JP6000045B2 - Water softener - Google Patents
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- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Description
本発明は、原水中の硬度成分をイオン交換によって除去し、軟水を取出す軟水化装置に関するものである。 The present invention relates to a water softening device that removes hardness components in raw water by ion exchange and takes out soft water.
原水中にはカルシウムやマグネシウムなどの硬度成分が溶け込んでおり、水が蒸発するとこの硬度成分がスケールとなって析出するため、硬度成分を取り除く軟水化装置を使用することが広く行われている。軟水化装置は、イオン交換樹脂を用いた硬度成分除去部を有する樹脂塔、該樹脂塔へ原水を導入する原水導入配管、前記樹脂塔から軟水を取り出す軟水採水配管、通水の制御を行うコントロールバルブなどからなる。また、前記樹脂塔内のイオン交換樹脂を再生するには塩水を使用しているため、塩水をためておく塩水槽を近くに設置しておき、樹脂塔と塩水槽の間を塩水槽配管でつないでいる。軟水化装置でのイオン交換樹脂は、樹脂内のナトリウムイオンと原水内のカルシウムイオンやマグネシウムイオンとを置換することで、原水内の硬度成分を取り込むものであり、イオン交換樹脂では硬度成分を一定量取り込むと、それ以上は硬度成分の除去を行うことができなくなる。そのため、イオン交換樹脂は定期的に再生を行い、硬度成分の除去能力を回復させるようにしている。 Hardness components such as calcium and magnesium are dissolved in the raw water, and when the water evaporates, the hardness component is deposited as a scale. Therefore, it is widely used to use a water softening device that removes the hardness component. The water softening device controls a resin tower having a hardness component removing unit using an ion exchange resin, a raw water introduction pipe for introducing raw water into the resin tower, a soft water sampling pipe for taking out soft water from the resin tower, and water flow control. It consists of a control valve. Moreover, since salt water is used to regenerate the ion exchange resin in the resin tower, a salt water tank for storing salt water is installed nearby, and a salt water tank pipe is provided between the resin tower and the salt water tank. Connected. The ion exchange resin in the water softening device takes in the hardness component in the raw water by replacing the sodium ion in the resin with the calcium ion or magnesium ion in the raw water. In the ion exchange resin, the hardness component is constant. When the amount is taken in, the hardness component cannot be removed any more. Therefore, the ion exchange resin is periodically regenerated to recover the ability to remove the hardness component.
軟水化装置の再生中は軟水を採水することができないため、再生は夜中など軟水を供給する必要がない時間に行うのが一般的である。その時間帯には人はいないことが多いため、軟水化装置にはタイマ装置を持った制御装置を設けておき、指定時間になると自動で再生を行うようにしている。再生の工程は、採水時とは逆方向に水を流して樹脂をほぐす逆洗工程、塩水をイオン交換樹脂層にゆっくりと流し、イオン交換樹脂が取り込んだカルシウムイオンやマグネシウムイオンをナトリウムイオンと置き換える通薬・押出工程、イオン交換樹脂層に残った塩水を押し流す洗浄工程、次回再生に備えて塩水槽に水をためる張込工程からなる。再生工程の時間は、軟水化装置の容量などによって異なるが、１時間半から２時間ほどが必要となる。具体的には、ある機種では逆洗工程に３分、通薬・押出工程に７５分、洗浄工程（休止含む）に９分、張込工程に５分、さらに工程移行時間の２分を加えると９４分間が必要となっている。 Since soft water cannot be collected during the regeneration of the water softening device, the regeneration is generally performed at a time when it is not necessary to supply the soft water, such as at night. Since there are many people during that time period, the water softening device is provided with a control device having a timer device so that the regeneration is automatically performed at a designated time. The regeneration process consists of a backwashing process in which water is flowed in the opposite direction to the time of sampling to loosen the resin, salt water is slowly flowed through the ion exchange resin layer, and calcium ions and magnesium ions taken in by the ion exchange resin are converted into sodium ions. It consists of a replacement medicine / extrusion process, a washing process to wash away the salt water remaining in the ion-exchange resin layer, and a stretching process to accumulate water in the salt water tank in preparation for the next regeneration. The time for the regeneration step varies depending on the capacity of the water softening device and the like, but it takes about one and a half to two hours. Specifically, some models add 3 minutes to the backwash process, 75 minutes to the medicine / extrusion process, 9 minutes to the washing process (including pause), 5 minutes to the filling process, and 2 minutes to the process transition time. 94 minutes are required.
ところで、軟水化装置の再生には、作動電力と洗浄などに用いる水の供給が必要である。再生時間帯において、電源が落ちていたり原水が供給されない状態になっていると、再生を行うことはできない。例えば、就業時間終了時に間違えて主電源を落としてしまっていたり、再生時間帯に停電や断水が発生していたという場合には再生が行われない。もしもそういった事故によって再生が行われていなかった場合には、翌朝の就業開始直前に再生が行われていなかったことに気づくということになる。その場合、気づいた時点で再生を開始しても再生の終了までには長い時間がかかり、その間は軟水化装置を使用できないために処理の行われていない原水を使用することになる。また、再生は行わずに残った能力で軟水の採水を続けるとした場合も、イオン交換樹脂の能力限界を越えて採水し続けることになるため、いづれは能力低下によって硬度成分が取りきれなくなり、処理水中の硬度成分が増加していくことになる。 By the way, in order to regenerate the water softening device, it is necessary to supply operating power and water used for cleaning. If the power is turned off or raw water is not supplied during the regeneration period, regeneration cannot be performed. For example, if the main power supply is mistakenly turned off at the end of working hours, or if a power failure or water outage occurs during the regeneration time, regeneration is not performed. If the rehabilitation was not performed due to such an accident, it means that the rehabilitation was not performed just before the start of work the next morning. In that case, even if the regeneration is started when it is noticed, it takes a long time to complete the regeneration, and during that time, since the water softening device cannot be used, raw water that has not been treated is used. In addition, if you continue to collect soft water with the remaining capacity without performing regeneration, it will continue to sample beyond the capacity limit of the ion exchange resin, so in any case the hardness component will be removed due to the decrease in capacity. The hardness component in the treated water will increase.
本発明が解決しようとする課題は、本来なら行われていなければならない再生がアクシデントなどによって行われていないということに後で気づいた場合、また停電や断水が予告されている場合などにおいて、軟化処理の行われていない水が供給されることを防止し、当面は軟水を供給できるようにすることのできる軟水化装置を提供することを目的とする。 The problem to be solved by the present invention is softening when it is later realized that regeneration, which should have been performed originally, is not performed by an accident or the like, or when a power outage or water outage is predicted. An object of the present invention is to provide a water softening device capable of preventing the supply of untreated water and allowing the supply of soft water for the time being.
請求項１に記載の発明は、イオン交換樹脂を入れた樹脂塔内に原水を導入することで、原水中に含まれている硬度成分をイオン交換樹脂に取り込ませるようにしている軟水化装置であって、前記樹脂塔に原水を導入する原水導入配管と、該樹脂塔から軟水を取り出す軟水採水配管と、イオン交換樹脂を再生する塩水を該樹脂塔内へ供給する塩水槽配管と、再生時に発生する洗浄排水を樹脂塔内から排出する排水配管とを持ち、各配管に対する接続はコントロールバルブによる開閉によって行っており、コントロールバルブの開閉は制御装置による自動開閉を行えるようにしている軟水化装置において、イオン交換樹脂の再生を行う場合、再生工程に十分な時間をとってイオン交換樹脂の能力を完全に回復させる通常再生モードと、再生工程時間を通常再生モードでの時間よりも短い時間としてイオン交換樹脂の能力を当面必要な程度まで回復させる短時間再生モードを設定しておき、通常再生モードと短時間再生モードは任意に選択することができるようにしていることを特徴とする軟水化装置。 The invention according to claim 1 is a water softening device in which raw water is introduced into a resin tower containing an ion exchange resin so that hardness components contained in the raw water are taken into the ion exchange resin. A raw water introduction pipe for introducing raw water into the resin tower, a soft water sampling pipe for taking out soft water from the resin tower, a salt water tank pipe for supplying salt water to regenerate the ion exchange resin into the resin tower, and a regeneration Water drainage pipe that drains cleaning wastewater generated from the inside of the resin tower, and connection to each pipe is done by opening and closing with a control valve, and opening and closing of the control valve can be automatically opened and closed by a control device When regenerating the ion exchange resin in the equipment, take a sufficient time for the regeneration process to restore the ion exchange resin's ability completely, and during the regeneration process Set the short regeneration mode to restore the capacity of the ion exchange resin to the required level for the time being, and set the time shorter than the time in the normal regeneration mode, and the normal regeneration mode and the short regeneration mode can be selected arbitrarily A water softening device characterized by being able to perform.
請求項２に記載の発明は、前記の軟水化装置において、制御装置には、短時間再生モードを選択した場合、再生工程時間を指定すると、指定した時間に基づいて再生での各工程時間の割り振りを行い、設定した時間に基づいて再生での各工程を行う機能を持たせたものであることを特徴とする軟水化装置。 According to the second aspect of the present invention, in the water softening device, when the short-time regeneration mode is selected, when the regeneration process time is designated, the control device determines the time of each process in regeneration based on the designated time. A water softening device having a function of performing each process in regeneration based on a set time.
本発明を実施することで、イオン交換樹脂の再生を短時間で行うことができるため、軟水の使用までに時間がない場合でも再生を行うことができる。また、停電や断水の予定が分かっている場合にも、限られた時間内に再生を終わらせるということもできるため、先に再生を終わらせるということができる。この場合、再生後に採水することのできる軟水量は通常よりも少なくなるが、１日分でも軟水の採水が可能になっていれば、次の再生はその日の夜などに行うことができるため、軟化処理の行われていない水を使用しなければならなくなるといった事態を防止することができる。 By carrying out the present invention, it is possible to regenerate the ion exchange resin in a short time, and therefore it is possible to regenerate even when there is no time until soft water is used. In addition, even when a power outage or water outage schedule is known, it can be said that the regeneration is finished within a limited time, so that the regeneration can be finished first. In this case, the amount of soft water that can be collected after regeneration is less than usual, but if the soft water can be collected even for one day, the next regeneration can be performed on the night of the day. Therefore, it is possible to prevent a situation in which water that has not been softened must be used.
本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１は本発明を実施している軟水化装置のフロー図、図２は軟水化装置再生時の通常再生と短時間再生での工程時間を比較した説明図である。軟水化装置は、大きく分けると、イオン交換樹脂を充填している樹脂塔１と、イオン交換樹脂を再生するための塩水を作る塩水槽８からなる。樹脂塔１の上部には、複数の弁を組み合わせたコントロールバルブ４を設置しており、コントロールバルブ４によって通水の制御を行う。コントロールバルブ４には原水を導入する原水導入配管２、軟水化処理を行った軟水を取り出す軟水採水配管３、塩水槽８との間を繋ぐ塩水槽配管５、再生時に発生する洗浄排水等を排出する排水配管６を接続している。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a flow diagram of a water softening device embodying the present invention, and FIG. 2 is an explanatory diagram comparing process times for normal regeneration and short-time regeneration during water softening device regeneration. The water softening device is roughly composed of a resin tower 1 filled with an ion exchange resin and a
コントロールバルブ４には、各工程ごとに設定している通水パターンとなるように各弁の作動を行わせるための制御装置７を設けておき、制御装置７による自動運転を行うようにしておく。軟水の採水を行う場合、コントロールバルブ４は原水導入配管２からの原水を樹脂塔１内へ導入し、樹脂塔１内のイオン交換樹脂層を通すことによって軟化処理を行う。軟水採水時には、樹脂塔１内の上部から原水を導入し、イオン交換樹脂層内を下向きに流す。イオン交換樹脂層に原水を流すと、イオン交換樹脂は原水中に含まれる硬度成分であるマグネシウムイオンやカルシウムイオンを取り込み、替わりにナトリウムイオンを放出する。イオン交換樹脂の層内を流れる原水は、イオン交換樹脂によって硬度成分が取り除かれていき、樹脂塔１内の底部に達するころには硬度成分はほぼ取り除かれた軟水となる。処理の終わった軟水は、樹脂塔１内底部からコントロールバルブ４内に取り出し、コントロールバルブ４を通して軟水採水配管３へ送ることで軟水の供給を行う。
The control valve 4 is provided with a control device 7 for operating each valve so as to have a water flow pattern set for each process, and automatic operation by the control device 7 is performed. . When soft water is sampled, the control valve 4 introduces raw water from the raw
軟水の採水を行い、イオン交換樹脂に硬度成分を取り込ませていくと、いずれは硬度成分を取り込めなくなる。そのため、イオン交換樹脂の能力を回復させることが必要となる。硬度成分を取り込んでいるイオン交換樹脂は、塩水に接触させることで逆の作用が発生する。イオン交換樹脂では、塩水からナトリウムイオンを取り込み、替わりに硬度成分を放出する。軟水化装置では、イオン交換樹脂に塩水を通す再生を定期的に行うことで能力を回復させている。 If soft water is sampled and the hardness component is taken into the ion exchange resin, the hardness component cannot be taken in. Therefore, it is necessary to restore the ability of the ion exchange resin. An ion exchange resin incorporating a hardness component has the opposite effect when brought into contact with salt water. In an ion exchange resin, sodium ions are taken from salt water, and hardness components are released instead. In the water softening device, the capacity is restored by periodically performing regeneration by passing salt water through the ion exchange resin.
イオン交換樹脂の再生を行う場合は、再生の各工程に応じた通水を行う。再生の工程は、逆洗工程、通薬・押出工程、洗浄工程、張込工程からなる。逆洗工程の場合、コントロールバルブ４では、原水導入配管２からの洗浄水は樹脂塔内の底部送るようにし、樹脂塔内の上部から取り出した洗浄水は排水配管６へ送る。イオン交換樹脂内を流れる洗浄水は上向きに流れることになり、軟水採水時の通水方向とは逆にすることで、軟水採水時に押しつけられていたイオン交換樹脂は拡散し、イオン交換樹脂層に堆積していた不純物は排出される。
When regenerating the ion exchange resin, water is supplied according to each step of regeneration. The regeneration process includes a backwash process, a medicine / extruding process, a cleaning process, and a stretching process. In the backwashing process, the control valve 4 sends the wash water from the raw
通薬・押出工程では、原水導入配管２からの洗浄水は小さな流量として樹脂塔内へ送る。この時、洗浄水と共に、塩水槽８にためておいた塩水を樹脂塔内へ送り込む。イオン交換樹脂に塩水を流すと、イオン交換樹脂では取り込んでいたマグネシウムイオンやカルシウムイオンを放出し、ナトリウムイオンを取り込む。塩水の供給は通薬・押出工程の途中までであり、塩水供給終了後は洗浄水のみを小さな流量で流すことになる。この場合も洗浄排水は排水配管６を通して排出する。
In the medicine feeding / extrusion process, the washing water from the raw
洗浄工程は、樹脂塔内に残っている塩水を洗い流すものであり、この場合には原水導入配管２から大きな流量の洗浄水を供給し、洗浄排水は排水配管６を通して排出する。なお、洗浄工程時には、途中で短時間の逆洗を行う第二逆洗工程を挟む場合や、洗浄工程を二段階に分けて行う場合などもあるが、本実施例では洗浄工程として一まとめにしている。張込工程は、次回の再生に必要な塩水を準備するために、一定量の水を塩水槽８に注ぎ込むものである。塩水槽８には十分な量の塩を入れておき、塩水槽に水を供給することで塩水の準備を行う。
The washing step is to wash away the salt water remaining in the resin tower. In this case, a large amount of washing water is supplied from the raw
上記の再生工程は、制御装置７にプログラムしておき、制御装置７によってコントロールバルブ４での開閉操作を行うことで自動で行う。再生中は軟水を採水することができないため、再生を行う時間帯は深夜など軟水を使用しない頃を設定しておき、制御装置７では設定時間になると自動で再生を開始する。また、再生の開始を手動で設定することも可能であり、その場合には手動操作後すぐに制御装置７による再生動作を開始する。この場合も再生開始以降は制御装置７による自動運転となる。 The above regeneration process is automatically performed by programming the control device 7 and opening / closing the control valve 4 by the control device 7. Since soft water cannot be collected during regeneration, the time period for regeneration is set to a time when soft water is not used, such as midnight, and the control device 7 automatically starts regeneration when the set time comes. It is also possible to manually set the start of regeneration. In this case, the regeneration operation by the control device 7 is started immediately after manual operation. Also in this case, after the start of regeneration, automatic operation by the control device 7 is performed.
制御装置７には、再生の各工程における通水状態とその状態を維持する時間を設定しておくが、通常再生モードの他に工程時間を短縮した短時間再生モードを行えるようにしておく。再生では、イオン交換樹脂が塩水に接している時間を長くするほど、イオン交換樹脂の能力回復度合いは高くなるが、回復の速度は低下していく。通常再生は、イオン交換樹脂の能力回復度と再生時間や塩水使用量のバランスを取って再生するものであり、普段は通常再生モードでの再生を行う。短時間再生は、イオン交換樹脂の能力を当面使用可能な程度の回復にとどめる替わりに、再生時間を短縮するというもので、短時間で再生を行わなければならない場合に緊急的に行うものである。 The control device 7 is set with a water flow state in each step of regeneration and a time for maintaining the state. However, in addition to the normal regeneration mode, a short regeneration mode in which the process time is shortened can be performed. In regeneration, the longer the time that the ion exchange resin is in contact with the salt water, the higher the degree of ability recovery of the ion exchange resin, but the speed of recovery decreases. Normal regeneration is performed with a balance between the ability recovery degree of the ion exchange resin and the regeneration time and the amount of salt water used, and regeneration is usually performed in the normal regeneration mode. Short-time regeneration shortens the regeneration time instead of recovering the capacity of the ion exchange resin to the extent that it can be used for the time being, and is urgently performed when regeneration must be performed in a short time. .
実施例では、通常再生で再生を行う場合には、再生工程の時間として９４分が必要であり、これを短時間再生では６０分で終了させるようにしている。短時間再生では、制御装置７に通常より短い時間で予め設定しておき、その時間で再生を終了させるものであってもよいし、制御装置７に再生時間を指定すると、制御装置７ではその時間で再生を終了させるべく各工程での時間を割り振るものであってもよい。 In the embodiment, when reproduction is performed by normal reproduction, 94 minutes are necessary as the time for the reproduction process, and this is completed in 60 minutes for short-time reproduction. In short-time playback, the control device 7 may be preset in a shorter time than usual, and the playback may be terminated at that time. When the playback time is designated in the control device 7, the control device 7 The time in each process may be allocated so as to finish the reproduction in time.
短時間再生を行うケースとしては、以下の場合が考えられる。軟水化装置の再生には、作動電力と洗浄などに用いる水が必要であり、再生時間帯において、電源が落ちていたり原水が供給されない状態になっていると、再生を行うことはできない。例えば、就業時間終了時に間違えて主電源を落としてしまっていたり、再生時間帯に停電や断水が発生していたという場合には再生が行われず、翌朝の就業開始直前に再生が行われていなかったことに気づくということになる。その場合、気づいた時点で再生を開始しても再生の終了までには長い時間がかかることになると、その間は軟水化装置を使用できないために軟水を使用する工程を行えない、又は障害が発生するのを覚悟の上で処理の行われていない原水を使用しなければならないことになる。また、停電や断水が発生する時間が分かっており、停電や断水が始まるまでの時間は通常再生モードでの所要時間よりも短い時間しか残っておらず、停電や断水の終了後にも再生を行う時間がないという場合もある。この場合も、再生が行われていない状態で翌朝の就業時間を迎えると、軟水の供給を受けることができない。 The following cases can be considered as a case where the reproduction is performed for a short time. The regeneration of the water softening device requires operating power and water used for washing, etc., and regeneration cannot be performed if the power is turned off or raw water is not supplied during the regeneration time zone. For example, if the main power supply is accidentally turned off at the end of working hours, or if a power outage or water outage has occurred during the renewal time period, the renewal will not be performed and the renewal will not be performed immediately before the start of work the next morning. You will notice that. In that case, if it takes a long time to complete the regeneration even if you start recognizing it, you will not be able to use the water softener during that time, and you will not be able to use the soft water process, or a failure will occur. You must use raw water that has not been treated. In addition, the time when power outage or water outage is known is known, and the time until power outage or water outage is shorter than the time required for normal regeneration mode, and regeneration is also performed after power outage or water outage ends. Sometimes there is no time. Even in this case, if the next morning work time is reached without regeneration, soft water cannot be supplied.
こういった場合には、イオン交換樹脂の能力回復量は通常再生時よりも劣るが、再生時間が短い短時間再生を行うことが有効となる。イオン交換樹脂の再生を行う場合、イオン交換樹脂が硬度成分を放出してナトリウムイオンに置き換える工程では、イオン交換は徐々にしか行われないため、長い時間が必要となる。通常なら９４分必要なところを、６０分で終了させるとした図２に記載の短時間再生の場合、通薬・押出時間は７５分から４５分に短縮している。この場合、通薬・押出の工程を途中で切り上げることになるため、イオン交換樹脂の能力回復度合いは通常再生時に比べて低くなり、再生後に採水することのできる軟水量は通常再生時ほどは期待できないということになる。 In such a case, the capacity recovery amount of the ion exchange resin is inferior to that during normal regeneration, but it is effective to perform regeneration for a short time with a short regeneration time. When the ion exchange resin is regenerated, in the step of the ion exchange resin releasing the hardness component and replacing it with sodium ions, ion exchange is performed only gradually, and thus a long time is required. In the case of the short-time regeneration shown in FIG. 2 in which what normally takes 94 minutes is completed in 60 minutes, the drug delivery / extrusion time is reduced from 75 minutes to 45 minutes. In this case, since the drug delivery / extrusion process is rounded up, the ability recovery degree of the ion exchange resin is lower than that during normal regeneration, and the amount of soft water that can be collected after regeneration is as much as during normal regeneration. That means you can't expect.
短時間再生の場合、再生後に採水することのできる軟水量は通常再生時に比べて少なくなる。しかし、たとえ１日分でも軟水の採水が行えることになるなら、その日は軟水の供給が途切れるという事態は防ぐことができる。その日の１日分は軟水の供給が行えるとしておくこと、次の再生はその日の夜にでも可能であるため、軟水の供給が行えなくなるといったことを防止できる。 In the case of short-time regeneration, the amount of soft water that can be collected after regeneration is smaller than that during normal regeneration. However, even if soft water can be collected even for one day, it is possible to prevent a situation where the supply of soft water is interrupted on that day. Since it is possible to supply soft water for one day of the day and the next regeneration can be performed at night of the day, it is possible to prevent the supply of soft water from being disabled.
なお、本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。 The present invention is not limited to the embodiments described above, and many modifications can be made by those having ordinary knowledge in the art within the technical idea of the present invention.
１ 樹脂塔
２ 原水導入配管
３ 軟水採水配管
４ コントロールバルブ
５ 塩水槽配管
６ 排水配管
７ 制御装置
８ 塩水槽
1 Resin tower
2 Raw water introduction piping
3 Soft water sampling pipe 4
Claims (2)
In the water softening device according to claim 1, when the short-time regeneration mode is selected for the control device, if the regeneration process time is designated , the regeneration can be completed based on the designated time in order to terminate the regeneration at that time . A water softening device having a function of allocating each process time and performing each process in regeneration based on the set time.
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