ１７には給排管２２が接続さ
れ、更に、この給排管２２にはバルブ２３が配設され、
このバルブ２３は処理水が流出する時には開放し、再生
時には閉止するようにしてある。従って、コレクタ１７
で集水した処理水は給排管２２を介して外部へ流出する
ようにしてある。また、給排管２２にはディストリビュ
ータ１７を介して再生剤を希釈水で希釈して供給する再
生剤供給手段２４と、この再生剤供給手段２４とは別
に、ディストリビュータ１７を介して強酸性カチオン交
換樹脂の充填層１３へ浮上水を供給し、充填層１３を底
板１２から浮上させる浮上水供給手段２５が接続されて
いる。この浮上水供給手段２５は、強酸性カチオン交換
樹脂の充填層１３を短時間で底板１２から浮上させ、充
填層１３を遮蔽板１５に押しつけて充填層１３を浮上保
持させることによりイオン交換帯の流動化を防止する機
能を有し、イオン交換樹脂を再生する前に使用するもの
である。

【００２４】上記再生剤供給手段２４は、図１に示すよ
うに、再生剤２６と希釈水を混合し、再生剤２６を希釈
する混合機、例えばエジェクタ２７と、このエジェクタ
２７によって希釈された再生剤２６を供給する第１供給
管２８と、この第１供給管２８を開閉する第１バルブ２
９とを有している。エジェクタ２７の吐出側には第１供
給管２８が接続され、また、エジェクタ２７の吸引側及
び駆動側にそれぞれ第１分岐管２８Ａ、第２分岐管２８
Ｂが接続されている。そして、第１分岐管２８Ａには再
生剤２６を貯留するタンク３０がバルブ３１を介して接
続され、第２分岐管２８Ｂには水源（図示せず）側とし
ての水源母管３４が接続されている。

【００２５】従って、図示しないポンプにより水源から
希釈水を供給すると、希釈水が第２分岐管２８Ｂを流
れ、エジェクタ２７内において希釈水のジェット水流が
でき、このジェット水流により再生剤２６をタンク３０
から吸引してエジェクタ２７内において再生剤２６を希
釈水で希釈した後、充填層１３へ供給するようにしてあ
る。上記水源は例えば原水、酸性軟水、純水など貯留
し、この水源から希釈水あるいは浮上水を供給するよう
にしてある。

【００２６】また、上記浮上水供給手段２５は、上記給
排管２２に接続され且つ上記水源母管３４に接続された
第２供給管３２と、この第２供給管３２を開閉する第２
バルブ３３とを有し、ポンプにより水源の貯留水を浮上
水として第２分岐管３２及び給排管２２を介してディス
トリビュータ１７へ供給し、充填層１３を一気に浮上さ
せるようにしてある。ここで、充填層１３を一気に浮上
させるとは、浮上水を再生剤（希釈水で希釈された再生
剤）２６の流速あるいは流量（以下、実施例の説明を除
き「流速」と称す）より大きく、しかも充填層１３のイ
オン交換帯を乱すことなく充填層１３を浮上させること
をいう。

【００２７】従って、再生剤２６を充填塔１１内へ供給
する場合には、バルブ２３及び第２バルブ３３を閉止す
ると共に、第１バルブ２９及びバルブ３１を開放し、ま
た、浮上水を充填塔１１内へ供給する場合には、バルブ
２３、第１バルブ２９及びバルブ３１を閉止すると共
に、第２バルブ３３を開放するようにしてある。そし
て、これらのバルブは図示しないコントローラの制御下
で開閉するようにしてある。尚、これらのバルブは空気
作動バルブ等によって構成されている。

【００２８】次に、上記イオン交換装置の動作を本発明
のイオン交換樹脂の再生方法の一実施例と共に説明す
る。イオン交換装置を用いて原水を処理する場合には、
コントローラからの指令信号に基づいて原水供給側のバ
ルブ２１Ａ及び処理水流出側のバルブ２３を開放すると
共に、その他のバルブを閉止した状態で、原水を分岐管
２０Ａからディストリビュータ１９を介して充填層１６
の上面全面へ均等に供給する。これにより原水は弱酸性
カチオン交換樹脂の充填層１６及び強酸性カチオン交換
樹脂の充填層１３を下降流で通水し、原水中からカチオ
ンが除去され、コレクタ１７及び給排管２２を経由して
中間処理水として外部へ流出する。ここで中間処理水と
は、カチオン交換塔によってカチオンが除去された酸性
軟水のことをいう。

【００２９】一方、原水処理後に各充填層１３、１６を
再生する場合には、再生剤２６を供給する前に、予め浮
上水を所定の流速で所定時間だけ供給して充填層１３を
一気に浮上させ、遮蔽板１５に充填層１３を押しつけて
おく。即ち、コントローラからの指令信号に基づいて水
源側のバルブ３２、浮上水供給手段２５の第２バルブ３
３及び再生廃液排出側のバルブ２１Ｂを開放すると共
に、原水供給側のバルブ２１Ａ、処理水流出側のバルブ
２３、及び再生剤供給手段２４の第１バルブ２９、バル
ブ３１を閉止し、この状態で水源のポンプを駆動して水
を水源母管３４、第２供給管３２及び給排管２２を介し
てディストリビュータ１７へ所定の流速（後述の再生剤
の流速より大きな流速、例えば再生剤の流速の２〜１０
倍の流速）で浮上水として供給する。ディストリビュー
タ１７へ流入した浮上水はディストリビュータ１７から
強酸性カチオン交換樹脂の充填層１３の下層部全面へ流
入する。

【００３０】この時、浮上水は充填層１３に対して上昇
流で流入するが、浮上水の流速が大きいため、この水流
に充填層１３が押し上げられて極短時間で充填層１３を
乱すことなく充填層１３全体を充填塔１１内においてピ
ストン状で浮上させ、底板１２上に液層部を作ると共に
充填層１３全体を遮蔽板１５に押しつけ、その後に流入
する浮上水の水流により充填層１３が遮蔽板１５に押し
つけられた状態を保持する。充填層１３はこのように極
短時間で浮上するため、充填層１３のイオン交換帯は殆
ど乱れない。充填層１３が浮上すると、浮上水は充填層
１３内を上昇流で流れ、遮蔽板１５を介して弱酸性カチ
オン交換樹脂の充填層１６を通過した後、空間１８、コ
レクタ１９及び分岐管２０Ｂを経由して外部へ流出す
る。充填層１３が完全に浮上した状態で浮上水に代えて
再生剤供給手段２４を用いて再生剤２６を供給し始め
る。

【００３１】浮上水供給手段２５から再生剤供給手段２
４への切り替えはコントローラが行う。即ち、コントロ
ーラの制御下で浮上水供給手段２５の第２バルブ３３が
閉止すると共に、再生剤供給手段２４の第１バルブ２９
及びバルブ３１が開放し、その他のバルブはそのままに
しておくと、既に駆動している水源のポンプにより希釈
水がエジェクタ２７を通過し、ここでジェット水流を作
る。このジェット水流によりタンク３０内の再生剤２６
を第１分岐管２８Ａを介してエジェクタ２７内に吸引
し、再生剤２６が希釈水と混合し、希釈水で希釈され
る。この希釈再生剤２６は第１供給管２８及び給排管２
２を介してディストリビュータ１７へ所定の流速で流入
する。ディストリビュータ１７へ流入した再生剤２６は
ディストリビュータ１７から充填層１３の浮上によって
形成された液層部（図示せず）へ混入し、更に液層部を
介して浮上充填層１３の下面全面からその内部へ均等に
上昇し、充填層１３を上昇流で通過する間に強酸性カチ
オン交換樹脂を再生剤２６により再生する。

【００３２】更に、強酸性カチオン交換樹脂の充填層１
３を通過した再生剤２６は遮蔽板１５を通過して弱酸性
カチオン交換樹脂の充填層１６に上昇流で通過する。弱
酸性カチオン交換樹脂は再生効率が非常に高いため、強
酸性カチオン交換樹脂を通過した再生剤２６でも再生剤
としての酸が残留しておれば、弱酸性カチオン交換樹脂
を十分に再生することができる。そして、弱酸性カチオ
ン交換樹脂を再生した後の再生廃液はコレクタ１９によ
り集液され、配管２０を介して分岐管２０Ｂから外部へ
流出する。

【００３３】尚、弱酸性カチオン交換樹脂は上述したよ
うに再生効率が非常に高いので、その充填層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上に充填する弱酸性カチ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、再生中において弱酸性カチオン交換樹脂を
逆洗することができ、通水中において弱酸性カチオン交
換樹脂層１６に捕捉された懸濁物質を再生中に充填塔１
１外へ排出することができる。

【００３４】以上説明したように本実施例によれば、イ
オン交換装置は強酸性カチオン交換樹脂の充填層１３を
底板１２から浮上させる浮上水を供給する浮上水供給手
段２５を有するため、充填層１３の強酸性カチオン交換
樹脂を再生する際に、再生剤供給手段２４から再生剤２
６を供給する前に、浮上水供給手段２５を用いて浮上水
を再生剤の流速より大きな流速で供給し、この浮上水に
よりイオン交換帯を乱すことなく充填層１３を一気に浮
上させることができ、これによりイオン交換樹脂の再生
時に、強酸性カチオン交換樹脂の充填層１３のイオン交
換帯の乱れを最大限に防止することができ、ひいては再
生後の処理水の純度低下を防止して処理水量を増加させ
ることができる。

【００３５】また、図２は本発明のイオン交換装置の他
の実施例を示す図である。このイオン交換装置はアニオ
ン交換塔に適用されたものである。このイオン交換装置
の場合には、図１に示すイオン交換樹脂の強酸性カチオ
ン交換樹脂に代えて強塩基性アニオン交換樹脂を、弱酸
性カチオン交換樹脂に代えて弱塩基性アニオン交換樹脂
をそれぞれ充填してある点、及び再生剤供給手段に再生
剤の予熱手段を設けてある点を除いて図１に示すものに
準じて構成されている。従って、本実施例では上記実施
例との相違点を中心に説明するが、その説明に当たり、
図１に示す各構成要素に相当する部分にはそれぞれ１０
０を加算した番号を付けて説明する。

【００３６】本実施例のイオン交換装置は、例えば純水
製造時にカチオン交換塔（図１に示す装置）及び脱炭酸
塔による中間処理水を下降流で供給し、また、イオン交
換樹脂の再生時には水酸化ナトリウム水溶液等の再生剤
を上昇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、同図に示すように、充填塔１１１の
下端に取り付けられた底板１１２と、この底板１１２上
に下層として充填された強塩基性アニオン交換樹脂の充
填層１１３と、この充填層１１３の上方に隙間１１４を
介して取り付けられた遮蔽板１１５と、この遮蔽板１１
５上に上層として充填された弱塩基性アニオン交換樹脂
の充填層１１６とを備え、中間処理水中から塩化物イオ
ン、硫酸イオン、硝酸イオン及びシリカ等を除去するよ
うに構成されている。

【００３７】また、充填塔１１１内の上記底板１１２上
にはディストリビュータ１１７が、その上部の空間１１
８にはディストリビュータ１１９が配設されている。デ
ィストリビュータ１１７からは再生剤１２６及び浮上水
を供給し、ディストリビュータ１１９からは中間処理水
を供給するようにしてある。

【００３８】上記ディストリビュータ１１７に連通する
給排管１２２にはバルブ１２３が配設され、このバルブ
１２３は処理水が流出する時には開放し、再生時には閉
止するようにしてある。更に、給排管１２２にはディス
トリビュータ１１７を介して再生剤を希釈水で希釈して
供給する再生剤供給手段１２４と、この再生剤供給手段
１２４とは別に、ディストリビュータ１１７を介して強
塩基性アニオン交換樹脂の充填層１１３へ浮上水を供給
し、充填層１１３を遮蔽板１１５に押しつけて浮上保持
させる浮上水供給手段１２５が接続されている。

【００３９】上記再生剤供給手段１２４は、図２に示す
ように、エジェクタ１２７、第１供給管１２８及び第１
バルブ１２９を有している。エジェクタ１２７の吐出側
には第１供給管１２８が接続され、また、エジェクタ１
２７の吸引側及び駆動側にそれぞれ第１分岐管１２８
Ａ、第２分岐管１２８Ｂが接続されている。そして、第
１分岐管１２８Ａには再生剤１２６を貯留するタンク１
３０がバルブ１３１を介して接続され、第２分岐管１２
８Ｂには水源（図示せず）側として水源母管１３６がバ
ルブ１３２を介して接続されている。更に、本実施例で
は、再生剤供給手段１２４は、図２に示すように、第１
供給管１２８に配設された蒸気混合器（サイレンサー）
１２７Ａと、この蒸気混合器１２７Ａに接続された第３
分岐管１２８Ｃと、この蒸気混合器１２７Ａに接続され
た蒸気源（図示せず）とを有し、この蒸気源を蒸気管１
２８Ｄに配設されたバルブ１３５によって開閉するよう
にしてある。

【００４０】従って、図示しないポンプにより水源から
希釈水を供給すると、希釈水が第２分岐管１２８Ｂを流
れ、エジェクタ１２７内において再生剤１２６を希釈水
で希釈する。更に、希釈された再生剤１２６が蒸気混合
器１２７Ａを通過する間に蒸気混合器１２７Ａ内におい
て蒸気が混合され希釈再生剤１２６をこの蒸気により所
定温度まで加熱し、加熱後の再生剤１２６を充填層１１
３へ供給するようにしてある。

【００４１】一方、上記浮上水供給手段１２５は、図１
のイオン交換装置と同様に、第２供給管１３３及び第２
バルブ１３４とを有し、水源の浮上水を給排管１２２及
び第２供給管１３３を介してディストリビュータ１１７
へ供給し、充填層１１３を一気に浮上させるようにして
ある。

【００４２】次に、上記イオン交換装置の動作を本発明
のイオン交換樹脂の再生方法と共に説明する。このイオ
ン交換装置を用いて中間処理水（酸性軟水）を処理する
場合には、コントローラからの指令信号に基づいて中間
処理水供給側のバルブ１２１Ａ及び処理水流出側のバル
ブ１２３を開放すると共に、他のバルブを閉止し、中間
処理水をディストリビュータ１１９へ所定の流速で供給
する。この操作により中間処理水は弱塩基性アニオン交
換樹脂の充填層１１６及び強塩基性アニオン交換樹脂の
充填層１１３を下降流で通水し、中間処理水中からアニ
オンが除去された後、処理水がコレクタ１１７、給排管
１２２を経由して外部へ流出する。

【００４３】一方、各充填層１１３、１１６を再生する
場合には、再生剤１２６を供給する前に、予め浮上水を
所定の流速で所定時間だけ供給して充填層１１３を一気
に浮上させておく。即ち、コントローラからの指令信号
に基づいて浮上水供給手段１２５の第２バルブ１３４及
び再生廃液排出側のバルブ１２１Ｂを開放すると共に、
中間処理水供給側のバルブ１２１Ａ、処理水流出側のバ
ルブ１２３、及び再生剤供給手段１２４の第１バルブ１
２９、バルブ１３２、１３５を閉止し、ポンプにより水
源の浮上水を第２供給管１３３及び給排管１２２を介し
て充填塔１１１下部のディストリビュータ１１７へ所定
の流速（再生剤の流速より大きな流速、例えば再生剤の
流速の２〜１０倍の流速）で供給する。ディストリビュ
ータ１１７へ流入した浮上水はディストリビュータ１１
７から強塩基性アニオン交換樹脂の充填層１１３の下層
部全面へ流入する。

【００４４】この時、前記イオン交換装置において説明
したように、充填層１１３が浮上水により一気に浮上し
て遮蔽板１１５に押しつけられ固定される。その後、浮
上水は遮蔽板１１５を介して弱塩基性アニオン交換樹脂
の充填層１１６を上昇流で流れ、空間１１８、コレクタ
１１９及び分岐管１２０Ｂを経由して外部へ流出する。

【００４５】次いで、浮上水供給手段１２５から再生剤
供給手段１２４への切り替えはコントローラが行う。即
ち、コントローラの制御下で浮上水供給手段１２５の第
２バルブ１３４が閉止すると共に、再生剤供給手段１２
４の第１バルブ１２９及びバルブ１３２、１３５が開放
し、その他のバルブは浮上水を供給した時のままにする
と、水源のポンプにより希釈水がエジェクタ１２７を通
過し、ここでジェット水流を作る。このジェット水流に
よりタンク１３０内の再生剤１２６を第１分岐管１２８
Ａを介してエジェクタ１２７内に吸引し、希釈水と混合
し、希釈水で希釈する。次いで、この希釈再生剤１２６
が蒸気混合器１２７Ａを通過する。

【００４６】このようにして蒸気混合器１２７Ａによっ
て蒸気を希釈再生剤１２６に混合し、希釈再生剤１２６
を所定温度（例えば、５０℃±２〜３℃）まで加熱す
る。加熱された希釈再生剤１２６は第１供給管１２８Ｃ
及び給排管１２２を介してディストリビュータ１１７へ
所定の流速で到達し、ディストリビュータ１１７から充
填層１１３の浮上によって形成された浮上水の液層部
（図示せず）へ混入し、更に液層部を介して浮上充填層
１１３の下面全面からその内部へ均等に流入し、充填層
１１３を上昇流で通過する間に強塩基性カチオン交換樹
脂を再生剤１２６により所定の温度で再生する。本実施
例において再生剤１２６を加熱するのは、加温した方が
強塩基性アニオン交換樹脂に捕捉されたシリカを脱着し
やすいからである。

【００４７】更に、強塩基性アニオン交換樹脂の充填層
１１３を通過した再生剤１２６は遮蔽板１１５及び弱塩
基性アニオン交換樹脂の充填層１１６を経由し、再生廃
液としてコレクタ１１９、配管１２０を介して分岐管１
２０Ｂから排出される。従って、本実施例においても前
記実施例と同様の作用効果を期することができる。

【００４８】尚、浮上水によって浮上させた強塩基性ア
ニオン交換樹脂の充填層１１３を再生するにあたり、以
下に説明する予熱工程を行うとシリカの脱着に関して更
に効果的である。即ち、再生剤供給手段１２４のバルブ
１３２、バルブ１３５を開け、希釈水に蒸気混合器１２
７Ａを用いて蒸気を混合して温水を生成させ、この温水
を給排管１２２、ディストリビュータ１１７を介して浮
上した充填層１１３に通過させ、充填層１１３を加温す
る。このような操作によって充填層１１３を十分に加温
した後、第１バルブ１２９を開けてエジェクタ１２７を
駆動させ、希釈水に再生剤１２６を吸引させ、次いで希
釈再生剤１２６に蒸気混合器１２７Ａを介して蒸気を混
合して前述した場合と同様にこの加温された希釈再生剤
１２６を給排管１２２、ディストリビュータ１１７を介
して十分に加温されて浮上した充填層１１３に通過させ
る。

【００４９】

【実施例】本実施例では実装置規模のカチオン交換塔を
用いて原水の処理とイオン交換樹脂の再生とを繰り返し
て行った。そして、再生後に原水を処理している間にカ
チオン塔で処理された処理水の一部を、十分に再生され
た強塩基性アニオン交換樹脂が充填されているアニオン
カラムを通して所定時間毎にサンプリングし、これらの
サンプリング水について導電率を測定し、カチオン塔の
通水時間とアニオンカラム出口の導電率の関係を図３に
示した。そして、サンプリング水の導電率が５μＳ／ｃ
ｍになった時点を原水処理の終点とし、この時点を次の
再生時期として判断した。従って、サンプリング水の導
電率が５μＳ／ｃｍになった時点で原水の処理を止め、
再生処理を行った。再生方法としては、浮上工程がある
本発明の再生方法（図３ではＡで示すグラフ）と、浮上
工程がない従来の再生方法（図３ではＢで示すグラフ）
を行い、再生方法の評価は、再生後の処理水の導電率及
びカチオン塔の処理水量に基づいて行った。尚、図３に
おいて、グラフＡは本発明の再生方法による再生後の処
理水の導電率を表し、グラフＢは従来の再生方法による
再生後の処理水の導電率を表している。

【００５０】図３で示す結果によれば、浮上工程を採用
した本実施例の再生方法は従来の再生方法よりも処理水
の導電率が常に低く、しかも処理水量が大きいことが判
った。

【００５１】 （１）原水処理条件 カチオン塔 ：塔径７５０ｍｍ、全高２０００ｍｍ カチオン交換樹脂 ：アンバーライトＩＲ−１２４ ６６０１ カチオン塔流量 ：２５ｍ³／ｈ アニオンカラム ：塔径１５０ｍｍ、全高１２００ｍｍ アニオンカラム流量：５０Ｌ／ｈ （２）原水水質 ナトリウム ： ３６ｍｇ／Ｌ（ＣａＣＯ₃換算） カリウム ： ７ｍｇ／Ｌ（ＣａＣＯ₃換算） マグネシウム ： １４ｍｇ／Ｌ（ＣａＣＯ₃換算） カルシウム ： ４９ｍｇ／Ｌ（ＣａＣＯ₃換算） 全カチオン ：１０６ｍｇ／Ｌ（ＣａＣＯ₃換算） （３）本発明方法による再生条件 再生剤 ：４％ＨＣｌ 再生レベル ：７４.５ｇ／Ｌ−Ｒ（１００％ＨＣｌ換算） 浮上工程流量 ：１３.３ｍ³／ｈ 浮上工程時間 ： ０.５分 通薬工程流量 ： ４.４ｍ³／ｈ 通薬工程時間 ：１７.９分 押出工程流量 ： ４.０ｍ³／ｈ 押出工程時間 ：１６.４分 （４）従来方法による再生条件 再生剤 ：４％ＨＣｌ 再生レベル ：７４.５ｇ／Ｌ−Ｒ（１００％ＨＣｌ換算） 通薬工程流量 ： ４.４ｍ³／ｈ 通薬工程時間 ：１７.９分 押出工程流量 ： ４.０ｍ³／ｈ 押出工程流量 ：１６.４分

【００５２】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。

【００５３】

【発明の効果】本発明の請求項１及び請求項２に記載の
発明によれば、再生時に強電解質イオン交換樹脂層のイ
オン交換帯の乱れを最大限に防止することができ、ひい
ては再生後の処理水の純度低下を防止して処理水量を増
加させることができるイオン交換樹脂の再生方法を提供
することができる。

【００５４】また、本発明の請求項３及び請求項４に記
載の発明によれば、再生時に強電解質イオン交換樹脂層
のイオン交換帯の乱れを最大限に防止することができ、
ひいては再生後の処理水の純度低下を防止して処理水量
を増加させることができるイオン交換樹脂の再生方法を
好適に実施す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樹脂の再生方法を実施する
際に好適に用いられる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】本発明のイオン交換装置の他の実施例を示す模
式図である。

【図３】実装置規模のカチオン交換塔を用いて本発明の
イオン交換樹脂の再生方法を実施した場合の原水の処理
時間とその処理水の導電率の関係を従来方法と併記した
グラフである。

【図４】従来のイオン交換装置の一例を示す模式図であ
る。

【符号の説明】

１１、１１１ 充填塔 １２、１１２ 底板 １３、１１３ 強酸性カチオン交換樹脂の充填層 １４、１１４ 隙間 １５、１１５ 遮蔽板 ２４、１２４ 再生剤供給手段 ２５、１２５ 浮上水供給手段 ２６、１２６ 再生剤

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 イオン交換装置の充填塔内に、底板と遮
   蔽板との間に隙間を空けて充填された強電解質イオン交
   換樹脂のみの充填層であって、上記底板上に配置された
   ディストリビュータから再生剤を上昇流で供給して当該
   強電解質イオン交換樹脂を再生する方法において、上記
   再生剤を供給する前に、上記ディストリビュータから上
   記再生剤の流速より大きな流速で浮上水を供給し、この
   浮上水により上記充填層のイオン交換帯を乱すことな
   く、上記充填層を上記遮蔽板に押しつけて浮上保持する
   ことを特徴とするイオン交換樹脂の再生方法。
2. 【請求項２】 上記浮上水を上記再生剤の流速の２〜１
   ０倍の流速で供給することを特徴とする請求項１に記載
   のイオン交換樹脂の再生方法。
3. 【請求項３】 充填塔内に充填された強電解質イオン交
   換樹脂のみの層と、この強電解質イオン交換樹脂層を支
   承する底板と、この底板の上方でこれと対向して上記充
   填塔内に配設され且つ上記強電解質イオン交換樹脂層の
   上面との間に隙間を形成する遮蔽板と、上記底板上に設
   置されたディストリビュータとを備え、上記充填塔の上
   部から原水を下降流で供給し、上記ディストリビュータ
   から再生剤を上昇流で供給するイオン交換装置におい
   て、上記充填層を上記遮蔽板に押しつけて浮上保持させ
   るための浮上水を上記ディストリビュータから供給する
   浮上水供給手段を設けたことを特徴とするイオン交換装
   置。
4. 【請求項４】 上記浮上水供給手段は、上記浮上水を供
   給する供給管と、この供給管を開閉するバルブとを有す
   ることを特徴とする請求項３に記載のイオン交換装置。