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

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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