JP5609181B2 - イオン交換装置 - Google Patents
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- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
本発明は、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを備えた再生型のイオン交換装置に関する。
電子産業等における純水や超純水製造設備などにおいて、イオン交換装置が広く用いられている。このイオン交換装置の１つとして、混床式イオン交換装置が周知である。
混床式イオン交換装置は、強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とが混合された混合イオン交換樹脂層を有するイオン交換塔を備え、例えば原水の下降流通水によりイオン交換塔において原水中のカチオン及びアニオンを同時にイオン交換して純度の高い純水を製造するようにしている。そして、各イオン交換樹脂の再生を行う時には同一塔内で、混合イオン交換樹脂層を逆洗分離し、各イオン交換樹脂の比重差により上層に強塩基性アニオン交換樹脂層を、下層に強酸性カチオン交換樹脂層を形成した後、各イオン交換樹脂層にそれぞれの再生剤を通液して両イオン交換樹脂を個別に再生するようにしている。この再生操作は同一塔内で行われることもあるし、各イオン交換樹脂を別の塔に個別に抜き出し、それぞれの塔内で個別に再生を行うこともある。
従来の混床式イオン交換装置にあっては、「逆再生」と呼ばれるカチオン・アニオン交換樹脂の分離不完全による不具合が生じることがある。
即ち、カチオン交換樹脂はＨ形で使用され、その再生は酸溶液を通液することにより行われる。一方、アニオン交換樹脂はＯＨ形で使用され、その再生はアルカリ溶液を通液することにより行われる。前述の通り、混床式脱塩塔のイオン交換樹脂の再生に先立って、先ず混床に上向流通水を施して、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを比重差で分離した後、例えば、ＨＣｌを塔下部から導入してカチオン交換樹脂の再生を行い、またＮａＯＨを塔上部から導入してアニオン交換樹脂の再生を行う。各々の再生廃液は、アニオン交換樹脂床とカチオン交換樹脂床との界面部分に設けた排出配管より排出する。その後、Ｎ２ガスを塔底部から導入してアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂を混合して混床とし、通水を再開する。
このような再生型混床式イオン交換塔においては、ＨＣｌ，ＮａＯＨによる各イオン交換樹脂の再生に先立って、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とを十分に分離する必要がある。この分離が完全に行われず、例えば、アニオン交換樹脂中にカチオン交換樹脂が混入すると、アルカリ（主として水酸化ナトリウムが使用される。）による再生（逆再生）でカチオン交換樹脂がＮａ形となり、この樹脂を使って脱イオンを行うとナトリウムイオンが放出される。また、カチオン交換樹脂中にアニオン交換樹脂が混入すると、酸（主として硫酸又は塩酸が使用される。）による再生（逆再生）でアニオン交換樹脂がＳＯ４形又はＣｌ形となり、脱イオンに際して硫酸イオン又は塩素イオンが放出される。
このような逆再生を防止しようとしたイオン交換装置として、特開平１０−１３７７５１（特許文献１）の図５，１１には、塔内を通水性の仕切板で上下２室に区画し、下室にカチオン交換樹脂を充填し、上室にアニオン交換樹脂を充填し、原水を上室から下室へ通水し、アニオン交換樹脂→カチオン交換樹脂の順に通水するものが記載されている。この仕切板は、水の流通を許容するが、イオン交換樹脂の流通は、阻止するものであり、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との混合が防止される。
原水をカチオン交換樹脂→アニオン交換樹脂の順に通水した場合、後流側のアニオン交換樹脂からアニオン交換樹脂再生用のＮａＯＨ等に由来するＮａ等の金属イオン成分が多く溶出し、処理水質が低下するおそれがある。原水をアニオン交換樹脂→カチオン交換樹脂の順に通水した場合には、アニオン交換樹脂から溶出したＮａ等の金属成分はカチオン交換樹脂で捕捉されるので、処理水質は良好となる。
ところで、原水をアニオン交換樹脂→カチオン交換樹脂の順に通水するイオン交換装置にあっては、原水がアニオン交換樹脂と接触したときに、アニオン交換樹脂によって硫酸イオンや塩素イオンなどのアニオン成分がＯＨイオンと置換し、ｐＨがアルカリ性となる。そして、原水に硬度成分が含まれている場合には、これら硬度成分のスケール（例えば水酸化マグネシウムや炭酸カルシウムなど）が発生する。特許文献１では、イオン交換装置の前段に逆浸透膜装置を設置し、硬度成分を除去している（特許文献１の第００６６段落）。
上記特開平１０−１３７７５１のイオン交換装置は、アニオン交換樹脂層とカチオン交換樹層とを仕切る仕切板が通水性であるため、再生時には、カチオン交換樹脂再生用の酸溶液が仕切板を通過してアニオン交換樹脂と接触することにより、逆再生が生じる。また、アニオン交換樹脂再生用のアルカリ溶液が仕切板を通過してカチオン交換樹脂と接触することにより、逆再生が生じる。特許文献１の００２３，００２７，００２８段落には、再生時に一方の再生剤が他方のイオン交換樹脂層に流入しないように純水をバランス水として通水することが記載されているが、再生剤の混入を完全に防止するには不十分であり、逆再生が生じてしまう。
本発明は、塔内部のアニオン交換樹脂へのスケール析出が防止されると共に、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂の逆再生が確実に防止され、高水質の脱イオン水を安定して生産することができるイオン交換装置を提供することを目的とする。
本発明（請求項１）のイオン交換装置は、内部にイオン交換樹脂が充填されたイオン交換塔と、該イオン交換塔の前段に設けられた硬度成分除去手段とを有するイオン交換装置において、該イオン交換塔は、該塔体内に遮水性の仕切板によって上室と下室とが区画形成されており、該塔体外を引き回された連通手段によって該上室と下室とが連通されており、該塔体の上室及び下室のうち一方にカチオン交換樹脂が収容され、他方にアニオン交換樹脂が収容されており、被処理水が先にアニオン交換樹脂と接触し、その後カチオン交換樹脂と接触するよう構成されているイオン交換装置であって、前記上室の上部に液を供給又は排出するための上部給排配管と、該下室の下部に液を供給又は排出するための下部給排配管と、を備えており、前記連通手段は、該上室の下部に液を給排するための第１の連通配管と、該下室の上部に液を給排するための第２の連通配管と、該第１の連通配管と第２の連通配管とを連通する第３の連通配管と、該第３の連通配管の開閉手段と、該第１の連通配管及び第２の連通配管にそれぞれ設けられた再生液の給排手段とを備えたことを特徴とするものである。
請求項２のイオン交換装置は、請求項１において、前記上室の上部、上室の下部、下室の上部及び下室の下部にそれぞれ、水は通すがイオン交換樹脂の通過を阻止する集配水部材が配置されており、前記上部給排配管、第１の連通配管、第２の連通配管及び下部給排配管の末端がそれぞれ該集配水部材に接続されており、前記上室の上部及び下室の上部にそれぞれ粒状の不活性樹脂が充填されており、上室上部の集配水部材及び下室下部の集配水部材がそれぞれ該不活性樹脂中に埋設されていることを特徴とするものである。
本発明のイオン交換装置においては、原水は、まず硬度成分除去手段で硬度成分が除去されてからイオン交換塔に通水され、このイオン交換塔においてアニオン交換樹脂→カチオン交換樹脂の順に通水される。このため、イオン交換塔のアニオン交換樹脂にスケール成分が発生することが防止される。また、イオン交換塔において被処理水が先にアニオン交換樹脂と接触するので、アニオン交換樹脂から流出したＮａ等の金属成分がカチオン交換樹脂で捕捉される。
さらに、イオン交換塔内において被処理水がアニオン交換樹脂と先に接触した場合、被処理水のｐＨが高くなり、このｐＨの高い被処理水がカチオン交換樹脂と接触することにより、カチオン交換樹脂でのイオン交換キャパシティーが大幅に増加する。
即ち、被処理水がアニオン交換樹脂と接触してＨ＋イオン濃度が低い状態となってカチオン交換樹脂層に入ってくることにより、カチオン交換樹脂層内で進行する下記の平衡反応が右向きに促進される。なお、［Ｈ＋］−Ｒはカチオン交換樹脂を表わす。
［Ｈ＋］−Ｒ＋［Ｎａ＋］⇔［Ｎａ＋］−Ｒ＋［Ｈ＋］
この結果、水質の良好なイオン交換処理水を長期にわたって安定して生産することが可能となる。
この結果、水質の良好なイオン交換処理水を長期にわたって安定して生産することが可能となる。
本発明では、予め硬度成分を除去した後、アニオン交換樹脂、カチオン交換樹脂の順に通水することにより、処理水水質の向上とカチオン交換樹脂の実質的なイオン交換キャパシティーの向上が得られる。樹脂体積比率を交換容量比に合わせることにより、再生時にカチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂ともに交換容量を使い切った形にすることができ、経済性を向上させることができる。ホウ素やシリカといった弱塩基成分の除去性が必要な場合は、それらの元素の実質的な交換キャパシティーに合わせてカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂との体積比を変えることにより、経済性の一層の向上を図ることができる。
本発明のイオン交換装置のイオン交換塔においては、上室と下室とが遮水性の仕切板で区画され、一方の室にカチオン交換樹脂が収容され、他方の室にアニオン交換樹脂が収容されている。被処理水（原水）は、まず、アニオン交換樹脂の室に供給され、連通手段を介してカチオン交換樹脂の室に流入する。イオン交換樹脂の再生時には、各室に別々に酸又はアルカリが供給される。従って、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とが混合することは全くなく、しかも、両室を区画する仕切板は遮水性であり、一方の室に供給された酸又はアルカリが仕切板を通過して他方の室に流入することは全くなく、逆再生が防止される。
本発明で用いるイオン交換塔は、内部を仕切板で上下２室に区画したものであり、アニオン交換塔とカチオン交換塔とを別々に設置したものと比べて設置スペースが少なくなり、配管の長さも少なくて済み、さらにイオン交換樹脂を充填するイオン交換樹脂室間を１枚の仕切板で分離するようにしたことにより、イオン交換装置の高さを低くできる。また、安価に製作できる。
本発明のイオン交換装置では、第１の連通配管及び第２の連通配管を介して上室及び下室にそれぞれ酸又はアルカリを容易に通水して効率よく再生を行うことができる。この際、第３の連通配管を閉とすることにより、酸、アルカリの混合が完全に防止される。そして、上室及び下室のイオン交換樹脂を同時に再生することができ、再生時間を大幅に短縮することができる。
請求項２のイオン交換装置によれば、上室及び下室に水の局部的な滞留が生じることがなく、効率よく処理水（脱イオン水）の生産及びイオン交換樹脂の再生を行うことができる。
また、請求項２のイオン交換装置は、上室及び下室の上部に不活性樹脂を充填しており、イオン交換樹脂の流動が抑制される。イオン交換樹脂が流動すると、採水時又は再生時に液が均等にイオン交換樹脂と接触しないため水質の低下が生じるおそれがあるが、この請求項２によれば、かかる水質低下が防止され、高水質の処理水を得ることができる。また、採水時と再生時の被処理水と再生剤の通水方向は特に限定されないが、採水を上向流、再生を下向流とする方が、高水質の処理水を得ることができるため望ましい。これは不活性樹脂の充填により、十分に再生されたイオン交換樹脂が各イオン交換樹脂の上部に固定され、採水時は被処理水の出口側にこのイオン交換樹脂が位置する為と考えられる。
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。
第１図は実施の形態に係るイオン交換装置のフロー図である。原水は、硬度成分除去手段１で硬度成分が除去された後、イオン交換塔２に通水される。このイオン交換塔２内は仕切板２ａで上下２室に区画され、下室にアニオン交換樹脂３１が充填され、上室にカチオン交換樹脂２１が充填されている。硬度成分が除去された原水は、まずアニオン交換樹脂３１と接触してアニオンが除去された後、カチオン交換樹脂２１と接触してカチオンが除去され、処理水となる。
なお、硬度成分除去手段としては、逆浸透装置（ＲＯ装置）、イオン交換装置などが挙げられる。これらの硬度成分除去手段は１段のみ用いられてもよく、２段以上直列に接続されたものでもよく、２種類以上の硬度成分除去手段を直列に接続してもよい。硬度成分除去手段を含む本発明装置の構成を例示すると次の（ａ）〜（ｊ）の通りである。
（ａ） ＲＯ−イオン交換塔
（ｂ） ＲＯ−ＲＯ−イオン交換塔
（ｃ） ＲＯ−脱気装置−イオン交換塔
（ｄ） 脱気装置−ＲＯ−イオン交換塔
（ｅ） 脱気装置−ＲＯ−ＲＯ−イオン交換塔
（ｆ） ＲＯ−脱気装置−ＲＯ−イオン交換塔
（ｇ） ＲＯ−ＲＯ−脱気装置−イオン交換塔
（ｈ） イオン交換装置−イオン交換塔
（ｉ） イオン交換装置−脱気装置−イオン交換塔
（ｊ） イオン交換装置−脱気装置−イオン交換装置−イオン交換塔
（ａ） ＲＯ−イオン交換塔
（ｂ） ＲＯ−ＲＯ−イオン交換塔
（ｃ） ＲＯ−脱気装置−イオン交換塔
（ｄ） 脱気装置−ＲＯ−イオン交換塔
（ｅ） 脱気装置−ＲＯ−ＲＯ−イオン交換塔
（ｆ） ＲＯ−脱気装置−ＲＯ−イオン交換塔
（ｇ） ＲＯ−ＲＯ−脱気装置−イオン交換塔
（ｈ） イオン交換装置−イオン交換塔
（ｉ） イオン交換装置−脱気装置−イオン交換塔
（ｊ） イオン交換装置−脱気装置−イオン交換装置−イオン交換塔
本発明では、被処理水をアニオン交換樹脂３１→カチオン交換樹脂２１の順に通水するので、仮にアニオン交換樹脂３１からＮａ等の金属イオンが溶出しても、この金属イオンはカチオン交換樹脂で捕捉され、処理水中にリークしない。また、先にアニオン交換樹脂３１と接触してｐＨが高くなった（Ｈ＋イオン濃度が低くなった）被処理水がカチオン交換樹脂と接触することにより、カチオン交換樹脂のカチオン交換容量が大幅に増加する。このため、水質の良好な処理水が得られる。さらに、原水を硬度成分除去手段１で処理して硬度成分を除去してからイオン交換塔２に通水するので、アニオン交換樹脂３１にスケール成分が付着することも防止され、長期にわたって安定して通水することができる。
＜必要樹脂体積比＞
下記の表１に例を示す通り、通常イオン交換樹脂はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とで総交換容量が異なる。一般的には、カチオン交換樹脂の方が総交換容量が多く、給水のイオンがカチオン、アニオン当量であるとするならば、アニオン交換樹脂量をカチオン交換樹脂に比べて体積として多めにするのが好ましい。例えばアニオン交換樹脂の体積量をカチオン交換樹脂の体積量の１．５〜５倍とするのが好ましい。また、ホウ素やシリカといった弱塩基の除去性をあげる必要があった場合、下に例を示す通り体積樹脂比を総交換容量を合わせるだけでなく、これら弱塩基の実質的な交換キャパシティーに合わせた体積樹脂比率とするのが好ましい。
下記の表１に例を示す通り、通常イオン交換樹脂はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とで総交換容量が異なる。一般的には、カチオン交換樹脂の方が総交換容量が多く、給水のイオンがカチオン、アニオン当量であるとするならば、アニオン交換樹脂量をカチオン交換樹脂に比べて体積として多めにするのが好ましい。例えばアニオン交換樹脂の体積量をカチオン交換樹脂の体積量の１．５〜５倍とするのが好ましい。また、ホウ素やシリカといった弱塩基の除去性をあげる必要があった場合、下に例を示す通り体積樹脂比を総交換容量を合わせるだけでなく、これら弱塩基の実質的な交換キャパシティーに合わせた体積樹脂比率とするのが好ましい。
次に、このイオン交換装置で用いるイオン交換塔２の好適な構成について第３図を参照して説明する。イオン交換塔２の塔体は筒軸心方向を鉛直方向とした略円筒状であり、頂部の鏡板部２ｂは上に凸に湾曲し、底部の鏡板部２ｃは下に凸に湾曲している。
このイオン交換塔２の塔体内が遮水性の仕切板２ａによって上室２０と下室３０との２室に区画されている。この実施の形態では、仕切板２ａは、水を全く通過させない金属又は合成樹脂製のものであり、鏡板部２ｃと同様に下に凸に湾曲している。仕切板２ａの周縁部は、イオン交換塔２の塔体の内周面に対し溶接等により水密的に結合されている。
上室２０内の上部に第１の集配水部材４が配置され、この第１の集配水部材４に上部給排配管３が接続されている。上室２０内の下部に第２の集配水部材６が設置され、この集配水部材６に第１の連通配管５が接続されている。下室３０内の上部に第３の集配水部材９が設置され、この集配水部材９に第２の連通配管８が接続されている。連通配管５，８は、第３の連通配管１１によって接続され、この連通配管１１に弁１２が設置されている。
連通配管５，８の末端部には、再生液の給排手段としての弁７，１０が設けられている。下室３０の下部には、第４の集配水部材１４が設置され、この集配水部材１４に下部給排配管１３が設置されている。
上室２０内の大部分にカチオン交換樹脂２１が充填され、このカチオン交換樹脂２１の上側に粒状の不活性樹脂２２が充填されている。第１の集配水部材４はこの不活性樹脂２２内に埋設されている。
下室３０内の大部分にアニオン交換樹脂３１が充填され、このアニオン交換樹脂３１の上側に粒状の不活性樹脂３２が充填されている。第３の集配水部材９はこの不活性樹脂３２中に埋設されている。不活性樹脂としては、イオン交換樹脂よりも比重の小さいポリアクリロニトリル系樹脂などが用いられる。不活性樹脂の粒径は、イオン交換樹脂と同程度が好ましい。
集配水部材４，６，９，１４としては、従来のイオン交換装置で使用されている集水板や、放射状に延在させた配管に多数のスリットを設けたストレーナーなどを使用することができる。例えば、イオン交換樹脂の大きさが約０．４ｍｍ程度の場合、ストレーナーとしてスリットの幅が約０．２ｍｍのものを使用するのが好ましい。集配水部材４，６，９，１４は、鏡板部２ｂ、仕切板２ａ、鏡板部２ｃに沿う形状を有しており、鏡板部２ｂ、仕切板２ａ、鏡板部２ｃに沿うデッドスペースが小さいものとなっている。
このイオン交換塔を用いた脱イオン水の生産（採水）時のフローを第３図（ａ）に示す。この場合、弁１２を開、弁７，１０を閉とし、下部給排配管１３から原水（被処理水）を供給する。この原水は集配水部材１４、アニオン交換樹脂３１、不活性樹脂３２、集配水部材９、連通配管８，１２，５、集配水部材６、カチオン交換樹脂２１、不活性樹脂２２、集配水部材４、上部給排配管３の順に流れ、処理水（脱イオン水）として取り出される。
アニオン交換樹脂３１及びカチオン交換樹脂２１の再生時には、第３図（ｂ）のように弁１２を閉、弁７，１０を開とし、上部給排配管３からＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ４などの酸溶液を供給すると共に、第３の連通配管８からＮａＯＨなどのアルカリ溶液を供給する。酸溶液は、集配水部材４、不活性樹脂２２、カチオン交換樹脂２１、集配水部材６、連通配管５、弁７の順に流れ、再生廃水（酸）として流出し、これによりカチオン交換樹脂２１が再生される。アルカリ溶液は、集配水部材９、不活性樹脂３２、アニオン交換樹脂３１、集配水部材１４、下部給排配管１３の順に流れ、再生廃水（アルカリ）として流出し、これにより、アニオン交換樹脂３１が再生される。
再生終了後は、第３図（ｂ）のＨＣｌ溶液、ＮａＯＨ溶液の代わりに、それぞれ純水を通水し、各経路及び樹脂をリンスした後、必要に応じて純水で上室と下室を個別に下向流洗浄しながら洗浄排水を排出し、その後、純水を上室２０と下室３０との間で所定時間循環させ、次いで、採水工程に復帰する。この再生に際しては、カチオン交換樹脂２１とアニオン交換樹脂３１とが混ざり合うことは全くない。また、再生用の酸溶液が下室３０に流入したり、アルカリ溶液が上室２０に混入することが全くなく、逆再生が完全に防止される。加えて、カチオン交換樹脂２１とアニオン交換樹脂３１とを同時に並行して再生することができ、再生時間が著しく短いものとなる。
このイオン交換塔は、１つの塔体１内を１枚の仕切板２ａによって上下２室に区画したものであり、塔体の高さが低く、設置スペースも小さい。また、上室２０と下室３０とを連通する配管５，１１，８が短くてすむ。
このイオン交換塔では集配水部材４，６，９，１４が鏡板部２ｂ、仕切板２ａ、鏡板部２ｃに沿って設けられており、水の局部的な滞留が防止される。
このイオン交換塔では、上室２０及び下室３０の上部に不活性樹脂２２，３２を充填しており、カチオン交換樹脂２１及びアニオン交換樹脂３１の流動が防止され、採水時及び再生時に液が均等にカチオン交換樹脂２１及びアニオン交換樹脂３１と接触するようになっており、高水質の脱イオン水が得られると共に、十分に再生が行われるようになる。
上記実施の形態では、上室２０にカチオン交換樹脂を収容し、下室３０にアニオン交換樹脂を収容しているが、逆としてもよい。上記実施の形態では、上室２０と下室３０とが配管５，１１，８を介して連通されているが、塔体１の外部を引き回されている限り、これに限定されない。また、この実施の形態では、３個の弁７，１０，１２を用いているが、２個の三方弁を用いて流路切り替えを行うようにしてもよい。
以下、実施例及び比較例について説明する。
［実施例１］
後述の模擬原水を硬度成分除去手段としてのＲＯ装置に通水してから第３図に示すイオン交換塔に通水した。このイオン交換塔の主な条件は次の通りである。
（１）イオン交換樹脂
カチオン交換樹脂：Ｄｏｗ ６５０Ｃ充填量 ３００ｍＬ
アニオン交換樹脂：Ｄｏｗ ５５０Ａ充填量 ６００ｍＬ
（２）通水流量：１Ｌ／ｍｉｎ
（３）再生条件
再生液は次の通りである。
ＨＣＬ：５％ 通水流量：１Ｌ/ｈ、３０分
ＮａＯＨ：５％ 通水流量：２Ｌ/ｈ、加温４０℃、３０分
再生液は、次のように通液した。
３０分(薬品通液時間)→３０分超純水通水（薬品押出時間）→１５分原水通水(運転切り換え時間)
（４）ＲＯ装置
ＲＯ装置の主な条件は次の通りである。
ＲＯ膜 ： ＥＳ−２０−Ｄ（日東電工社）
ＲＯ運転条件 ： 回収率７５％
ＲＯ処理水Ｍｇ濃度 ： １ｍｇ／Ｌ
Ｎａ濃度 ： １ｍｇ／Ｌ
（５）模擬原水の製造方法
模擬原水は、超純水にＭｇＣｌ２を６０ｍｇ／Ｌ−ａｓＣａ、ＮａＣｌを５０ｍｇ／Ｌ−ａｓＮａそれぞれ溶解させ、膜脱気により脱気して調製したものである。使用した脱気膜はＬｉｑｕｉ−Ｃｅｌ ＤＸ−５０（セルガード社）である。
（６）結果
その結果、表２の通り、再生後通水時１Ｈｒ後の処理水中のＮａ濃度は１ｐｐｔ（ｎｇ／Ｌ）以下であった。また、通水〜３６０時間の間の処理水のＮａ濃度を第２図に示す。
［比較例１］
模擬原水をＲＯ装置に通水することなく直接にイオン交換塔に通水したこと以外は実施例１と同様にして模擬原水を処理した。
［実施例１］
後述の模擬原水を硬度成分除去手段としてのＲＯ装置に通水してから第３図に示すイオン交換塔に通水した。このイオン交換塔の主な条件は次の通りである。
（１）イオン交換樹脂
カチオン交換樹脂：Ｄｏｗ ６５０Ｃ充填量 ３００ｍＬ
アニオン交換樹脂：Ｄｏｗ ５５０Ａ充填量 ６００ｍＬ
（２）通水流量：１Ｌ／ｍｉｎ
（３）再生条件
再生液は次の通りである。
ＨＣＬ：５％ 通水流量：１Ｌ/ｈ、３０分
ＮａＯＨ：５％ 通水流量：２Ｌ/ｈ、加温４０℃、３０分
再生液は、次のように通液した。
３０分(薬品通液時間)→３０分超純水通水（薬品押出時間）→１５分原水通水(運転切り換え時間)
（４）ＲＯ装置
ＲＯ装置の主な条件は次の通りである。
ＲＯ膜 ： ＥＳ−２０−Ｄ（日東電工社）
ＲＯ運転条件 ： 回収率７５％
ＲＯ処理水Ｍｇ濃度 ： １ｍｇ／Ｌ
Ｎａ濃度 ： １ｍｇ／Ｌ
（５）模擬原水の製造方法
模擬原水は、超純水にＭｇＣｌ２を６０ｍｇ／Ｌ−ａｓＣａ、ＮａＣｌを５０ｍｇ／Ｌ−ａｓＮａそれぞれ溶解させ、膜脱気により脱気して調製したものである。使用した脱気膜はＬｉｑｕｉ−Ｃｅｌ ＤＸ−５０（セルガード社）である。
（６）結果
その結果、表２の通り、再生後通水時１Ｈｒ後の処理水中のＮａ濃度は１ｐｐｔ（ｎｇ／Ｌ）以下であった。また、通水〜３６０時間の間の処理水のＮａ濃度を第２図に示す。
［比較例１］
模擬原水をＲＯ装置に通水することなく直接にイオン交換塔に通水したこと以外は実施例１と同様にして模擬原水を処理した。
この場合、通水開始直後にアニオン交換樹脂層に水酸化マグネシウムのスケールが発生し、通水継続が困難となった。
［比較例２］
実施例１において、模擬原水をＲＯ装置に通水した後、まずカチオン交換樹脂に通水し、次いでアニオン交換樹脂に通水した。即ち、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との通水順序を実施例１と逆にした。これ以外は実施例１と同様にして通水した。その結果、表２の通り、再生後通水時１Ｈｒ後の処理水中のＮａ濃度は３ｐｐｔであり、実施例の数倍以上の濃度であることが認められた。また、通水〜３６０時間の間の処理水のＮａ濃度を第２図に示す。
実施例１において、模擬原水をＲＯ装置に通水した後、まずカチオン交換樹脂に通水し、次いでアニオン交換樹脂に通水した。即ち、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂との通水順序を実施例１と逆にした。これ以外は実施例１と同様にして通水した。その結果、表２の通り、再生後通水時１Ｈｒ後の処理水中のＮａ濃度は３ｐｐｔであり、実施例の数倍以上の濃度であることが認められた。また、通水〜３６０時間の間の処理水のＮａ濃度を第２図に示す。
［比較例３］
実施例１に用いたアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを実施例１と同量ずつ用い、且つこれを混合して混床としたこと、及び再生時の通水フローを下記の通りとしたこと以外は実施例１と同一条件にて通水を行った。その結果、表２の通り、再生後通水時１Ｈｒ後の処理水中のＮａ濃度は５２ｐｐｔであった。また、通水〜３６０時間の間の処理水のＮａ濃度を第２図に示す。
＜比較例３における再生時の通水フロー＞
２０分超純水を０．３Ｌ／ｍｉｎにて上向流で通水(樹脂分離時間)→(３０分(薬品（ＨＣｌ）通液)→３０分超純水通水(薬品押出))→(３０分(薬品（ＨＣｌ）通液)→３０分超純水通水(薬品押出))→１５分超純水通水(樹脂混合)→３０分(運転切り換え時間)
実施例１に用いたアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とを実施例１と同量ずつ用い、且つこれを混合して混床としたこと、及び再生時の通水フローを下記の通りとしたこと以外は実施例１と同一条件にて通水を行った。その結果、表２の通り、再生後通水時１Ｈｒ後の処理水中のＮａ濃度は５２ｐｐｔであった。また、通水〜３６０時間の間の処理水のＮａ濃度を第２図に示す。
＜比較例３における再生時の通水フロー＞
２０分超純水を０．３Ｌ／ｍｉｎにて上向流で通水(樹脂分離時間)→(３０分(薬品（ＨＣｌ）通液)→３０分超純水通水(薬品押出))→(３０分(薬品（ＨＣｌ）通液)→３０分超純水通水(薬品押出))→１５分超純水通水(樹脂混合)→３０分(運転切り換え時間)
［考察］
表２及び第２図の通り、本発明によると高水質の処理水を安定して生産することが可能である。
表２及び第２図の通り、本発明によると高水質の処理水を安定して生産することが可能である。
１ 硬度成分除去手段
２ イオン交換塔
２ａ 仕切板
２ｂ，２ｃ 鏡板
３ 上部給排配管
４，６，９，１４ 集配水部材
５，８，１１ 連通配管
１３ 下部給排配管
２０ 上室
３０ 下室
２ イオン交換塔
２ａ 仕切板
２ｂ，２ｃ 鏡板
３ 上部給排配管
４，６，９，１４ 集配水部材
５，８，１１ 連通配管
１３ 下部給排配管
２０ 上室
３０ 下室
Claims (3)
- 内部にイオン交換樹脂が充填されたイオン交換塔と、該イオン交換塔の前段に設けられた硬度成分除去手段とを有するイオン交換装置において、
該イオン交換塔は、該塔体内に遮水性の仕切板によって上室と下室とが区画形成されており、
該塔体外を引き回された連通手段によって該上室と下室とが連通されており、
該塔体の上室及び下室のうち一方にカチオン交換樹脂が収容され、
他方にアニオン交換樹脂が収容されており、
被処理水が先にアニオン交換樹脂と接触し、その後カチオン交換樹脂と接触するよう構成されているイオン交換装置であって、
前記上室の上部に液を供給又は排出するための上部給排配管と、
該下室の下部に液を供給又は排出するための下部給排配管と、
を備えており、前記連通手段は、
該上室の下部に液を給排するための第１の連通配管と、
該下室の上部に液を給排するための第２の連通配管と、
該第１の連通配管と第２の連通配管とを連通する第３の連通配管と、
該第３の連通配管の開閉手段と、
該第１の連通配管及び第２の連通配管にそれぞれ設けられた再生液の給排手段と
を備えたことを特徴とするイオン交換装置。 - 請求項１において、前記上室の上部、上室の下部、下室の上部及び下室の下部にそれぞれ、水は通すがイオン交換樹脂の通過を阻止する集配水部材が配置されており、
前記上部給排配管、第１の連通配管、第２の連通配管及び下部給排配管の末端がそれぞれ該集配水部材に接続されており、
前記上室の上部及び下室の上部にそれぞれ粒状の不活性樹脂が充填されており、
上室上部の集配水部材及び下室下部の集配水部材がそれぞれ該不活性樹脂中に埋設されていることを特徴とするイオン交換装置。 - 請求項２において、採水時には被処理水が上向流で通水され、再生時には再生液が下向流で通水されることを特徴とするイオン交換装置。
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