JP3999370B2

JP3999370B2 - イオン交換樹脂を用いた純水製造装置

Info

Publication number: JP3999370B2
Application number: JP25801798A
Authority: JP
Inventors: 勇佐藤
Original assignee: Organo Corp
Current assignee: Organo Corp
Priority date: 1998-09-11
Filing date: 1998-09-11
Publication date: 2007-10-31
Anticipated expiration: 2018-09-11
Also published as: JP2000084552A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、イオン交換樹脂を用いた純水製造装置に関し、更に詳しくは、純水製造装置のイオン交換樹脂を再生する薬液の定量技術の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
イオン交換樹脂を用いた純水製造装置は、小型軽量の特徴を有し、病院や実験室等で広範囲に利用されている。図１０は、従来のイオン交換樹脂を用いた純水製造装置の構成を示すブロック図である。本純水製造装置は、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を収容する樹脂塔１１を有し、原水供給ポンプ１４の運転によって樹脂塔１１の頂部から供給された原水を処理し、樹脂塔１１の底部からこれを取り出し、処理水として必要な場所に供給する。
【０００３】
原水を所定量以上処理したイオン交換樹脂は、そのイオン交換性能が低下し、処理水の電気伝導率が上昇するので、イオン交換樹脂の再生処理が必要となる。例えば、この再生処理は、処理水の電気伝導率が１μＳ／ｃｍ以上となった時点で行われ、イオン交換樹脂の貫流点と呼ばれる。
【０００４】
イオン交換樹脂の再生にあたっては、まず、アニオン交換樹脂とカチオンと交換樹脂を逆先水によって分離し、沈降速度の遅いアニオン交換樹脂１２をコレクタ１５より上に、沈降速度の速いカチオン交換樹脂１３をコレクタより下に移動させる。次いで、例えばアニオン交換樹脂１２を苛性ソーダによって処理し、次いでカチオン交換樹脂１３を塩酸によって処理し、夫々のイオン交換樹脂を再生する。苛性ソーダ及び塩酸は、夫々、苛性ソーダ貯槽１６及び塩酸貯槽１７から、夫々に付属する計量タンク１８及び１９を経由して所定量が供給される。
【０００５】
例えば、所定量の苛性ソーダを樹脂塔１１に供給するには、苛性ソーダ計量タンク１８に所定量の苛性ソーダを予め貯留し、エゼクタ２０によって駆動水の水圧を利用して苛性ソーダを計量タンク１８から吸引する。樹脂塔１１内に残留する苛性ソーダは、規定量の苛性ソーダを通薬した後、押出水によって押し出される。所定量の塩酸を樹脂塔１１に供給するのも同様に行われる。
【０００６】
樹脂再生が終了すると、まず、樹脂塔１１から塔内水を抜き、次いで、逆洗ラインを成す配管Ｐ１及びＰ４から再度樹脂塔１１内に水を張り込んで、樹脂層１２、１３を緩めた後に圧縮空気を導入し、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を再び混合する。混合が終了すると、少しの間ブローをし、次いで、水を張り込んで満水にする。引き続き、各バルブの状態を通常の通水に切り換えて原水を送り込む。これによって、イオン交換樹脂で処理した処理水が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のイオン交換樹脂を用いた純水製造装置では、所定量の苛性ソーダ及び塩酸を計量するのに計量タンクを利用している。また、この計量には、計量タンク内に配設されるレベル計が利用され、計量及び供給は自動制御によって行われる。
【０００８】
計量タンクは、一般に、大きな専有面積を有し、特に小型の純水製造装置にあっては、その配置効率を大きく損ない、また、計量に必要な配管及びバルブが製造コストを上昇させるという問題がある。ここで、計量タンクによる計量に代えて、ポンプによって一定時間薬液を移送することで所定量の薬液を供給することも考えられるが、ポンプ及びその制御装置の設置に費用がかさみ、コスト低減に寄与しない。また、エゼクタをタイマによって一定時間稼働させて所定量の薬液を供給することも考えられるが、エゼクタとタイマのみによる計量には不正確さが伴う。
【０００９】
本発明は、上記に鑑み、薬液計量の正確さを維持しつつ、計量タンクを除くことで配置効率を高めることができ、特に小型の純水製造装置に好適な、イオン交換樹脂を用いた純水製造装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のイオン交換樹脂を用いた純水製造装置は、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を収容する樹脂塔を有し、原水をイオン交換によって処理する通水モードとイオン交換樹脂の再生を行う再生モードとで作動する純水製造装置において、
アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を再生するための薬液を収容する薬液貯槽と、前記再生モードにおいて前記薬液を樹脂塔に供給する薬液供給装置と、前記薬液供給装置を通過した薬液の量を測定する流量測定装置と、前記流量測定装置の検出結果に従って前記再生モードを終了する制御装置とを有することを特徴とする。
【００１１】
本発明の純水製造装置によると、薬液の通過量を計測する流量計を備えることで計量タンクを省くことが出来るので、純水製造装置の製造コストを低減すると共に装置の配置効率を向上させることが出来る。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照し、本発明の実施形態例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態例のイオン交換樹脂を用いた純水製造装置のブロック図である。なお、図面には従来装置の要素と同様な要素には同じ参照符号を付して示した。
【００１３】
純水製造装置は、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂から成るイオン交換樹脂を収容する樹脂塔１１と、アニオン交換樹脂を再生するための苛性ソーダを収容する苛性ソーダ貯槽１６と、カチオン交換樹脂を再生するための塩酸を収容する塩酸貯槽１７と、原水、処理水、薬液、圧縮空気等の配管及びバルブ類と、苛性ソーダ及び塩酸の流量を測定するための流量計２２、２３とを有する。流量計２２、２３とエゼクタ２０、２１との間には夫々、逆止弁２４、２５が配設されている。本発明に従って、苛性ソーダ計量タンク及び塩酸計量タンクは本製造装置から除かれ、付属配管の削減と相まって配置効率を高めている。
【００１４】
苛性ソーダ貯槽１６内に収容された苛性ソーダは、バルブＶ１、配管Ｐ１０、バルブＶ２、流量計２２、配管Ｐ１１及び逆止弁２４を経由してエゼクタ２０に導かれ、原水と共にその圧力を利用して配管Ｐ６及びディストリビュータ２６を経由して樹脂塔１１内に導入される。同様に、塩酸貯槽１７内に収容された塩酸は、バルブＶ３、配管Ｐ９、バルブＶ４、流量計２３、逆止弁２５を経由してエゼクタ２１に導かれ、原水の圧力を利用して、バルブＶ８、Ｖ６、配管Ｐ１及びＰ４を経由して、樹脂塔１１内にその底部から導入される。
【００１５】
流量計２２、２３は、接点付き瞬間流量計として構成され、所定以上の薬液の瞬間流量を検出すると、その接点がオンし、図示しないタイマがその接点のオン時間を計測する構成である。以下、上記実施形態例の純水製造装置の運転について、図１に水及び薬液の流れ状態を付加した図２〜図９を参照して説明する。
【００１６】
図２は、純水装置の通常運転を示している。通常運転中の通水は、原水ポンプ１４から、バルブＶ５、配管Ｐ３を経由して樹脂塔１１内にその頂部から導入され、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂が混合されたイオン交換樹脂によってイオン交換処理され、配管Ｐ４及びバルブＶ９を経由して外部の純水使用場所に供給される。
【００１７】
通常運転に伴って、イオン交換樹脂の性能が低下すると、その情報は処理水の電気伝導率の所定値以上への上昇として検知される。電気伝導率が所定値以上になったことが検出されると、イオン交換樹脂の再生が行われる。まず、混合樹脂層の分離が行われる。図３は、この樹脂層の分離の際の水の流れを示している。分離は逆洗水によって行われ、逆洗水は、ポンプ１４から、バルブＶ６、配管Ｐ１及び配管Ｐ４を経由して樹脂塔１１内に、その底部から導入され、配管Ｐ１３及びバルブＶ１１を経由して系外に排出される。このとき、樹脂塔１１内の樹脂層は、沈降の遅いアニオン交換樹脂１２と、沈降速度の速いカチオン交換樹脂１３とに、コレクタ１５を境にして分離される。この樹脂層分離工程は、タイマによって所定時間の経過が検知されることによって終了する。例えば１０〜１５分程度である。
【００１８】
次いで、まずアニオン交換樹脂を再生するために、苛性ソーダの導入が行われる（図４）。苛性ソーダは、苛性ソーダ貯槽１６から、バルブＶ１、配管Ｐ１０、バルブＶ２、流量計２２、逆止弁２４を経由してエゼクタ２０に導入され、エゼクタ２０によって、ポンプ１４から送られた原水と混合され、配管Ｐ６を経由して樹脂塔１１内に導入され、ディストリビュータ２６によってアニオン交換樹脂層１２の上部から散布される。アニオン交換樹脂１２を再生した苛性ソーダ溶液は、コレクタ１５によって集められ、配管Ｐ１２及びバルブＶ１２を経由して系外に排出される。このアニオン交換樹脂再生の際には、原水の一部は、バルブＶ８、配管Ｐ８、エゼクタ２１、配管Ｐ５及び配管Ｐ４のルートを経由して樹脂塔１１内にその底部から導入され、コレクタによって集められて系外に排出される。このルートを経由する原水は、苛性ソーダが樹脂塔内のカチオン交換樹脂１３に接触することを防止する。
【００１９】
アニオン交換樹脂の再生処理は、流量計２２及びタイマが、苛性ソーダの所定量以上の樹脂塔１１内への供給を計測することによって終了する。つまり、タイマは、流量計２２によって計測される瞬間流量が所定値以上になると計測を開始し、所定時間の計測が終わった時点で、アニオンの再生処理を終了する。なお、流量計２２によって計測される瞬間流量が所定値（設定値）以下の状態が１０秒間以上継続した場合は警報が発せられ、更にこの状態が１分以上継続した場合は再生操作が全停止するようにプログラミングされている。
【００２０】
次いで、バルブＶ１及びＶ２を閉じ、その他はアニオン交換樹脂の再生処理と同じ状態で、引き続き原水を樹脂塔１１内に導入して苛性ソーダの押し出しを行う（図５）。これは、樹脂塔１１内に残留する苛性ソーダの押出しのために行われる。次いで、バルブＶ７、Ｖ８を閉じ、バルブＶ５、Ｖ６を開き、配管Ｐ７、Ｐ５及びエゼクタ２０、２１のラインに代えて配管Ｐ３及びＰ１のラインを利用して系内の洗浄が行われる。
【００２１】
系内の洗浄が終了すると、カチオン交換樹脂の再生処理に移行する（図６）。塩酸貯槽１７内の塩酸が、バルブＶ３、配管Ｐ９、バルブＶ４、流量計２３及び逆止弁２５を経由してエゼクタ２１に導入され、エゼクタ２１によって、ポンプ１４から送られた原水と混合され、配管Ｐ５及びＰ４を経由して樹脂塔１１内にその底部から導入され、カチオンの再生処理を行う。
【００２２】
処理を終わった塩酸溶液は、コレクタ１５によって集められ、配管Ｐ１２及びバルブＶ１２を経由して系外に排出される。原水の一部は、バルブＶ７、エゼクタ２０、配管Ｐ６及びディストリビュータ２６を経由して樹脂塔１１内に導入され、同様にコレクタ１５を経由して系外に排出される。アニオンの再生処理と同様に、塩酸の所定量以上の樹脂塔１１内への供給が検知された時点でカチオンの再生処理は終了し、バルブＶ３及びＶ４のみを閉じて、塩酸の押し出しを行い（図７）、次いで、バルブＶ８、Ｖ７を閉じ、バルブＶ６、Ｖ５を開き、配管Ｐ５、Ｐ７、エゼクタ２１、２０のラインに代え、配管Ｐ１及びＰ３のラインを利用して系内の洗浄を行う。なお、流量計２３によって計測される瞬間流量が所定値（設定値）以下の状態が１０秒間以上継続した場合は警報が発せられ、更にこの状態が１分間以上継続した場合は再生操作が全停止するようにプログラミングされている。
【００２３】
イオン交換樹脂の再生処理が完了すると、系内の水抜き及びブローが行われる。これは、ブローバルブＶ１０を開くことによって行われる。ブローが終了すると、バルブＶ６、Ｖ１１を開いて配管Ｐ１及びＰ４を経由して樹脂塔１１内の水張りを行う（図８）。水が樹脂塔内のほぼディストリビュータ２６の高さにまで達すると、バルブＶ６を閉じると共にバルブＶ１３を開き、樹脂塔１１内に圧縮空気を導入し、アニオン１２及びカチオン１３の樹脂層の混合を行う。
【００２４】
次いで、バルブＶ１０を開いて原水ポンプを起動し、配管Ｐ２及びＰ３から樹脂塔１１内に原水を導入し水張りを行う（図９）。満水になったらバルブＶ１１のみを閉じ、少しの間ブローを行う。これによって、イオン交換樹脂の再生処理に伴う後処理が終了するので、処理水の電気伝導率が所定値以下（例えば１μＳ／ｃｍ以下）となったことを確認し、バルブＶ１０を閉じ、バルブＶ９を開にして通常の通水運転（図２）に移行する。
【００２５】
上記実施形態例において、逆止弁２４、２５は、原水が逆流して苛性ソーダ又は塩酸の貯層１６、１７に流入することを防止する。
【００２６】
本実施形態例におけるカチオン交換樹脂は、一般に純水製造装置に利用される強酸性カチオン交換樹脂である。また、アニオン交換樹脂としては、強塩基性アニオン交換樹脂がその対象となる。ここで、純水製造装置としていわゆる脱塩装置と呼ばれる装置に本発明を適用する場合には、強酸性カチオン交換樹脂と弱塩基性アニオン交換樹脂との組合せが利用される。
【００２７】
以上、本発明をその好適な実施形態例に基づいて説明したが、本発明の純水製造装置は、上記実施形態例の構成にのみ限定されるものではなく、上記実施形態例の構成から種々の修正及び変更を施したものも本発明の範囲に含まれる。
【００２８】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明のイオン交換樹脂を用いる純水製造装置によると、薬液計量タンク及びその付属配管が不要になり、純水製造装置の製造コストの削減と共に装置の配置効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態例の純水製造装置のブロック図。
【図２】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。
【図３】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。
【図４】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。
【図５】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。
【図６】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。
【図７】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。
【図８】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。
【図９】図１の純水製造装置の運転状態を示す図。
【図１０】従来の純水製造装置のブロック図。
【符号の説明】
１１樹脂塔
１２アニオン交換樹脂層
１３カチオン交換樹脂層
１４原水ポンプ
１５コレクタ
１６苛性ソーダ貯槽
１７塩酸貯槽
１８苛性ソーダ計量タンク
１９塩酸計量タンク
２０、２１エゼクタ
２２、２３流量スイッチ
２４、２５逆止弁
２６ディストリビュータ
Ｐ１〜Ｐ１２配管
Ｖ１〜Ｖ１３バルブ

Claims

アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を収容する樹脂塔を有し、原水をイオン交換によって処理する通水モードとイオン交換樹脂の再生を行う再生モードとで作動する純水製造装置において、
アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂を再生するための薬液を収容する薬液貯槽と、前記再生モードにおいて前記薬液を樹脂塔に供給する薬液供給装置と、前記薬液供給装置を通過した薬液の量を測定する流量測定装置と、前記流量測定装置の検出結果に従って前記再生モードを終了する制御装置とを備え、
前記流量測定装置は、所定値以上の瞬間流量を検出すると流量信号を発生する流量スイッチと、前記流量信号の発生時間をカウントするタイマとを有し、
前記流量信号が発生すると時間の計測を開始し、前記タイマが所定時間を計測すると再生を終了することを特徴とする純水製造装置。
前記流量信号が所定時間発生しないと警報を発生し、前記警報を発生した状態が更に所定時間継続すると再生モードを終了する、請求項１に記載の純水製造装置。
前記カチオン交換樹脂が強酸性カチオン交換樹脂であり、前記アニオン交換樹脂が強塩基性アニオン交換樹脂である、請求項１に記載の純水製造装置。
前記薬液供給装置がエゼクタを含む、請求項１又は２に記載の純水製造装置。