JP3460324B2 - 濾過装置 - Google Patents
濾過装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は使用済の廃イオン交換樹
脂を濾材として用いる濾過装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】水処理における濾過装置として、砂、ア
ンスラサイト、不活性樹脂等の粒状濾材を充填して濾床
を形成し、濾床に通水して濾過を行い、差圧上昇により
濾床を逆洗し、捕捉されたＳＳ等を除去するようにした
ものが一般に使用されている。このような従来の濾過装
置は、濾材の物理的な濾過作用を利用して濾過するもの
であるため、ＳＳ捕捉力には限界があり、高流速で通水
して濾過を行うと処理水質が悪化する。 【０００３】逆洗操作での問題点としては、濾過装置を
長期間使用すると、空気、水逆洗だけでは除去排出でき
ない汚染物が濾材部分に蓄積し、マッドボール（汚染物
の塊）が生じ、その結果、濾過装置の差圧上昇および濾
過水質の悪化を招く。これらを防止するために、空気、
水逆洗の時間を長くしたり、塩素を添加して原水を殺菌
し、マッドボール等の発生を防止するなどの方法がとら
れる。しかし逆洗時間を長くすると濾過水槽などを大き
くする必要があるにもかからわず、付着したＳＳの完全
な除去は困難である。マッドボールの生成防止に塩素を
添加した場合、イオン交換樹脂塔に供給する前に濾過水
中の残留塩素を活性炭処理あるいは薬品処理で除去する
ことが必要となる。また濾材として砂などを用いた場
合、酸あるいはアルカリ洗浄を頻繁に行うと濾材が溶出
し消耗するなどの問題点がある。 【０００４】一方、イオン交換樹脂は使用によりイオン
交換能が低下するため、使用済のイオン交換樹脂は廃樹
脂として廃棄されるが、その廃棄は環境汚染の観点から
困難である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題点を解決するため、廃イオン交換樹脂を濾材とし
て用いることにより、ＳＳ成分等の捕捉力を大きくして
高流速で濾過を行うことができ、しかも酸、アルカリを
用いて逆洗を行うことができ、これにより短時間で効率
よく濾材の洗浄を行って濾過能力をほぼ完全に回復でき
るほか、樹脂に残留するイオン交換能力を利用すること
も可能な濾過装置を提供することである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、濾材として粒
径０．３〜１ｍｍφの廃イオン交換樹脂を充填した濾床
を有する濾過塔と、前記濾床に逆洗用の水および／また
は空気を導入して濾床を展開および／またはＳＳを剥離
する逆洗水および／または空気導入手段と、前記濾床に
酸および／またはアルカリ洗浄液を導入して酸および／
またはアルカリ洗浄する洗浄液導入手段と、 剥離したＳ
Ｓを含む逆洗排液および／または洗浄排液を濾過塔から
排出する排液排出手段とを備えていることを特徴とする
濾過装置である。 【０００７】本発明において濾材として使用される廃イ
オン交換樹脂は、イオン交換用として使用され、使用済
となったイオン交換樹脂であり、イオン交換能が低下し
たものが一般的であるが、イオン交換能が低下しないも
のであってもよい。このようなイオン交換樹脂としては
カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂のいずれでもよ
く、両者を混合して用いてもよいが、いずれか一方の樹
脂を用いるのが好ましく、被処理水に無機凝集剤を添加
して凝集濾過を行う場合は、カチオン交換樹脂、特に強
酸性のカチオン交換樹脂が好ましい。濾材となる廃イオ
ン交換樹脂の粒径は、０．３〜１ｍｍφのものを用い
る。 【０００８】本発明ではこのような廃イオン交換樹脂を
濾過塔に充填して濾床を形成し、濾過装置が構成され
る。このような濾過装置はそれ単独でも用いられるが、
イオン交換装置と組合せて水処理装置を構成するのが好
ましい。上記の濾過装置では、濁度１以上のＳＳ成分を
含む被処理水を濾床に通水して濾過が行われる。被処理
水の通水方向は下向流とするのが一般的であるが、上向
流その他の方向に通水することもできる。なお濁度１以
上のＳＳ成分を含む被処理水を直接イオン交換樹脂塔に
通水すると、差圧がすぐに上昇するためイオン交換処理
ができない。このためイオン交換樹脂塔への流入水は通
常濁度１未満に除濁する。 【０００９】被処理水の流速は一般的には３０〜１００
ｍ／ｈ、好ましくは３０〜４０ｍ／ｈ程度で濾過が行わ
れる。砂、アンスラサイト等を用いた通常の濾過装置で
は通常６〜８ｍ／ｈ程度の流速で濾過が行われるが、本
発明では濾材によるＳＳ捕捉力が大きいため、上記のよ
うな高流速で濾過を行っても、ＳＳのリークなしに十分
濾過を行うことができる。特に硫酸バンド、ＰＡＣ等の
無機凝集剤を添加して凝集濾過を行う場合に、このよう
な傾向が強い。 【００１０】本発明において高流速で濾過が行えるの
は、濾材に残留するイオン交換基により、イオン交換そ
の他の電気化学的な作用が、物理化学的な濾過作用に加
味されることにより、ＳＳ捕捉力が大きくなり、これに
よりＳＳがリークしないためであると推測されるが、詳
細は不明である。 【００１１】濾過の継続により差圧が上昇すると濾床の
逆洗が行われる。逆洗は濾床の下部から逆洗用の水およ
び／または空気を導入して行うのが一般的であるが、初
期の数回は濾床上部のみを逆洗するようにしてもよい。
最終的に濾床下部から逆洗を行うことにより、濾床に捕
捉されたＳＳ成分は除去されるが、完全に除去すること
はできず、逆洗の度に徐々に蓄積していってマッドボー
ルの原因になる。 【００１２】本発明では水および／または空気による逆
洗数回に対して１回の割合で、酸および／またはアルカ
リ洗浄液による洗浄を行う。本発明の濾過装置がイオン
交換装置と組合されている場合はイオン交換装置の再生
排液を濾床の洗浄液として用いることができるが、他の
場合は酸および／またはアルカリ洗浄液を別途調製する
ことができる。酸および／またはアルカリ洗浄液の濃度
はそれぞれ１〜５重量％濃度とすることができる。 【００１３】酸および／またはアルカリ洗浄液による洗
浄は上記洗浄液を用いて逆洗することにより行うのが好
ましいが、逆洗とは別の操作として行うことも可能であ
る。洗浄液としては、濾材が廃カチオン交換樹脂の場合
は酸液、廃アニオン交換樹脂の場合はアルカリ液が好ま
しいが、逆の場合でもよい。混床の場合は逆洗により両
樹脂を分離し、それぞれの樹脂に対して酸またはアルカ
リを洗浄液として通液するのが好ましいが、混床の状態
で、一方または両方の洗浄液で洗浄してもよい。 【００１４】酸および／またはアルカリ洗浄液による洗
浄により、濾材として廃イオン交換樹脂に付着していた
金属その他の不純物が除去され、これにより付着してい
たＳＳ成分はほぼ完全に除去され、濾過能力は回復す
る。これと同時に濾材に残留するイオン交換基が再生さ
れ、イオン交換樹脂としての機能も回復する。 【００１５】 【実施例】以下、本発明を図面の実施例により説明す
る。図１は実施例の濾過装置を示す断面図である。図１
において、１０は濾過装置であって、濾過塔１内に、使
用済の廃イオン交換樹脂を充填した濾床２が形成され、
支持板２ａ上に支持されている。濾過塔１の頂部には空
気抜口３が設けられている。また濾過塔１の上部には被
処理水導入路および逆洗排水路を兼ねる上部給排液管４
が設けられて、濾床２の上方に開口している。上部給排
水管４の開口部には上向に拡開するロート状部４ａが形
成され、その下側の周辺部には下向に傾斜する笠状のガ
イド部４ｂが形成され、その接合部に逆Ｊ字状の空気抜
管４ｃが設けられている。濾過塔１の下部には濾過水排
出路および洗浄液導入路を兼ねる下部給排液管５が設け
られて、濾床２の下方に開口している。濾床２内の上部
および濾床２の下方には逆洗用の水および／または空気
を導入する逆洗水／空気導入管６、７が設けられ、それ
ぞれ交差方向に枝管６ａ、７ａを有し、給水／空気管６
ｂ、７ｂに連絡している。逆洗水／空気導入管６および
枝管６ａには両側に斜上向に開口する開口部が設けら
れ、逆洗水／空気導入管７および枝管７ａには両側に斜
下向に開口する開口部が形成されている（図示せず）。
濾過塔１の側壁の濾床２上面より若干上の部分には、水
抜口８および洗浄排液口９が設けられている。 【００１６】上記の濾過装置は図２〜４に示すように、
イオン交換装置と組合されて純水製造装置を構成してい
る。図２〜４の（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ純水製造装置
の各工程を示す系統図であり、各図中、１１は濾過水
槽、１２はカチオン交換塔、１３は脱炭酸塔、１４はア
ニオン交換塔であり、これらはシリーズに接続してイオ
ン交換装置２０を構成している。カチオン交換塔１２お
よびアニオン交換塔１４にはそれぞれカチオン交換樹脂
層１５およびアニオン交換樹脂層１６が充填されてい
る。 【００１７】上記の純水製造装置においては、図２
（Ａ）に示すように、濾過装置１０において濾過を行
い、イオン交換装置２０においてイオン交換を行い、純
水が製造される。まず濾過装置１０では、被処理水を上
部給排液管４から導入して濾過を行い、濾過水は下部給
排液管５から弁Ｖ1を介して濾過水槽１１に貯えられ
る。このとき濾材の残留交換基の作用により、ＳＳ捕捉
力が大きくなって、高流速で濾過が行われ、被処理水に
無機凝集剤を添加して凝集濾過を行う場合でも効率よく
濾過を行うことができる。 【００１８】イオン交換装置２０では、濾過水槽１１の
濾過水が連絡管２１からカチオン交換塔１２に導入さ
れ、カチオン交換樹脂層１５を通る間にカチオン交換が
行われ、カチオン交換水は下部給排液管２２から脱炭酸
塔１３に導入されて脱炭酸された後連絡管２３からアニ
オン交換塔１４に導入され、アニオン交換樹脂層１６を
通る間にアニオン交換が行われ、下部給排液管２４から
純水が得られる。 【００１９】濾過塔１の差圧が上昇したときは、図２
（Ｂ）に示すように、弁Ｖ1を閉じ、イオン交換装置２
０を従前の通り運転したまま、濾過装置１０の逆洗を行
う。濾過装置１０の逆洗は、濾床２の表層部のみが目詰
まりしている場合は、逆洗水／空気導入管６から水およ
び／または空気を導入して表層部のみを展開し、また濾
床２の全層が目詰まりしている場合は、逆洗水／空気導
入管７から水および／または空気を導入して全層を展開
して逆洗する。空気逆洗を行う場合は水抜口８から水抜
きして、液面を濾床２の上面より若干上の位置まで下降
させて空気を吹込むと、濾床２はほぐされてＳＳが剥離
する。水逆洗の場合は、この状態から逆洗水／空気導入
管６または７から水を導入することにより濾床２は展開
され、剥離ＳＳを含む逆洗排液は上部給排液管４から排
出される。このとき上昇する濾材は上部給排液管４のロ
ート状部４ａの下側からガイド部４ｂに沿って循環し、
ＳＳを含む水がオーバーフロー式にロート状部４ａから
集水されて排出される。空気抜管４ｃはロート状部４ａ
とガイド部４ｂの下にたまる空気を抜出し、濾材の循環
流を維持する。上記の逆洗は水逆洗のみを行ってもよ
い。逆洗終了後は前記と同様の濾過工程に入り、濾過水
を濾過水槽に貯留する。 【００２０】このような濾過−逆洗の操作を繰返し、濾
床２の全層が目詰まりし、表層部のみの逆洗により圧損
が回復しない場合には、全層の逆洗を行う。そして全層
の逆洗によっても、付着ＳＳ分が蓄積されて、圧損が回
復しなくなるので、全層の逆洗数回に対して１回の割合
で酸／アルカリ洗浄を行う。このような酸／アルカリ洗
浄は通常イオン交換装置２０の再生工程に際して、その
再生排液を利用して行われる。 【００２１】酸／アルカリ洗浄は、まずその準備段階と
して、図３（Ａ）に示すように、弁Ｖ1を閉じ、イオン
交換装置２０の運転も停止し、逆洗水／空気導入管７か
ら濾過塔１に水および／または空気を導入して濾床２の
逆洗を行う。このときの逆洗は前記の逆洗と同様に行わ
れるが、空気逆洗および水逆洗を組合せて行うのが好ま
しい。カチオン交換樹脂層１５およびアニオン交換樹脂
層１６についても、下部給排液管２２、２４から水およ
び／または空気を導入し、同様に逆洗を行う。 【００２２】次に図３（Ｂ）に示すように、下部給排液
管２２から酸再生液を導入してカチオン交換樹脂層１５
を再生し、酸を含む再生排液は酸洗浄液として下部給排
液管５から濾過塔１に導入して、濾床２の洗浄を行い、
洗浄排液口９から洗浄排液を排出する。続いて図４
（Ａ）に示すように下部給排液管２４からアニオン交換
塔１４にアルカリ再生液を導入してアニオン交換樹脂層
１６を再生し、アルカリを含む再生排液はアルカリ洗浄
液として下部給排液管５から濾過塔１に導入して濾床２
のアルカリ洗浄を行い、洗浄排液口９から洗浄排液を排
出する。濾材が廃カチオン交換樹脂または廃アニオン交
換樹脂のみの場合は一方の薬剤洗浄のみを行ってもよ
い。 【００２３】その後濾過塔１、カチオン交換塔１２、ア
ニオン交換塔１４について押出工程を行った後、図４
（Ｂ）に示すように、濾過塔１については、上部給排液
路４から被処理水を導入して通水洗浄を行い、イオン交
換装置２０については、濾過水を循環して循環洗浄を行
う。このような酸／アルカリ洗浄を行った後、図２
（Ａ）に示すように採水工程に移る。 【００２４】試験例 図１の濾過塔１に粒径０．３〜１ｍｍの廃イオン交換樹
脂（カチオン交換樹脂ダイヤイオンＳＫ１Ｂまたはアニ
オン交換樹脂ＳＡ１００）を１ｍの高さに充填して濾床
２を形成し、図２（Ａ）のようにイオン交換装置２０と
組合せて純水製造装置を構成した。水道水にカオリンを
添加して濁度５〜６度に調整した被処理水にポリ塩化ア
ルミニウムをAlとして０．５ｍｇ／ｌ添加し、硫酸でｐ
Ｈ６．５に調整して凝集処理を行い、図２（Ａ）に示す
ように濾過装置１０においてＬＶ３５ｍ／ｈの流速で濾
過を行い、その後イオン交換装置２０においてカチオン
交換およびアニオン交換を行って純水を得た。 【００２５】濾過装置１０における圧損は当初０．２５
ｋｇｆ／ｃｍ2であったが次第に上昇し、８時間後に１
〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2になったので、図２（Ｂ）に示
すように濾過塔下部より水を導入してＬＶ３５ｍ／ｈｒ
で１５分間逆洗し、終了後通水を再開した。さらに８時
間後に同様に水で逆洗した。２４時間後にイオン交換装
置の再生が必要になったので、イオン交換樹脂層の再生
と濾床の洗浄を行った。 【００２６】このときの洗浄操作は、まず図３（Ａ）に
示すように濾過塔１の通水を停止して、濾床２の上層よ
り上１０〜２０ｃｍの高さまで水抜を行い、濾過塔下部
に空気を導入して１ｍ3／ｍ2・ｍｉｎの流量、０．４ｋ
ｇｆ／ｃｍ2の圧力で１５分間空気逆洗を行った後、濾
過塔の下部に水を導入してＬＶ３５ｍ／ｈｒで１５分間
水逆洗を行うと同時に、カチオン交換樹脂層１５および
アニオン交換樹脂層１６についても水逆洗を行い、その
後カチオン交換樹脂またはアニオン交換樹脂の再生と酸
またはアルカリ洗浄を行った。 【００２７】濾材として廃カチオン交換樹脂を用いた場
合は、図３（Ｂ）に示すように、５重量％塩酸水溶液を
カチオン交換塔１２に通液してカチオン交換樹脂を再生
した後、再生排液を酸洗浄液として濾過塔１に導入して
ＬＶ１０ｍ／ｈｒで濾床を洗浄した。濾材が廃アニオン
交換樹脂の場合は、図４（Ａ）に示すように、２重量％
水酸化ナトリウム水溶液をアニオン交換塔１４に通液し
てアニオン交換樹脂を再生した後、再生排液をアルカリ
洗浄液として濾過塔１に導入してＬＶ１０ｍ／ｈｒで濾
床を洗浄した。 【００２８】酸またはアルカリ廃液で洗浄後、図４
（Ｂ）に示すように濾過塔１を２０分間通水洗浄し、イ
オン交換装置２０は３０分間循環洗浄した後、採水を開
始した。上記の酸またはアルカリ洗浄を行った場合の差
圧の変化を図５（Ａ）に示す。比較例として上記と同様
に運転し、３回目の洗浄として酸またはアルカリ洗浄を
行わず、空気および水逆洗のみを行った場合の圧損の変
化を図５（Ｂ）に示す。図５（Ａ）から明らかなよう
に、水逆洗によって蓄積する汚れは酸またはアルカリ洗
浄により除去され、初期の差圧が回復するのに対し、図
５（Ｂ）に示すように空気および水逆洗では差圧が回復
しないことがわかる。 【００２９】 【発明の効果】本発明の濾過装置は、濾材として粒径
０．３〜１ｍｍφの廃イオン交換樹脂を充填した濾床を
有する濾過塔と、濾床に逆洗用の水および／または空気
を導入して濾床を展開および／またはＳＳを剥離する逆
洗用水および／または空気導入手段と、濾床に酸および
／またはアルカリ洗浄液を導入して酸および／またはア
ルカリ洗浄する酸および／またはアルカリ導入手段と、
剥離したＳＳを含む逆洗排液および／または洗浄排液を
濾過塔から排出する排液排出手段とを設けたので、残留
イオン交換能力を利用しＳＳ成分等の捕捉力を大きくし
て高流速で濾過を行うことができ、短時間で効率よく濾
材の洗浄を行って、ＳＳを剥離しまたは濾床を展開し、
剥離したＳＳを含む逆洗排液または洗浄排液を濾過塔か
ら排出して濾過能力をほぼ完全に回復することができ
る。
脂を濾材として用いる濾過装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】水処理における濾過装置として、砂、ア
ンスラサイト、不活性樹脂等の粒状濾材を充填して濾床
を形成し、濾床に通水して濾過を行い、差圧上昇により
濾床を逆洗し、捕捉されたＳＳ等を除去するようにした
ものが一般に使用されている。このような従来の濾過装
置は、濾材の物理的な濾過作用を利用して濾過するもの
であるため、ＳＳ捕捉力には限界があり、高流速で通水
して濾過を行うと処理水質が悪化する。 【０００３】逆洗操作での問題点としては、濾過装置を
長期間使用すると、空気、水逆洗だけでは除去排出でき
ない汚染物が濾材部分に蓄積し、マッドボール（汚染物
の塊）が生じ、その結果、濾過装置の差圧上昇および濾
過水質の悪化を招く。これらを防止するために、空気、
水逆洗の時間を長くしたり、塩素を添加して原水を殺菌
し、マッドボール等の発生を防止するなどの方法がとら
れる。しかし逆洗時間を長くすると濾過水槽などを大き
くする必要があるにもかからわず、付着したＳＳの完全
な除去は困難である。マッドボールの生成防止に塩素を
添加した場合、イオン交換樹脂塔に供給する前に濾過水
中の残留塩素を活性炭処理あるいは薬品処理で除去する
ことが必要となる。また濾材として砂などを用いた場
合、酸あるいはアルカリ洗浄を頻繁に行うと濾材が溶出
し消耗するなどの問題点がある。 【０００４】一方、イオン交換樹脂は使用によりイオン
交換能が低下するため、使用済のイオン交換樹脂は廃樹
脂として廃棄されるが、その廃棄は環境汚染の観点から
困難である。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の問題点を解決するため、廃イオン交換樹脂を濾材とし
て用いることにより、ＳＳ成分等の捕捉力を大きくして
高流速で濾過を行うことができ、しかも酸、アルカリを
用いて逆洗を行うことができ、これにより短時間で効率
よく濾材の洗浄を行って濾過能力をほぼ完全に回復でき
るほか、樹脂に残留するイオン交換能力を利用すること
も可能な濾過装置を提供することである。 【０００６】 【課題を解決するための手段】本発明は、濾材として粒
径０．３〜１ｍｍφの廃イオン交換樹脂を充填した濾床
を有する濾過塔と、前記濾床に逆洗用の水および／また
は空気を導入して濾床を展開および／またはＳＳを剥離
する逆洗水および／または空気導入手段と、前記濾床に
酸および／またはアルカリ洗浄液を導入して酸および／
またはアルカリ洗浄する洗浄液導入手段と、 剥離したＳ
Ｓを含む逆洗排液および／または洗浄排液を濾過塔から
排出する排液排出手段とを備えていることを特徴とする
濾過装置である。 【０００７】本発明において濾材として使用される廃イ
オン交換樹脂は、イオン交換用として使用され、使用済
となったイオン交換樹脂であり、イオン交換能が低下し
たものが一般的であるが、イオン交換能が低下しないも
のであってもよい。このようなイオン交換樹脂としては
カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂のいずれでもよ
く、両者を混合して用いてもよいが、いずれか一方の樹
脂を用いるのが好ましく、被処理水に無機凝集剤を添加
して凝集濾過を行う場合は、カチオン交換樹脂、特に強
酸性のカチオン交換樹脂が好ましい。濾材となる廃イオ
ン交換樹脂の粒径は、０．３〜１ｍｍφのものを用い
る。 【０００８】本発明ではこのような廃イオン交換樹脂を
濾過塔に充填して濾床を形成し、濾過装置が構成され
る。このような濾過装置はそれ単独でも用いられるが、
イオン交換装置と組合せて水処理装置を構成するのが好
ましい。上記の濾過装置では、濁度１以上のＳＳ成分を
含む被処理水を濾床に通水して濾過が行われる。被処理
水の通水方向は下向流とするのが一般的であるが、上向
流その他の方向に通水することもできる。なお濁度１以
上のＳＳ成分を含む被処理水を直接イオン交換樹脂塔に
通水すると、差圧がすぐに上昇するためイオン交換処理
ができない。このためイオン交換樹脂塔への流入水は通
常濁度１未満に除濁する。 【０００９】被処理水の流速は一般的には３０〜１００
ｍ／ｈ、好ましくは３０〜４０ｍ／ｈ程度で濾過が行わ
れる。砂、アンスラサイト等を用いた通常の濾過装置で
は通常６〜８ｍ／ｈ程度の流速で濾過が行われるが、本
発明では濾材によるＳＳ捕捉力が大きいため、上記のよ
うな高流速で濾過を行っても、ＳＳのリークなしに十分
濾過を行うことができる。特に硫酸バンド、ＰＡＣ等の
無機凝集剤を添加して凝集濾過を行う場合に、このよう
な傾向が強い。 【００１０】本発明において高流速で濾過が行えるの
は、濾材に残留するイオン交換基により、イオン交換そ
の他の電気化学的な作用が、物理化学的な濾過作用に加
味されることにより、ＳＳ捕捉力が大きくなり、これに
よりＳＳがリークしないためであると推測されるが、詳
細は不明である。 【００１１】濾過の継続により差圧が上昇すると濾床の
逆洗が行われる。逆洗は濾床の下部から逆洗用の水およ
び／または空気を導入して行うのが一般的であるが、初
期の数回は濾床上部のみを逆洗するようにしてもよい。
最終的に濾床下部から逆洗を行うことにより、濾床に捕
捉されたＳＳ成分は除去されるが、完全に除去すること
はできず、逆洗の度に徐々に蓄積していってマッドボー
ルの原因になる。 【００１２】本発明では水および／または空気による逆
洗数回に対して１回の割合で、酸および／またはアルカ
リ洗浄液による洗浄を行う。本発明の濾過装置がイオン
交換装置と組合されている場合はイオン交換装置の再生
排液を濾床の洗浄液として用いることができるが、他の
場合は酸および／またはアルカリ洗浄液を別途調製する
ことができる。酸および／またはアルカリ洗浄液の濃度
はそれぞれ１〜５重量％濃度とすることができる。 【００１３】酸および／またはアルカリ洗浄液による洗
浄は上記洗浄液を用いて逆洗することにより行うのが好
ましいが、逆洗とは別の操作として行うことも可能であ
る。洗浄液としては、濾材が廃カチオン交換樹脂の場合
は酸液、廃アニオン交換樹脂の場合はアルカリ液が好ま
しいが、逆の場合でもよい。混床の場合は逆洗により両
樹脂を分離し、それぞれの樹脂に対して酸またはアルカ
リを洗浄液として通液するのが好ましいが、混床の状態
で、一方または両方の洗浄液で洗浄してもよい。 【００１４】酸および／またはアルカリ洗浄液による洗
浄により、濾材として廃イオン交換樹脂に付着していた
金属その他の不純物が除去され、これにより付着してい
たＳＳ成分はほぼ完全に除去され、濾過能力は回復す
る。これと同時に濾材に残留するイオン交換基が再生さ
れ、イオン交換樹脂としての機能も回復する。 【００１５】 【実施例】以下、本発明を図面の実施例により説明す
る。図１は実施例の濾過装置を示す断面図である。図１
において、１０は濾過装置であって、濾過塔１内に、使
用済の廃イオン交換樹脂を充填した濾床２が形成され、
支持板２ａ上に支持されている。濾過塔１の頂部には空
気抜口３が設けられている。また濾過塔１の上部には被
処理水導入路および逆洗排水路を兼ねる上部給排液管４
が設けられて、濾床２の上方に開口している。上部給排
水管４の開口部には上向に拡開するロート状部４ａが形
成され、その下側の周辺部には下向に傾斜する笠状のガ
イド部４ｂが形成され、その接合部に逆Ｊ字状の空気抜
管４ｃが設けられている。濾過塔１の下部には濾過水排
出路および洗浄液導入路を兼ねる下部給排液管５が設け
られて、濾床２の下方に開口している。濾床２内の上部
および濾床２の下方には逆洗用の水および／または空気
を導入する逆洗水／空気導入管６、７が設けられ、それ
ぞれ交差方向に枝管６ａ、７ａを有し、給水／空気管６
ｂ、７ｂに連絡している。逆洗水／空気導入管６および
枝管６ａには両側に斜上向に開口する開口部が設けら
れ、逆洗水／空気導入管７および枝管７ａには両側に斜
下向に開口する開口部が形成されている（図示せず）。
濾過塔１の側壁の濾床２上面より若干上の部分には、水
抜口８および洗浄排液口９が設けられている。 【００１６】上記の濾過装置は図２〜４に示すように、
イオン交換装置と組合されて純水製造装置を構成してい
る。図２〜４の（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ純水製造装置
の各工程を示す系統図であり、各図中、１１は濾過水
槽、１２はカチオン交換塔、１３は脱炭酸塔、１４はア
ニオン交換塔であり、これらはシリーズに接続してイオ
ン交換装置２０を構成している。カチオン交換塔１２お
よびアニオン交換塔１４にはそれぞれカチオン交換樹脂
層１５およびアニオン交換樹脂層１６が充填されてい
る。 【００１７】上記の純水製造装置においては、図２
（Ａ）に示すように、濾過装置１０において濾過を行
い、イオン交換装置２０においてイオン交換を行い、純
水が製造される。まず濾過装置１０では、被処理水を上
部給排液管４から導入して濾過を行い、濾過水は下部給
排液管５から弁Ｖ1を介して濾過水槽１１に貯えられ
る。このとき濾材の残留交換基の作用により、ＳＳ捕捉
力が大きくなって、高流速で濾過が行われ、被処理水に
無機凝集剤を添加して凝集濾過を行う場合でも効率よく
濾過を行うことができる。 【００１８】イオン交換装置２０では、濾過水槽１１の
濾過水が連絡管２１からカチオン交換塔１２に導入さ
れ、カチオン交換樹脂層１５を通る間にカチオン交換が
行われ、カチオン交換水は下部給排液管２２から脱炭酸
塔１３に導入されて脱炭酸された後連絡管２３からアニ
オン交換塔１４に導入され、アニオン交換樹脂層１６を
通る間にアニオン交換が行われ、下部給排液管２４から
純水が得られる。 【００１９】濾過塔１の差圧が上昇したときは、図２
（Ｂ）に示すように、弁Ｖ1を閉じ、イオン交換装置２
０を従前の通り運転したまま、濾過装置１０の逆洗を行
う。濾過装置１０の逆洗は、濾床２の表層部のみが目詰
まりしている場合は、逆洗水／空気導入管６から水およ
び／または空気を導入して表層部のみを展開し、また濾
床２の全層が目詰まりしている場合は、逆洗水／空気導
入管７から水および／または空気を導入して全層を展開
して逆洗する。空気逆洗を行う場合は水抜口８から水抜
きして、液面を濾床２の上面より若干上の位置まで下降
させて空気を吹込むと、濾床２はほぐされてＳＳが剥離
する。水逆洗の場合は、この状態から逆洗水／空気導入
管６または７から水を導入することにより濾床２は展開
され、剥離ＳＳを含む逆洗排液は上部給排液管４から排
出される。このとき上昇する濾材は上部給排液管４のロ
ート状部４ａの下側からガイド部４ｂに沿って循環し、
ＳＳを含む水がオーバーフロー式にロート状部４ａから
集水されて排出される。空気抜管４ｃはロート状部４ａ
とガイド部４ｂの下にたまる空気を抜出し、濾材の循環
流を維持する。上記の逆洗は水逆洗のみを行ってもよ
い。逆洗終了後は前記と同様の濾過工程に入り、濾過水
を濾過水槽に貯留する。 【００２０】このような濾過−逆洗の操作を繰返し、濾
床２の全層が目詰まりし、表層部のみの逆洗により圧損
が回復しない場合には、全層の逆洗を行う。そして全層
の逆洗によっても、付着ＳＳ分が蓄積されて、圧損が回
復しなくなるので、全層の逆洗数回に対して１回の割合
で酸／アルカリ洗浄を行う。このような酸／アルカリ洗
浄は通常イオン交換装置２０の再生工程に際して、その
再生排液を利用して行われる。 【００２１】酸／アルカリ洗浄は、まずその準備段階と
して、図３（Ａ）に示すように、弁Ｖ1を閉じ、イオン
交換装置２０の運転も停止し、逆洗水／空気導入管７か
ら濾過塔１に水および／または空気を導入して濾床２の
逆洗を行う。このときの逆洗は前記の逆洗と同様に行わ
れるが、空気逆洗および水逆洗を組合せて行うのが好ま
しい。カチオン交換樹脂層１５およびアニオン交換樹脂
層１６についても、下部給排液管２２、２４から水およ
び／または空気を導入し、同様に逆洗を行う。 【００２２】次に図３（Ｂ）に示すように、下部給排液
管２２から酸再生液を導入してカチオン交換樹脂層１５
を再生し、酸を含む再生排液は酸洗浄液として下部給排
液管５から濾過塔１に導入して、濾床２の洗浄を行い、
洗浄排液口９から洗浄排液を排出する。続いて図４
（Ａ）に示すように下部給排液管２４からアニオン交換
塔１４にアルカリ再生液を導入してアニオン交換樹脂層
１６を再生し、アルカリを含む再生排液はアルカリ洗浄
液として下部給排液管５から濾過塔１に導入して濾床２
のアルカリ洗浄を行い、洗浄排液口９から洗浄排液を排
出する。濾材が廃カチオン交換樹脂または廃アニオン交
換樹脂のみの場合は一方の薬剤洗浄のみを行ってもよ
い。 【００２３】その後濾過塔１、カチオン交換塔１２、ア
ニオン交換塔１４について押出工程を行った後、図４
（Ｂ）に示すように、濾過塔１については、上部給排液
路４から被処理水を導入して通水洗浄を行い、イオン交
換装置２０については、濾過水を循環して循環洗浄を行
う。このような酸／アルカリ洗浄を行った後、図２
（Ａ）に示すように採水工程に移る。 【００２４】試験例 図１の濾過塔１に粒径０．３〜１ｍｍの廃イオン交換樹
脂（カチオン交換樹脂ダイヤイオンＳＫ１Ｂまたはアニ
オン交換樹脂ＳＡ１００）を１ｍの高さに充填して濾床
２を形成し、図２（Ａ）のようにイオン交換装置２０と
組合せて純水製造装置を構成した。水道水にカオリンを
添加して濁度５〜６度に調整した被処理水にポリ塩化ア
ルミニウムをAlとして０．５ｍｇ／ｌ添加し、硫酸でｐ
Ｈ６．５に調整して凝集処理を行い、図２（Ａ）に示す
ように濾過装置１０においてＬＶ３５ｍ／ｈの流速で濾
過を行い、その後イオン交換装置２０においてカチオン
交換およびアニオン交換を行って純水を得た。 【００２５】濾過装置１０における圧損は当初０．２５
ｋｇｆ／ｃｍ2であったが次第に上昇し、８時間後に１
〜１．５ｋｇｆ／ｃｍ2になったので、図２（Ｂ）に示
すように濾過塔下部より水を導入してＬＶ３５ｍ／ｈｒ
で１５分間逆洗し、終了後通水を再開した。さらに８時
間後に同様に水で逆洗した。２４時間後にイオン交換装
置の再生が必要になったので、イオン交換樹脂層の再生
と濾床の洗浄を行った。 【００２６】このときの洗浄操作は、まず図３（Ａ）に
示すように濾過塔１の通水を停止して、濾床２の上層よ
り上１０〜２０ｃｍの高さまで水抜を行い、濾過塔下部
に空気を導入して１ｍ3／ｍ2・ｍｉｎの流量、０．４ｋ
ｇｆ／ｃｍ2の圧力で１５分間空気逆洗を行った後、濾
過塔の下部に水を導入してＬＶ３５ｍ／ｈｒで１５分間
水逆洗を行うと同時に、カチオン交換樹脂層１５および
アニオン交換樹脂層１６についても水逆洗を行い、その
後カチオン交換樹脂またはアニオン交換樹脂の再生と酸
またはアルカリ洗浄を行った。 【００２７】濾材として廃カチオン交換樹脂を用いた場
合は、図３（Ｂ）に示すように、５重量％塩酸水溶液を
カチオン交換塔１２に通液してカチオン交換樹脂を再生
した後、再生排液を酸洗浄液として濾過塔１に導入して
ＬＶ１０ｍ／ｈｒで濾床を洗浄した。濾材が廃アニオン
交換樹脂の場合は、図４（Ａ）に示すように、２重量％
水酸化ナトリウム水溶液をアニオン交換塔１４に通液し
てアニオン交換樹脂を再生した後、再生排液をアルカリ
洗浄液として濾過塔１に導入してＬＶ１０ｍ／ｈｒで濾
床を洗浄した。 【００２８】酸またはアルカリ廃液で洗浄後、図４
（Ｂ）に示すように濾過塔１を２０分間通水洗浄し、イ
オン交換装置２０は３０分間循環洗浄した後、採水を開
始した。上記の酸またはアルカリ洗浄を行った場合の差
圧の変化を図５（Ａ）に示す。比較例として上記と同様
に運転し、３回目の洗浄として酸またはアルカリ洗浄を
行わず、空気および水逆洗のみを行った場合の圧損の変
化を図５（Ｂ）に示す。図５（Ａ）から明らかなよう
に、水逆洗によって蓄積する汚れは酸またはアルカリ洗
浄により除去され、初期の差圧が回復するのに対し、図
５（Ｂ）に示すように空気および水逆洗では差圧が回復
しないことがわかる。 【００２９】 【発明の効果】本発明の濾過装置は、濾材として粒径
０．３〜１ｍｍφの廃イオン交換樹脂を充填した濾床を
有する濾過塔と、濾床に逆洗用の水および／または空気
を導入して濾床を展開および／またはＳＳを剥離する逆
洗用水および／または空気導入手段と、濾床に酸および
／またはアルカリ洗浄液を導入して酸および／またはア
ルカリ洗浄する酸および／またはアルカリ導入手段と、
剥離したＳＳを含む逆洗排液および／または洗浄排液を
濾過塔から排出する排液排出手段とを設けたので、残留
イオン交換能力を利用しＳＳ成分等の捕捉力を大きくし
て高流速で濾過を行うことができ、短時間で効率よく濾
材の洗浄を行って、ＳＳを剥離しまたは濾床を展開し、
剥離したＳＳを含む逆洗排液または洗浄排液を濾過塔か
ら排出して濾過能力をほぼ完全に回復することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の濾過装置を示す断面図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例の濾過装置を
用いた純水製造装置の工程を示す系統図である。 【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例の濾過装置を
用いた純水製造装置の工程を示す系統図である。 【図４】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例の濾過装置を
用いた純水製造装置の工程を示す系統図である。 【図５】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ試験例の結果を示す
グラフである。 【符号の説明】 １ 濾過塔 ２ 濾床 ２ａ 支持板 ３ 空気抜口 ４ 上部給排液管 ４ａ ロート状部 ４ｂ ガイド部 ４ｃ 空気抜管 ５、２２、２４ 下部給排液管 ６、７ 逆洗水／空気導入管 ６ａ、７ａ 枝管 ６ｂ、７ｂ 給水／空気管 ８ 水抜口 ９ 洗浄排液口 １０ 濾過装置 １１ 濾過水槽 １２ カチオン交換塔 １３ 脱炭酸塔 １４ アニオン交換塔 １５ カチオン交換樹脂層 １６ アニオン交換樹脂層 ２１、２３ 連絡管
用いた純水製造装置の工程を示す系統図である。 【図３】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例の濾過装置を
用いた純水製造装置の工程を示す系統図である。 【図４】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ実施例の濾過装置を
用いた純水製造装置の工程を示す系統図である。 【図５】（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ試験例の結果を示す
グラフである。 【符号の説明】 １ 濾過塔 ２ 濾床 ２ａ 支持板 ３ 空気抜口 ４ 上部給排液管 ４ａ ロート状部 ４ｂ ガイド部 ４ｃ 空気抜管 ５、２２、２４ 下部給排液管 ６、７ 逆洗水／空気導入管 ６ａ、７ａ 枝管 ６ｂ、７ｂ 給水／空気管 ８ 水抜口 ９ 洗浄排液口 １０ 濾過装置 １１ 濾過水槽 １２ カチオン交換塔 １３ 脱炭酸塔 １４ アニオン交換塔 １５ カチオン交換樹脂層 １６ アニオン交換樹脂層 ２１、２３ 連絡管
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｂ０１Ｄ 29/38 ５１０Ｂ
５２０Ｂ
５４０
(72)発明者 黒木 勝憲
東京都新宿区西新宿３丁目４番７号 栗
田工業株式会社内
(56)参考文献 特開 昭50−158576（ＪＰ，Ａ)
特公 昭47−44903（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B01D 29/62
B01D 24/00
B01D 29/66
B01D 39/04
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 濾材として粒径０．３〜１ｍｍφの廃イ
オン交換樹脂を充填した濾床を有する濾過塔と、 前記濾床に逆洗用の水および／または空気を導入して濾
床を展開および／またはＳＳを剥離する逆洗水および／
または空気導入手段と、 前記濾床に酸および／またはアルカリ洗浄液を導入して
酸および／またはアルカリ洗浄する洗浄液導入手段と、 剥離したＳＳを含む逆洗排液および／または洗浄排液を
濾過塔から排出する排液排出手段と を備えていることを
特徴とする濾過装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21004394A JP3460324B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 濾過装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21004394A JP3460324B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 濾過装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0871318A JPH0871318A (ja) | 1996-03-19 |
| JP3460324B2 true JP3460324B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=16582865
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21004394A Expired - Fee Related JP3460324B2 (ja) | 1994-09-02 | 1994-09-02 | 濾過装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3460324B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5321450B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-10-23 | 栗田工業株式会社 | 水処理装置給水配管の洗浄方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4787043B2 (ja) * | 2005-03-28 | 2011-10-05 | 株式会社中山製鋼所 | 濾材の洗浄方法 |
| JP5793887B2 (ja) * | 2011-02-25 | 2015-10-14 | 栗田工業株式会社 | 凝集濾過方法 |
| WO2017183130A1 (ja) * | 2016-04-20 | 2017-10-26 | 三菱重工業株式会社 | ろ過装置の洗浄方法、並びに、ろ過処理設備及び淡水化プラント |
-
1994
- 1994-09-02 JP JP21004394A patent/JP3460324B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5321450B2 (ja) * | 2008-03-21 | 2013-10-23 | 栗田工業株式会社 | 水処理装置給水配管の洗浄方法 |
| KR101572704B1 (ko) | 2008-03-21 | 2015-11-27 | 쿠리타 고교 가부시키가이샤 | 수처리 장치 급수 배관의 세정 방법 |
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|---|---|
| JPH0871318A (ja) | 1996-03-19 |
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