JP4221796B2 - 軟水化装置の再生方法 - Google Patents

軟水化装置の再生方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、軟水化装置の再生方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
イオン交換処理により原水中の不純物を除去して、その処理水をボイラの給水として使用する軟水化装置が広く普及している。
【0003】
近年、ボイラは、排ガスの低NOx化等の環境保全やコンパクト化等のユーザーのメリットを追及した結果、そのボイラ缶体が熱負荷の高い構造となっている。このボイラ缶体内に付着するスケールを防止するための給水処理の重要性が増している。とくに、24時間連続的にボイラを稼動させているような場合、この給水処理の重要性は、さらに高い。
【0004】
このため、ボイラへの給水ラインには、ボイラ給水中の不純物を除去する軟水化装置が設けられている。しかしながら、この軟水化装置による処理水,すなわちボイラ給水中には、不純物,たとえばカルシウムやマグネシウム等の硬度成分がわずかながら残留している。したがって、前記のような熱負荷の高いボイラにおいて、スケール付着を防止するためには、ボイラ給水中の不純物の残留量をより一層低レベルにすることが要求されている。
【0005】
一方、前記のように24時間連続的にボイラを稼動させる場合には、軟水化装置の能力を確実に発揮させることが要求されている。
【0006】
ところで、前記軟水化装置の再生において、原水を再生剤の希釈,水洗,洗浄あるいは再生剤貯留層への補水に利用すると、処理水の純度の低下を引き起こし、さらに処理能力を充分に発揮していないことを発明者らは知見した。この現象に関する発明者らの知見について、以下に詳細に説明する。ここでの説明は、一般的な軟水器における処理部,すなわち樹脂筒ついての説明である。
【0007】
まず、通水方向が処理部の下部から上部への方向である軟水器について説明する。図2〜図5は、ナトリウム型のイオン交換樹脂を充填した処理部,すなわち樹脂筒の概略説明図である。そして、図2は、軟水化処理を行って、イオン交換能力が無くなったときの状態を示す。この状態では、樹脂筒60内のイオン交換樹脂の充填層(以下、「充填槽」という)61全体が、硬度成分を吸着している。ところで、一般的に、硬度成分としては、カルシウム,マグネシウム等があるが、図2〜図5においては、単純化するため、図示の硬度成分は、単にカルシウムイオン(Ca2+)で表している。
【0008】
図3は、再生が完了したときの状態を示す。再生時において、塩水が樹脂筒60の上部から下部へ流下するが、原水を用いて生成した塩水中に硬度成分が含まれているため、再生完了後は、充填層61の上部が、硬度成分を吸着しており、また下部が、ナトリウムイオン(Na+)を吸着している。
【0009】
図4は、再生後に通水状態となり、ある程度時間が経過したときの状態を示す。原水は、樹脂筒60の下部から流入した後、充填層61の下部において、原水中の硬度成分が除去されるとともに、イオン交換樹脂は、ナトリウムイオンを原水中へ放出する。しかし、その後、原水が充填層61の上部を通過する際に、前記充填層61の下部における現象とは逆に、イオン交換樹脂は、硬度成分の一部を原水中へ放出するとともに、ナトリウムイオンの一部を吸着する。このように、原水中の硬度成分の残留量が、一度充填層61の下部で低くなった後、その上部でわずかに高くなり、結果的に、処理水,すなわち軟水中の硬度成分の残留量が、再生後に充填層61の上部が硬度成分を吸着していた部分の影響によって高くなる。すなわち、原水が軟水となって充填層61を出るとき、充填層61の上部に吸着されていた硬度成分が軟水化された原水中へ放出されることになり、結果として、硬度成分を含んだ軟水として系外へ供給されることになる。したがって、処理水中の不純物の残留レベルが高いということになる。そして、この現象は、つぎの図5の状態を経て、前記図2の状態なるまで継続する。
【0010】
そして、図4の破線は、図3に示した通水前の充填層61の上部の硬度成分が吸着されていた部分を示している。この部分は、図4に示すように、通水に伴って減少し、ナトリウムイオンが吸着された部分は、図3に示した部分よりも増加した状態となる。一方、通水前の充填層61の下部のナトリウムイオンが吸着されていた部分は減少し、その減少した部分は、硬度成分が吸着された状態となる。
【0011】
図5は、通水時間がさらに経過したときの状態を示す。図5の上方の破線は、図4の時点において硬度成分が吸着されていた部分を示し、また図5の下方の破線は、図4の時点においてナトリウムイオンが吸着されていた部分を示す。通水量の増加に伴って、充填層61の上部では、硬度成分が吸着されていた部分は減少し、さらにナトリウムイオンが吸着された状態となる。一方、充填層61の下部では、ナトリウムイオンが吸着されていた部分は減少し、さらに原水中の硬度成分が吸着された状態となる。そして、処理水量が所定量に達し、イオン交換能力がなくなると、図2のように、再び充填層61全体が硬度成分を吸着した状態となる。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、前記問題点に鑑み、処理水中の不純物の残留レベルを大幅に低減することを第一の課題とし、軟水化装置の能力を確実に発揮させることを第二の課題としている。
【0013】
【課題を解決するための手段】
この発明は、前記両課題を解決するためになされたものであって、請求項1に記載の発明は、イオン交換樹脂を充填した樹脂筒の下部に原水ラインおよび排水ラインをそれぞれ接続し、前記樹脂筒の上部に軟水ライン,塩水流下ラインおよび洗浄水ラインをそれぞれ接続し、原水を前記樹脂筒の下部から上部へ向けて通水させることにより、原水を軟水化処理する軟水器を複数台備え、これらの軟水器の上方位置に塩水タンクと軟水タンクとを並列状態で配置し、前記塩水タンクと前記各塩水流下ラインとをそれぞれ切換可能に接続するとともに、前記軟水タンクに前記各塩水流下ラインと合流する軟水流下ラインを接続し、前記軟水タンクへ補水を行う補水ラインを前記各軟水ラインからそれぞれ分岐して設け、さらに前記各補水ラインから前記各洗浄水ラインをそれぞれ分岐して接続してなる軟水化装置の再生方法であって、通水中の前記軟水器によって生成された軟水を再生中の前 記軟水器へ導入することを特徴としている。
【0014】
【発明の実施の形態】
つぎに、この発明の実施の形態について説明する。この発明は、イオン交換処理によって、原水中の硬度成分を除去する軟水器に適用することができる。そして、この発明は、前記軟水器の種類として、イオン交換樹脂を充填した樹脂筒の下部から上部へ通水を行うタイプの軟水器を複数台備えた軟水化装置に適用することができる。
【0015】
前記軟水化装置は、イオン交換樹脂を充填した処理部を複数個備えている。ここで、この軟水化装置の再生方法について説明する。まず、これらの複数個の処理部を少なくとも一個の処理部からなる第一群と、残りの処理部からなる第二群とに分け、第一群を通水状態とし、第二群を非通水状態としておく。そして、長時間の使用後、イオン交換能力が無くなり、第一群においてイオン交換処理ができなくなると、この第一群を再生状態とするとともに、非通水状態であった第二群を通水状態とする。ここで、前記第二群による処理水を前記第一群へ導入し、再生工程,水洗工程,洗浄工程を行って、前記第一群の再生を行う。
【0016】
そして、前記第二群においてイオン交換処理ができなくなると、前記第二群を再生状態とするとともに、前記第一群を通水状態とする。ここで、前記第一群による処理水を前記第二群へ導入し、再生工程,水洗工程,洗浄工程を行って、前記第二群内のイオン交換樹脂の再生を行う。そして、再び前記第一群において、イオン交換能力が無くなり、イオン交換処理ができなくなると、前記第一群の再生を行う。以上のように、前記第一群および前記第二群の通水状態と再生状態とを交互に切り換えて、イオン交換処理を行う。
【0017】
ここで、前記のように、処理水をイオン交換樹脂の再生に使用した場合の作用について説明する。処理水中の不純物の濃度は低いため、処理部,すなわちイオン交換樹脂の充填層の上部から再生剤を流下させると、前記充填層全体は、完全に再生される。換言すると、原水を使用したときのように、前記充填層は、上部に不純物が吸着した状態にならない。すなわち、前記図3の状態にはならない。したがって、通水時に処理水の純度が低下することはなく、またイオン交換処理に寄与しない部分はない。
【0018】
以上説明したように、イオン交換樹脂の再生において、通水中の処理部から再生中の処理部へ処理水を導入するので、再生後の処理部が通水状態となった際に、処理水に含まれる不純物を大幅に低減することができる。また、軟水化装置の能力を確実に発揮させることができる。
【0019】
【実施例】
以下、この発明の具体的実施例を図面に基づいて詳細に説明する。まず、この発明の一実施例を示す図1について説明する。図1は、前記課題を解決し、この発明を好適に実施する軟水化装置の一実施例の構成を示す概略説明図である。
【0020】
図1において、イオン交換樹脂(図示省略)を充填した第一樹脂筒1の下部には、第一原水ライン2が接続されているとともに、前記第一樹脂筒1の上部には、第一軟水ライン3が接続されている。前記第一原水ライン2には、第一原水弁4が設けられているとともに、前記第一軟水ライン3には、第一通水弁5が設けられている。すなわち、前記第一樹脂筒1を基本構成とする第一群となる第一軟水器が構成されている。
【0021】
そして、前記第一樹脂筒1の上方位置には、塩水タンク6と軟水タンク7とが並列状態で設けられている。前記塩水タンク6の下部と前記第一樹脂筒1の上部とを第一塩水流下ライン8で接続している。この第一塩水流下ライン8には、塩水弁9および三方弁10が上流側から順次設けられている。また、前記軟水タンク7の下部と前記第一塩水流下ライン8とを軟水流下ライン11で接続している。この軟水流下ライン11と前記第一塩水流下ライン8との第一接続地点12は、前記塩水弁9と前記三方弁10との間となっている。そして、この軟水流下ライン11には、軟水弁13が設けられている。
【0022】
前記第一樹脂筒1の下部には、第一排水ライン14が接続されており、この第一排水ライン14には、第一排水弁15が設けられている。
【0023】
前記軟水タンク7の上部と前記第一軟水ライン3とを第一補水ライン16で接続している。この第一補水ライン16と前記第一軟水ライン3との第二接続地点17は、前記第一通水弁5の下流側となっている。すなわち、前記第一補水ライン16は、前記第二接続地点17において、前記第一軟水ライン3から分岐した状態で接続されている。そして、この第一補水ライン16には、第一補水弁18が設けられている。
【0024】
また、イオン交換樹脂(図示省略)を充填した第二樹脂筒19が、前記第一樹脂筒1と並列状態で設けられている。この第二樹脂筒19の下部には、第二原水ライン20が接続されているとともに、前記第二樹脂筒19の上部には、第二軟水ライン21が接続されている。前記第二原水ライン20には、第二原水弁22が設けられているとともに、前記第二軟水ライン22には、第二通水弁23が設けられている。すなわち、前記第二樹脂筒19を基本構成とする第二群となる第二軟水器が構成されている。
【0025】
そして、前記三方弁10と前記第二樹脂筒19の上部とを第二塩水流下ライン24で接続している。
【0026】
前記第二樹脂筒19の下部には、第二排水ライン25が接続されており、この第二排水ライン25には、第二排水弁26が設けられている。
【0027】
前記軟水タンク7の上部と前記第二軟水ライン21とを第二補水ライン27で接続している。この第二補水ライン27と前記第二軟水ライン21との第三接続地点28は、前記第二通水弁23の下流側となっている。すなわち、前記第二補水ライン27は、前記第三接続地点28において、前記第二軟水ライン21から分岐した状態で接続されている。そして、この第二補水ライン27には、第二補水弁29が設けられている。
【0028】
また、前記第二樹脂筒19の上部と前記第一補水ライン16とを第一洗浄水ライン30で接続している。この第一洗浄水ライン30と前記第一補水ライン16との第四接続地点31は、前記第一補水弁18の上流側となっている。すなわち、前記第一洗浄水ライン30は、前記第四接続地点31において、前記第一補水ライン16から分岐した状態で接続されている。そして、この第一洗浄水ライン30には、第一洗浄水弁32が設けられている。
【0029】
また、前記第一樹脂筒1の上部と前記第二補水ライン27とを第二洗浄水ライン33で接続している。この第二洗浄水ライン33と前記第二補水ライン27との第五接続地点34は、前記第二補水弁29の上流側となっている。すなわち、前記第二洗浄水ライン33は、前記第五接続地点34において、前記第二補水ライン27から分岐した状態で接続されている。そして、この第二洗浄水ライン33には、第二洗浄水弁35が設けられている。
【0030】
ところで、前記第一原水弁4,前記第一通水弁5,前記塩水弁9,前記三方弁10,前記軟水弁13,前記第一排水弁15,前記第一補水弁18,前記第二原水弁22,前記第二通水弁23,前記第二排水弁26,前記第二補水弁29,前記第一洗浄水弁32および前記第二洗浄水弁35については、これらの各弁を適宜組み合わせて、コントロールバルブとして一体に構成することもできる。これにより、装置がコンパクトになるとともに、装置内の配管の施工が容易にできる。また、装置の製造コストを低減することができる。
【0031】
つぎに、前記の実施例におけるイオン交換樹脂の再生方法について説明する。この実施例においては、第一樹脂筒1(すなわち、第一軟水器)および第二樹脂筒19(すなわち、第二軟水器)の通水状態と再生状態とを交互に切り換えて、軟水化処理を行う。以下、その方法について説明する。
【0032】
最初に、前記第一樹脂筒1(すなわち、第一軟水器)が再生状態であり、前記第二樹脂筒19(すなわち、第二軟水器)が通水状態である場合を説明する。まず、前記第一樹脂筒1内のイオン交換樹脂(図示省略)の再生工程では、第一原水弁4,第一通水弁5,第一補水弁18,第二排水弁26,第一洗浄水弁32および第二洗浄水弁35は閉弁される。一方、第二原水弁22,第二通水弁23および第二補水弁29は開弁される。その結果、第二原水ライン20を介して前記第二樹脂筒19内へ流入した原水は、前記第二樹脂筒19内のイオン交換樹脂(図示省略)の作用により軟水化処理され、第二軟水ライン21を介して系外へ供給される。それとともに、前記第二軟水ライン21を流れる軟水の一部が、第二補水ライン27を介して軟水タンク7へ供給される。
【0033】
そして、塩水弁9,軟水弁13および第一排水弁15は開弁されるとともに、三方弁10の開閉状態は、塩水が前記第一樹脂筒1内へ流下するように切り換えられる。塩水タンク6内には、飽和濃度の塩水が貯留されており、この飽和塩水が、第一塩水流下ライン8を流下するとともに、前記軟水タンク7内の軟水が、軟水流下ライン11を流下する。そして、第一接続地点12において、飽和塩水と軟水とが混合されることにより、飽和塩水は所定濃度の塩水となる。この塩水は、前記第一樹脂筒1の上部から流下し、前記第一樹脂筒1内のイオン交換樹脂を再生した後、排水となって第一排水ライン14を介して系外へ排出される。
【0034】
つぎに、水洗工程について説明する。前記再生工程を所定時間行った後、前記塩水弁9を閉弁すると、前記軟水タンク7から軟水のみが、前記軟水流下ライン11を流下する。そして、この軟水は、前記第一塩水流下ライン8を介して前記第一樹脂筒1の上部から流下し、前記第一樹脂筒1内のイオン交換樹脂内に残留する塩分を押し出して水洗した後、
排水となって前記第一排水ライン14を介して系外へ排出される。
【0035】
つぎに、洗浄工程について説明する。前記水洗工程を所定時間行った後、前記軟水弁13および前記第二補水弁29を開弁するとともに、前記第二洗浄水弁35を開弁する。その結果、前記第二軟水ライン21を流れる軟水が、第二洗浄水ライン33を介して前記第一樹脂筒1の上部から流下する。この軟水の流量は、前記第二軟水ライン21にかかる原水圧によって、前記水洗工程時と比較して大きい。このため、前記第一樹脂筒1内のイオン交換樹脂内の残留水は、前記第一排水ライン14を介して急速に系外へ排出される。そして、前記第一排水弁15および前記第二洗浄水弁35を閉弁し、前記第一樹脂筒1内のイオン交換樹脂の再生が完了する。
【0036】
さて、前記のように、前記第二樹脂筒19(すなわち、第二軟水器)内のイオン交換樹脂の作用により、軟水が系外へ供給されるが、長時間の使用後は、イオン交換能力が無くなり、軟水化処理ができなくなるので、前記第二樹脂筒19内のイオン交換樹脂を再生する必要が生じる。このとき、前記のように再生が完了した前記第一樹脂筒1(すなわち、第一軟水器)を通水状態とする。すなわち、前記第一原水弁4および前記第一通水弁5を開弁すると、第一原水ライン2を介して前記第一樹脂筒1内へ流入した原水は、前記第一樹脂筒1内のイオン交換樹脂の作用により軟水化処理され、第一軟水ライン3を介して系外へ供給される。また、前記第二原水弁22および前記第二通水弁23を閉弁して、前記第二樹脂筒19を再生状態とする。
【0037】
この第二樹脂筒19(すなわち、第二軟水器)の再生についても、前記第一樹脂筒1(すなわち、第一軟水器)の再生と同様に、再生工程,水洗工程および洗浄工程の各工程が行われる。したがって、前記各工程の詳細な説明は省略する。
【0038】
そして、前記第一樹脂筒1(すなわち、第一軟水器)内のイオン交換樹脂の作用により、軟水が系外へ供給されており、長時間の使用後に前記第一樹脂筒1内のイオン交換樹脂を再生する必要が生じる。このとき、再生が完了した前記第二樹脂筒19(すなわち、第二軟水器)を通水状態とするとともに、前記第一樹脂筒1(すなわち、第一軟水器)を再生状態とする。この後は、前記のように説明した工程と同様の工程を繰り返す。
【0039】
以上説明したように、この実施例においては、イオン交換樹脂の再生を行うための再生工程,水洗工程および洗浄工程において、通水中の樹脂筒(軟水器)から再生中の樹脂筒(軟水器)へ軟水を導入するので、再生後の樹脂筒(軟水器)が通水状態となった際に、処理水,すなわち軟水中に含まれる硬度成分を大幅に低減することができる。これと同時に、再生後の樹脂筒(軟水器)が通水状態となった際に、イオン交換樹脂の交換能力,すなわち軟水器の能力を確実に発揮することができる。
【0040】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、処理水中の不純物の残留レベルを大幅に低減することができる。また、軟水化装置の能力を確実に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明を好適に実施する軟水化装置の一実施例の構成を示す概略説明図である。
【図2】 ナトリウム型のイオン交換樹脂を充填した樹脂筒の概略説明図で、イオン交換能力が無くなったときの状態を示す。
【図3】 図2と同様の樹脂筒の概略説明図で、再生が完了したときの状態を示す。
【図4】 図2と同様の樹脂筒の概略説明図で、再生後に通水状態となり、ある程度時間が経過したときの状態を示す。
【図5】 図2と同様の樹脂筒の概略説明図で、通水時間がさらに経過したときの状態を示す。
【符号の説明】
1 第一樹脂筒(第一軟水器)
2 第一原水ライン
3 第一軟水ライン
6 塩水タンク
7 軟水タンク
8 第一塩水流下ライン
11 軟水流下ライン
14 第一排水ライン
16 第一補水ライン
19 第二樹脂筒(第二軟水器)
20 第二原水ライン
21 第二軟水ライン
24 第二塩水流下ライン
25 第二排水ライン
27 第二補水ライン
30 第一洗浄水ライン
33 第二洗浄水ライン

Claims (1)

  1. イオン交換樹脂を充填した樹脂筒の下部に原水ラインおよび排水ラインをそれぞれ接続し、前記樹脂筒の上部に軟水ライン,塩水流下ラインおよび洗浄水ラインをそれぞれ接続し、原水を前記樹脂筒の下部から上部へ向けて通水させることにより、原水を軟水化処理する軟水器を複数台備え、これらの軟水器の上方位置に塩水タンクと軟水タンクとを並列状態で配置し、前記塩水タンクと前記各塩水流下ラインとをそれぞれ切換可能に接続するとともに、前記軟水タンクに前記各塩水流下ラインと合流する軟水流下ラインを接続し、前記軟水タンクへ補水を行う補水ラインを前記各軟水ラインからそれぞれ分岐して設け、さらに前記各補水ラインから前記各洗浄水ラインをそれぞれ分岐して接続してなる軟水化装置の再生方法であって、通水中の前記軟水器によって生成された軟水を再生中の前記軟水器へ導入することを特徴とする軟水化装置の再生方法。
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