JP6000102B2

JP6000102B2 - 軟化装置

Info

Publication number: JP6000102B2
Application number: JP2012270782A
Authority: JP
Inventors: 真一杉本; 太希菊池
Original assignee: 株式会社サムソン
Priority date: 2012-12-11
Filing date: 2012-12-11
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-12-11
Also published as: JP2014113567A

Description

本発明は、原水中に含まれている硬度成分を除去して軟水を取り出す軟化装置に関するものである。

特開２００５−３０５３６１号公報に記載があるように、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に原水を導入し、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である硬度成分を置換することで、原水内の硬度成分を除去する軟化装置が広く普及している。イオン交換樹脂を収容する樹脂塔は、内部に掛かる水圧に耐える必要があるため、樹脂で整形した縦長の円筒形容器表面にガラス繊維を巻き付けることで強化している。そして縦長な樹脂塔では、上下の端面を外側へ膨らませた鏡板でふさぐことで、圧力に強い形状としている。

原水は樹脂塔内の上部から導入するようにしており、樹脂塔内へ導入された原水はイオン交換樹脂層内を下方へ向けて流れ、その際にイオン交換樹脂は原水中の硬度成分を取り込み、替わりにイオン交換樹脂が持っていたナトリウムイオンを放出する。イオン交換樹脂では、硬度成分を取り込む量には限界があり、一定量の硬度成分を取り込むと、それ以降は硬度成分を取り込むことができず、硬度成分を含んだ水は素通りさせることになる。そのために軟化装置では、定期的にイオン交換樹脂の能力を回復させる再生が必要となる。再生は、イオン交換樹脂層に塩水を通すことで行う。硬度成分を取り込んでいるイオン交換樹脂が塩水と接すると、採水時とは逆にナトリウムイオンを取り込んで硬度成分を放出するため、イオン交換樹脂の能力を回復させることができる。

再生には塩水や洗浄水が必要であるため、イオン交換樹脂の能力がまだ十分に残っていて再生に必要がない時に再生を行ったのでは塩水や洗浄水が無駄になる。しかし、イオン交換樹脂の硬度成分除去能力がなくなり、硬度成分を含んだ水が軟化装置から取り出されるようになってから再生を行ったのでは、軟化処理を行えていない水を軟水供給先に送ることになり、いわゆる硬度リークが発生する。硬度リークを発生すると、軟水供給先へ影響を与えることになり、例えばボイラへ軟水を供給していた場合には、ボイラ内で硬度成分が析出してスケールが付着することになる。ボイラにスケールが付着すると、効率が低下することになり、さらにボイラの寿命も低下させることになってしまう。

特開２００５−３０５３６１号公報に記載の発明では、樹脂塔の側面に測定水配管を接続し、イオン交換樹脂層の途中から測定水を取り出すようにしている。原水はイオン交換樹脂層の上部から供給し、原水中の硬度成分を除去しながら下方へ流れていくものであるため、イオン交換樹脂層では上部ほど早い段階で硬度成分を除去する能力がなくなっていく。イオン交換樹脂の能力が十分にある場合には、イオン交換樹脂層の比較的高い位置で原水中の硬度成分はなくなる。しかし、上部のイオン交換樹脂で硬度成分を除去する能力が低下すると、原水は上部のイオン交換樹脂層を素通りし、硬度成分を除去できる位置は徐々に低い位置へ移動していく。そのため、イオン交換樹脂の能力が低下してくると、原水は上部のイオン交換樹脂層では硬度成分を十分に除去することができず、イオン交換樹脂層の低い位置まで硬度成分が残ることになる。

樹脂塔の側面に測定水配管を接続しておき、イオン交換樹脂層の中間位置から取り出した測定水の硬度量を測定することで、イオン交換樹脂に残っている硬度成分除去能力を診断することができる。この場合、イオン交換樹脂の能力がなくなる前に能力低下を検出することができるので、硬度漏れを起こすことなく運転することができる。しかし、樹脂塔の側面に測定水配管を接続したこの構造の場合、樹脂塔の側面に測定水配管接続のための穴を開けることになるために樹脂塔の強度が低下してしまい、樹脂塔に割れなどが発生するおそれが高くなるという問題があった。

特開２００５−３０５３６１号公報

本発明が解決しようとする課題は、イオン交換樹脂層の途中からの測定水取り出しを、樹脂塔の割れなどを発生させることなく行うことのできる軟化装置を提供することにある。

イオン交換樹脂を収容した縦長な円筒形容器の樹脂塔内に原水を導入し、原水中の硬度成分をイオン交換によって除去する軟化装置であって、イオン交換樹脂層内に測定水取り込み口を設け、測定水取り込み口と接続した測定水配管を通じてイオン交換樹脂層の途中から測定水を取り出すようにしている軟化装置において、樹脂塔端部の鏡板部分に穴を開け、前記穴は円盤状のフランジ板によってふさぐ構成としておき、前記フランジ板に測定水配管を貫通させる構成とする。また、前記フランジ板に測定水配管を貫通させる接続穴はフランジ板の中心軸から外れた箇所に設ける。

縦長である樹脂塔の上部又は下部にある鏡板部分に穴を開け、その部分をフランジ板でふさぐ構造としているものであるために圧力の影響を受けにくく、フランジ板に測定水配管を接合した状態でフランジ板を取り付けるものであるため、測定水取り込み口の位置合わせを容易に行うことができる。また、測定水配管を接続する接続穴はフランジ板の中心から外れた部分に設けることで、測定水取り込み口は樹脂塔内の中心軸部分に設けている水の散開と集合をさせる集散部とは重ならない位置に配置することができる。

本発明の第一の実施例における軟化装置フロー図第一の実施例における測定水配管接続状態説明用の一部断面図第一の実施例における測定水配管接続状態説明用の抜き出し斜視図本発明の第二の実施例における軟化装置フロー図第二の実施例における測定水配管接続状態説明用の一部断面図第二の実施例における測定水配管接続状態説明用の抜き出し斜視図

本発明の一実施例を図面を用いて説明する。図１から図３は本発明の第一の実施例、図４から図６は本発明の第二の実施例に関するものである。図１と図４は軟化装置の全体構造を説明するフロー図、図２・図３・図５・図６は軟化装置の測定水配管接続状態を説明するための一部断面図及び一部抜き出しの斜視図である。

まず第一の実施例に基づいて説明する。図１において、樹脂塔１は上下の端部を皿状の鏡板でふさいだ形状の円筒状容器であり、内部にイオン交換樹脂の一例であるNa型の強酸性カチオン交換樹脂を収容している。このイオン交換樹脂を収容した部分である硬度成分除去部は、網点状で表示している。樹脂塔１の上には、複数の弁を組み合わせることで多様な通水制御を可能にしている通水制御弁１１を設ける。通水制御弁１１には、原水を供給する原水配管２、塩水を供給する塩水供給配管１２、軟水を取り出す採水配管３、洗浄排水などを排出するための排水配管１５を接続している。そして採水配管３の他端には軟水タンク１４、塩水供給配管１２の他端には塩水槽１０を接続する。塩水槽１０はイオン交換樹脂の再生に使用する塩水を作るものであり、塩水槽１０には塩を入れておき、通水制御弁１１から塩水供給配管１２を通して塩水槽１０へ原水を送り込むことで塩水を作る。

樹脂塔内には、通水を分散させる又は集合させる部分として、上部に上部集散部９、下部に下部集散部１３を設け、２つの集散部間は連絡管１８でつないでおく。上部集散部９と連絡管１８は、別々に通水制御弁１１とつながっており、上部集散部９と連絡管１８の間は直接は通じていない。上部集散部９に達した水が連絡管１８内に入るにはイオン交換樹脂層を通って下部集散部１３から連絡管１８内へ入る必要があり、逆に連絡管１８を通ってきた水が上部集散部９に入るには、下部集散部１３からイオン交換樹脂層を通って上部集散部９へ入ることになる。

軟水の採水を行う場合は、上部集散部９からイオン交換樹脂層へ原水を送り、イオン交換樹脂層を下向きに流れて下部集散部１３で集合し、連絡管１８を通して通水制御弁１１から軟水タンク１４へ送ることになる。イオン交換樹脂の逆洗を行う場合は、連絡管１８を通してきた洗浄水を下部集散部１３からイオン交換樹脂層へ送り、イオン交換樹脂層を上向きに流した後で上部集散部９に集合させ、通水制御弁１１を通して排水配管１５へ流すことになる。

イオン交換樹脂層の内部であって、下部集散部１３より上方位置に、イオン交換樹脂層の途中から測定水を取り出すための測定水取り込み口８を設置している。この測定水取り込み口８には測定水配管５を接続しておき、測定水取り込み口８から取り込んだ測定水を測定水配管５の他端に設置している硬度測定装置６へ送る。硬度測定装置６は、水中の硬度成分量を計測することでイオン交換樹脂の再生時期を検出するものであり、測定水の硬度成分量が上昇したことを検出すると、イオン交換樹脂の再生を行わせる。

樹脂塔１の上側端部をふさいでいる鏡板の部分には上部穴１６、下側端部をふさいでいる鏡板の部分にも下部穴１７を開ける。上部穴１６及び下部穴１７は、樹脂塔１の中心軸と同心である円形の穴であり、上部穴１６及び下部穴１７の部分には内側にネジ溝を設けているリング部材を設置する。通水制御弁１１の底部には、樹脂塔１と接続するためのネジ部を設けており、ネジ部の下方に上部集散部９を設ける。連絡管１８は上部集散部９を貫通させて設けており、上部集散部９と連絡管１８は、樹脂塔１の中心軸と同心となるように取り付ける。上部穴１６は樹脂塔１と通水制御弁１１を接続するためのものであり、上部穴１６でのネジ溝と通水制御弁１１の底部に設けているネジ山はサイズを合わせておく。通水制御弁１１底部のネジ部を上部穴１６に差し込み、通水制御弁１１を回転させることで樹脂塔１と通水制御弁１１を接合することができるようにしておく。

下部穴１７は測定水配管５を樹脂塔１内へ入れるためのものであり、下部穴１７は円盤状のフランジ板７によってふさぐようにしておく。フランジ板７にも外周部にネジ山を設けておき、フランジ板７を下部穴１７に入れて回転させることで、樹脂塔１とフランジ板７を接合するようにしている。フランジ板７には、中心から外れた箇所に測定水配管用の接続穴を開けており、測定水配管５はフランジ板７の前記接続穴部分を貫通させて取り付けるようにしておく。

軟化装置を組み立てる場合、フランジ板７の接続穴には測定水配管５を差し込み、測定水配管の先端に測定水取り込み口を付けておく。この状態でフランジ板７を下部穴１７にねじ込み、下部穴１７をふさぐ。フランジ板７と下部穴１７はネジ込みによる接合を行うものであるため、水圧に耐えることができる。

測定水配管５を樹脂塔１の中心軸から外して設置するのは、測定水取り込み口８が上部集散部９や下部集散部１３と重なることを防ぐためである。樹脂塔１の中心軸部分には上部集散部９や下部集散部１３を設けるためにふさがってしまうが、測定水配管５を接続する接続穴はフランジ板７の中心からずらした位置に設けることで、測定水取り込み口８は上部集散部９や下部集散部１３と接触することなく、所定の位置に設置することができる。

測定水を取り出すためには樹脂塔の壁面を貫通する接続穴を開ける必要があり、樹脂塔側面に接続穴を開けると樹脂塔の強度を低下させることになる。測定水配管５の樹脂塔１内からの取り出しは、樹脂塔１の端部にある鏡板の部分に穴をあけておき、その部分から取り出すようにすることで、接続穴による強度低下の影響を小さくすることができる。
また、測定水取り込み口の位置は、イオン交換樹脂の再生時期を正確に検出するためには所定の位置に設置する必要がある。測定水配管５はフランジ板７から樹脂塔の内部へ差し込む構造としているため、測定水取り込み口８の設置位置を調節した後にフランジ板７を下部穴１７に取り付けることで、測定水取り込み口の位置の調節は容易に行うことができる。

前記軟化装置には、その運転を制御する制御装置４を設けており、この制御装置４によって通水制御弁１１の通水制御などを行う。前記通水制御弁１１は、次の機能を有するものであればよい。
１）採水−イオン交換樹脂層の上部へ原水を送り込み、イオン交換樹脂層内で下向きに水を流すことで原水内から硬度成分を除去する
２）逆洗−イオン交換樹脂層の下部へ原水を送り込み、イオン交換樹脂層内で上向きに水を流すことでイオン交換樹脂を撹拌し、堆積していた不純物などを排出する。
３）通薬−塩水槽１０からイオン交換樹脂層の上部へ塩水を送り込み、イオン交換樹脂層内で下向きに塩水を流すことでイオン交換樹脂の能力を回復させる
４）洗浄−イオン交換樹脂層の上部へ原水を送り込み、イオン交換樹脂層内に残っている塩水を排出する

軟水の採水を行う場合、通水制御弁１１では原水導入配管２からの原水を上部集散部９へ送り、上部集散部９で原水を分散させてイオン交換樹脂層へ流す。原水はイオン交換樹脂層内を下向きに流れながら硬度成分が取り除かれ、底部の下部集散部１３に集められる。硬度成分が取り除かれた処理水は、下部集散部１３から樹脂塔１の中心軸部分に設置している連絡管１８を通して通水制御弁１１へ戻り、採水配管３を通して軟水タンク１４にためられる。

軟化装置は、軟水取り出し量が一定量に達するごとに測定水の硬度測定を行う。軟水取り出し量が設定された積算水量に達すると、測定水配管５に設けている測定水ポンプの作動を開始し、樹脂塔内の測定水取り込み口８から測定水を取り出し、硬度測定装置６によって硬度成分量を測定する。硬度測定装置６で測定したＣａイオン濃度の値が設定値より小さければ、イオン交換樹脂の硬度成分除去能力は十分残っていると判断し、軟水の採水量が次回の設定水量に達するまで待機する。測定したＣａイオン濃度の値が設定値より大きくなっていた場合は、間もなく軟水の採水限界を迎えるというものであるため、イオン交換樹脂の再生を準備する。イオン交換樹脂の再生は、イオン交換樹脂を塩水に接触させることで行う。

イオン交換樹脂の再生を行う場合、最初に逆洗を行うことでイオン交換樹脂層に堆積していた不純物などを排出する。逆洗工程では通水制御弁１１は、原水導入配管２からの原水を下部集散部１３へ送り、下部集散部１３からイオン交換樹脂層の下部へ吹き出させる。原水はイオン交換樹脂層内を上向きに流れ、イオン交換樹脂は上向きの逆洗流によって撹拌される。逆洗水は上部集散部９で集合させ、通水制御弁１１から排水配管１５を通して排水する。

通薬工程では、原水導入配管２からの原水と塩水供給配管１２からの塩水を上部集散部９からイオン交換樹脂層へ送る。塩水がイオン交換樹脂層内を流れる際に、イオン交換樹脂では塩水中のナトリウムイオンを取り込み、替わりに取り込んでいた硬度成分の排出を行う。このことにより、イオン交換樹脂の硬度成分除去能力を回復させることができる。再生に使用した後の排水は、下部集散部１３から連絡管１８と通水制御弁１１を通り、排水配管１５を通して排出する。

洗浄工程では、原水導入配管２からの原水を上部集散部９からイオン交換樹脂層へ送り、イオン交換樹脂に残っている塩水を押し出す。洗浄工程での排水も、下部集散部１３から連絡管１８と通水制御弁１１を通り、排水配管１５を通して排出する。

このようにすることで、樹脂塔１の強度を低下させることなくイオン交換樹脂層の途中から測定水を取り出すことができ、また測定水取り込み口８の適切な位置への設置を容易に行うことができるようになる。

続いて第二の実施例について説明する。第二の実施例は、測定水配管５を樹脂塔１の上部から取り出すようにした場合のものである。第二の実施例も基本的な構成は第一の実施例と同じであり、樹脂塔１の上部にフランジ板７を設け、測定水配管５は樹脂塔１の上部から取り出すようにしている点では異なっている。この場合、上部穴１６は第一の実施例より大きなものとしており、上部穴１６をふさぐフランジ板７には、中心軸部分と中心軸から離れた部分に穴を開けている。フランジ板７の中心軸部分の穴は、通水制御弁１１と接合するためのものであり、穴の周面には通水制御弁１１のネジ山に合わせたネジ溝を設けている。中心軸から離した部分に設けている穴は測定水配管５を通すための接続穴であり、測定水配管５を貫通させて接続する。この実施例の場合、測定水取り込み口８は下部集散部１３の近くに設けるために測定水配管５の長さは長くなるが、樹脂塔１に開ける穴は上部穴１６のみでよく、第一の実施例で設けていた下部穴１７は省くことができる。

なお、測定水配管５及び測定水取り込み口を樹脂塔１内に入れている状態でフランジ板７を回転させると、測定水配管５と測定水取り込み口８は樹脂塔内で大きく回転することになる。樹脂塔１内にイオン交換樹脂が入っている状態で測定水配管５及び測定水取り込み口を回転させようとした場合、無理に回転させるとイオン交換樹脂層が抵抗となって測定水配管５が破損することになってしまう。そのため、イオン交換樹脂が入った状態で測定水取り込み口８の付け外しを行う場合には、樹脂塔１内に水を入れておき、イオン交換樹脂の流動性を高めた状態で行うようにする。

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。

１樹脂塔
２原水導入配管
３採水配管
４制御装置
５測定水配管
６硬度測定装置
７フランジ板
８測定水取り込み口
９上部集散部
１０塩水槽
１１通水制御弁
１２塩水供給配管
１３下部集散部
１４軟水タンク
１５排水配管
１６上部穴
１７下部穴
１８連絡管

Claims

イオン交換樹脂を収容した縦長な円筒形容器の樹脂塔内に原水を導入し、原水中の硬度成分をイオン交換によって除去する軟化装置であって、イオン交換樹脂層内に測定水取り込み口を設け、測定水取り込み口と接続した測定水配管を通じてイオン交換樹脂層の途中から測定水を取り出すようにしている軟化装置において、樹脂塔下側端部の鏡板部分に樹脂塔の中心軸と同軸である穴を開け、前記穴は円盤状のフランジ板によってふさぐ構成としておき、前記フランジ板には、フランジ板の中心軸から外れた箇所に測定水配管を貫通させるための接続穴を設けて測定水配管を貫通させる構成としたことを特徴とする軟化装置。