JP6805843B2 - Ion exchange tower - Google Patents
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Description
本発明はイオン交換塔に係り、特に塔体内にイオン交換体層を有し、被処理水が下向流通水されるイオン交換塔に関する。 The present invention relates to an ion exchange tower, and more particularly to an ion exchange tower having an ion exchange layer inside the tower and allowing water to be treated to flow downward.
塔体内にイオン交換樹脂層が形成され、被処理水が下向流通水されるイオン交換塔にあっては、塔体上部に供給された被処理水が満遍なくイオン交換樹脂層に分散供給されることが望ましい。 In an ion exchange tower in which an ion exchange resin layer is formed inside the tower and the water to be treated flows downward, the water to be treated supplied to the upper part of the tower is evenly distributed and supplied to the ion exchange resin layer. Is desirable.
被処理水をイオン交換樹脂層に分散供給するために、上部の給水部から整流板を介して下方に供給する構造や、ディストリビュータから原水を散布する構造が知られているが、いずれも給水が十分に整流しない。被処理水の流速が部分的に大きいと、その位置の樹脂上面が乱れて優先的に原水が通過したり、その周辺の樹脂層は盛り上がり、樹脂の利用率が低下する。 In order to disperse and supply the water to be treated to the ion exchange resin layer, a structure is known in which the water is supplied downward from the upper water supply section via a straightening vane, and a structure in which raw water is sprayed from the distributor. Not fully rectified. If the flow velocity of the water to be treated is partially high, the upper surface of the resin at that position is disturbed and the raw water preferentially passes through it, or the resin layer around it rises and the utilization rate of the resin decreases.
特許文献１には、塔体頂部に挿設された流入管の下端に整流ケースを設け、整流ケース内に電磁フィルタ（繊維状強磁性体）を充填した構造が記載されている。整流ケース底面には多数の小孔が設けられている。整流ケースの下側に、塔体を横断するように整流板が設けられ、該整流板の下側にイオン交換樹脂層が形成されている。 Patent Document 1 describes a structure in which a rectifying case is provided at the lower end of an inflow pipe inserted at the top of a tower body, and an electromagnetic filter (fibrous ferromagnet) is filled in the rectifying case. A large number of small holes are provided on the bottom surface of the rectifying case. A rectifying plate is provided on the lower side of the rectifying case so as to cross the tower body, and an ion exchange resin layer is formed on the lower side of the rectifying plate.
このような整流ケースを設置すると、被処理水のイオン交換樹脂層への供給は均一化されると推察される。 When such a rectifying case is installed, it is presumed that the supply of water to be treated to the ion exchange resin layer is made uniform.
しかしながら、塔体頂部の内部スペースの容積（特に高さ）はそれ程大きくないことが多く、特許文献１のような整流ケースを配置できないことがある。 However, the volume (particularly height) of the internal space at the top of the tower is often not so large, and the rectifying case as in Patent Document 1 may not be arranged.
本発明は、塔体頂部のスペースが小さい場合であっても、被処理水をイオン交換体層に均等に分散供給することができるイオン交換塔を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ion exchange tower capable of evenly dispersing and supplying water to be treated to the ion exchange layer even when the space at the top of the tower is small.
本発明のイオン交換塔は、塔体と、該塔体内に設けられたイオン交換体層と、該塔体の頂部に設けられた被処理水の供給部と、該イオン交換体層の上側かつ該供給部の下側に設けられた整流板と、該塔体の下部に設けられた処理水の取出部とを有するイオン交換塔において、前記供給部に、側周壁面及び底面を有すると共に、該側周壁面及び底面に開口が設けられた散水ケースが設置されており、該底面の通水抵抗が該側周壁面の通水抵抗の１．５〜８倍であることを特徴とするものである。 The ion exchange tower of the present invention includes a tower body, an ion exchange body layer provided in the tower body, a water supply unit provided at the top of the tower body, and an upper side of the ion exchange body layer. In an ion exchange tower having a rectifying plate provided on the lower side of the supply unit and a treated water extraction unit provided on the lower part of the tower body, the supply unit has a side peripheral wall surface and a bottom surface, and also has a side peripheral wall surface and a bottom surface. A water sprinkling case having openings on the side peripheral wall surface and the bottom surface is installed, and the water flow resistance of the bottom surface is 1.5 to 8 times the water flow resistance of the side peripheral wall surface. Is.
本発明の一態様では、前記散水ケースの底面の開口の開口径２〜２０ｍｍであり、前記側周壁面の開口の開口径２〜４０ｍｍであって、前記側周壁面の開口面積が前記底面の開口面積の１．５〜８倍である。 In one aspect of the present invention, the opening diameter of the opening on the bottom surface of the watering case is 2 to 20 mm, the opening diameter of the opening on the side peripheral wall surface is 2 to 40 mm, and the opening area of the side peripheral wall surface is the bottom surface . It is 1.5 to 8 times the opening area.
本発明の一態様では、前記給水部からの流入水量が２００〜１５００ｍ３／ｈであり、前記散水ケースの底面の開口は、開口面積５０〜２５０ｃｍ２、開口率５〜３０％、開口密度５〜２０個／１００ｃｍ２であり、前記側周壁面の開口は、開口面積２００〜１０００ｃｍ２、開口率１０〜６０％、開口密度５〜８０個／１００ｃｍ２である。 In one aspect of the present invention, the amount of inflow water from the water supply unit is 200 to 1500 m 3 / h, and the opening on the bottom surface of the watering case has an opening area of 50 to 250 cm 2 , an opening ratio of 5 to 30%, and an opening density of 5. was 20 pieces / 100 cm 2, the opening of the side wall surface, the opening area 200～1000Cm 2, aperture ratio 10% to 60% and an aperture density of 5-80 pieces / 100 cm 2.
本発明の一態様では、前記整流板は多孔板であり、塔体の内周面に水密的に接合されている。 In one aspect of the present invention, the straightening vane is a perforated plate and is watertightly bonded to the inner peripheral surface of the tower body.
本発明の一態様では、前記給水部は、前記塔体の塔頂部に設けられた給水口を有しており、前記散水ケースの上端縁が、該給水口の周囲の塔体の内面に当接しており、前記整流板から該給水口までの高さが３００〜１０００ｍｍである。 In one aspect of the present invention, the water supply unit has a water supply port provided at the top of the tower body, and the upper end edge of the watering case hits the inner surface of the tower body around the water supply port. It is in contact with each other, and the height from the straightening vane to the water supply port is 300 to 1000 mm.
本発明のイオン交換塔では、イオン交換塔の上部に散水ケースを設けたことにより、下方のイオン交換体に均一に給水することが可能となり、イオン交換体の利用率が高まる。本発明では、散水ケースの底部の通水抵抗を側周壁面の通水抵抗よりも大きくしているので、整流板に達する水量を均等化することができ、イオン交換体に被処理水を均等に供給することができる。 In the ion exchange tower of the present invention, by providing the watering case on the upper part of the ion exchange tower, it becomes possible to uniformly supply water to the lower ion exchange body, and the utilization rate of the ion exchange body is increased. In the present invention, since the water flow resistance at the bottom of the sprinkler case is made larger than the water flow resistance at the side peripheral wall surface, the amount of water reaching the straightening vane can be equalized, and the water to be treated is evenly distributed to the ion exchanger. Can be supplied to.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図１の通り、イオン交換塔１は、塔体２と、該塔体２内に形成されたイオン交換体（この実施の形態ではイオン交換樹脂）層３とを有する。塔体２内の下部には、水を透過させるがイオン交換樹脂は通過させない構造を有した集水板４が設置され、該集水板４の上側にイオン交換樹脂層３が形成されている。
As shown in FIG. 1, the ion exchange tower 1 has a
塔体２の頂部に、被処理水の給水口５が設けられ、底部にイオン交換処理水の取出口６が設けられている。
A
塔体２内の上部には、パンチングメタル等の多孔板よりなる整流板７が設けられている。
A straightening vane 7 made of a perforated plate such as punching metal is provided on the upper portion of the
この実施の形態では、塔体２は、頂部側及び底部側の鏡部を除いて円筒状の直胴部であり、整流板７も円板形である。図示は省略するが、塔体２内の上部には、格子状の梁状部材が設置されており、整流板７は該梁状部材上に載置されている。整流板７の外周縁は、塔体２の内周面に溶接等により水密的に固着されている。
In this embodiment, the
給水口５を下側から覆うように散水ケース８が設置されている。この実施の形態では、散水ケース８は、円筒形の側周壁面８ａと、底面８ｂとを有した、上開有底円筒形である。側周壁面８ａ及び底面８ｂには多数の開口９が設けられている。
A
散水ケース８は、側周壁面８ａの上端縁が、給水口５の周囲の塔体２の天井面に当接するように設置されている。
The watering
この実施の形態では、塔体２の直径１０００〜４０００ｍｍ、散水ケース８の直径２００〜８００ｍｍ、散水ケース８の高さ１００〜３００ｍｍ、散水ケース８を構成する金属板の厚み２〜８ｍｍであり、給水の流量は２００〜１５００ｍ３／ｈであり、この条件で給水を均一に整流してイオン交換樹脂層３に供給する必要がある。
In this embodiment, the diameter of the
そのために、散水ケース８は底面８ｂの通水抵抗を側周壁面８ａの通水抵抗の１．５〜８倍好ましくは２〜６倍とする。この通水抵抗比は、底面８ｂの開口９の直径を２〜２０ｍｍとし、側周壁面８ａの開口９の直径を２〜４０ｍｍ（特に４〜４０ｍｍ）とし、前記側周壁面の開口面積の前記底面の開口面積に対する比（開口面積比）を１．５〜８倍好ましくは２〜６倍とすることにより達成される。なお、開口面積比は、底面８ｂ及び側周壁面８ａそれぞれの開口面積、開口率、開口の設置密度を下記の条件の範囲内で適宜調整することによって決められる。
Therefore, the water flow resistance of the
底面８ｂの開口面積：５０〜２５０ｃｍ２
底面８ｂの開口率：５〜３０％
底面８ｂの開口９の設置密度：５〜２０個／１００ｃｍ２
側周壁面８ａの開口面積：２００〜１０００ｃｍ２
側周壁面８ａの開口率：１０〜６０％
側周壁面８ａの開口９の設置密度：５〜８０個／１００ｃｍ２
Opening area of
Aperture ratio of
Installation density of
Opening area of side
Aperture ratio of side
Installation density of
上記実施の形態では、散水ケース８は有底円筒形であるが、有底多角筒形状であってもよい。また、図３に示す散水ケース８’のように、下に凸の半球構造であってもよく、下に凸の多角体構造（図示略）であってもよい。なお、このような場合は底面と側周壁面の定義として、開口部の接面が水平方向に対し４５度となる部分Ｐ以下を底面、該Ｐ部分よりも上側を側周壁面と定義することとする。ただし設計や製作の容易性から円筒形状や多角筒形状が好ましい。
In the above embodiment, the
整流板７から給水口５までの高さは３０〜１００ｃｍ程度が好ましい。高さ制限があるので、散水ケース８，８’は横方向に幅を持たせるのが好ましい。このようにすると、散水ケース８，８’の底部の面積は大きくなるが、上記条件とすることで均一に整流することができる。
The height from the straightening vane 7 to the
なお、本発明では、イオン交換体はイオン交換樹脂以外のものであってもよい。 In the present invention, the ion exchanger may be something other than an ion exchange resin.
［実施例１］
以下の諸元を有する図１，２に示す構造のイオン交換塔を製作して通水試験を行った。
[Example 1]
An ion exchange tower having the following specifications and having the structure shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured and a water flow test was conducted.
塔体の直径：２０００ｍｍ
直胴部高さＨ２：２２００ｍｍ
塔底部・上部の鏡部高さＨ１，Ｈ３：５００ｍｍ
集水板４：フラット式集水板
給水口５の口径：２５０ｍｍ
取出口６の口径：２５０ｍｍ
散水ケース８の大きさ：直径４０６ｍｍ、高さ１９０ｍｍ
底面８ｂの開口：直径１０ｍｍ、１５１個、開口面積１１８５４ｍｍ２
側周壁面８ａの開口：直径２０ｍｍ、１５１個、開口面積４７４１４ｍｍ２
側周壁面８ａ及び底面８ｂの板厚み４ｍｍ
（開口面積比：４倍）
Tower diameter: 2000mm
Straight body height H 2 : 2200 mm
Mirror height at the bottom and top of the tower H 1 , H 3 : 500 mm
Water collecting plate 4: Flat type water collecting plate Diameter of water supply port 5: 250 mm
Outlet 6 caliber: 250 mm
Watering
Opening of
Opening of side
Plate thickness 4 mm on the side
(Opening area ratio: 4 times)
塔体２の直胴部上端と鏡部の境界部に整流板（直径２ｍｍの開口をピッチ４ｍｍの千鳥配置にて設けたパンチングメタル円板、厚さ４ｍｍ）７を隙間なく溶接した。
A straightening vane (a punching metal disk having an opening having a diameter of 2 mm and a staggered arrangement with a pitch of 4 mm, a thickness of 4 mm) 7 was welded tightly to the boundary between the upper end of the straight body portion and the mirror portion of the
カチオン交換樹脂を２,８００Ｌ,アニオン交換樹脂を１,３００Ｌを均一に混合して塔体内に充填した。充填高さは、１３４０ｍｍであった。カチオン交換樹脂はＨ形９９％以上のもの、アニオン交換樹脂はＯＨ形９５％以上のものを使用した。 2,800 L of cation exchange resin and 1,300 L of anion exchange resin were uniformly mixed and filled in the column. The filling height was 1340 mm. The cation exchange resin used was 99% or more of H type, and the anion exchange resin used was 95% or more of OH type.
ポンプ及び配管を介して給水口５へ４７０ｍ３／ｈｒの速度で常温の純水を供給した（ＬＶ１５０ｍ／Ｈｒ）。このポンプの出口にライン注入で、５％ＮａＯＨ水を供給し、通水塔入口でＮａＯＨ濃度が１０ｍｇ／Ｌになるようにした。この通水条件では、底面８ｂの通水抵抗は側周壁面８ａの通水抵抗の４倍である。
Pure water at room temperature was supplied to the
通水を７時間継続し、充填層上部の中心部２箇所（図４のＥ，Ｆ）、及び周辺部４箇所（図４のＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）で、直径約２００ｍｍ、深さ約５００ｍｍの領域の樹脂をサンプリングした。サンプリングした混合樹脂からカチオン交換樹脂を分離し、Ｎａ形含有量を測定した。結果を表１に示す。 Water flow was continued for 7 hours, and the diameter was about 200 mm and the depth was about 200 mm at two central parts (E and F in FIG. 4) and four peripheral parts (A, B, C and D in FIG. 4) above the packed bed. Resin in a region of about 500 mm was sampled. The cation exchange resin was separated from the sampled mixed resin, and the Na form content was measured. The results are shown in Table 1.
カチオン交換樹脂のイオン交換容量は２．５当量／Ｌ−Ｒであった。 The ion exchange capacity of the cation exchange resin was 2.5 equivalents / LR.
また、通水中、充填層上方のフリーボード部に設けた覗き窓から樹脂面の乱れなどの状態観察を行った。その結果、樹脂面はほぼ平面を形成し、表面からの樹脂舞い上がりは無かった。 In addition, during water flow, the state of disorder of the resin surface was observed from the viewing window provided in the freeboard portion above the filling layer. As a result, the resin surface was almost flat, and the resin did not fly up from the surface.
覗き窓からの観察結果およびＮａ形の負荷状況が採取箇所によらずほぼ均一であったことから、通水は通水塔下方に向かって均一に流れていることが確認された。 Since the observation result from the viewing window and the load condition of Na type were almost uniform regardless of the sampling location, it was confirmed that the water flow was uniform toward the lower part of the water tower.
［比較例１］
実施例１のイオン交換塔において、散水ケース８の代りに、円盤状のパンチングメタル（盤の直径４０６ｍｍ、厚さ４ｍｍ、開口１０ｍｍ×１５１個）を給水口５の周縁部から吊り下げて固定した。周部には高さ２００ｍｍの隙間を設けた。
[Comparative Example 1]
In the ion exchange tower of Example 1, instead of the watering
それ以外は同じ条件として、試験を行った。カチオン交換樹脂のＮａ形含有量の測定結果を表１に示す。 Other than that, the test was conducted under the same conditions. Table 1 shows the measurement results of the Na form content of the cation exchange resin.
通水中、覗き窓から樹脂面を観察したが、樹脂面の外周部で樹脂が舞い上がり、徐々に外周部の充填高が低下し、中心部の樹脂層の盛り上がりが認められた。 When the resin surface was observed through a viewing window while passing water, the resin soared at the outer peripheral portion of the resin surface, the filling height of the outer peripheral portion gradually decreased, and the resin layer at the center was raised.
Ｎａ負荷状況から、比較例１では、外周部は中心部に比較して約３倍の速度で通水されていることが確認された。 From the Na load condition, it was confirmed that in Comparative Example 1, water was passed through the outer peripheral portion at a speed about three times that of the central portion.
以上の実施例及び比較例より、本発明によると、イオン交換体に均一に被処理水が供給されることが認められた。 From the above Examples and Comparative Examples, it was confirmed that the water to be treated was uniformly supplied to the ion exchanger according to the present invention.
１ イオン交換塔
２ 塔体
３ イオン交換樹脂層
４ 集水板
５ 給水口
６ 取出口
７ 整流板
８，８’ 散水ケース
８ａ 側周壁面
８ｂ 底面
９ 開口
1
Claims (5)
該塔体内に設けられたイオン交換体層と、
該塔体の頂部に設けられた被処理水の供給部と、
該イオン交換体層の上側かつ該供給部の下側に設けられた整流板と、
該塔体の下部に設けられた処理水の取出部と
を有するイオン交換塔において、
前記供給部に、側周壁面及び底面を有すると共に、該側周壁面及び底面に開口が設けられた散水ケースが設置されており、
該底面の通水抵抗が該側周壁面の通水抵抗の１．５〜８倍であることを特徴とするイオン交換塔。 With the tower
The ion exchanger layer provided in the tower body and
A water supply unit to be treated provided at the top of the tower and
A straightening vane provided on the upper side of the ion exchanger layer and on the lower side of the supply portion,
In an ion exchange tower having a treated water take-out portion provided at the lower part of the tower body,
The supply unit is provided with a watering case having a side peripheral wall surface and a bottom surface and having openings in the side peripheral wall surface and the bottom surface.
An ion exchange tower characterized in that the water flow resistance of the bottom surface is 1.5 to 8 times the water flow resistance of the side peripheral wall surface.
前記散水ケースの底面の開口は、開口面積５０〜２５０ｃｍ２、開口率５〜３０％、開口密度５〜２０個／１００ｃｍ２であり、
前記側周壁面の開口は、開口面積２００〜１０００ｃｍ２、開口率１０〜６０％、開口密度５〜８０個／１００ｃｍ２であることを特徴とするイオン交換塔。 In claim 1 or 2, the amount of inflow water from the water supply unit is 200 to 1500 m 3 / h.
The opening on the bottom surface of the watering case has an opening area of 50 to 250 cm 2 , an aperture ratio of 5 to 30%, and an opening density of 5 to 20 pieces / 100 cm 2 .
The side opening of the circumferential wall, the opening area 200～1000Cm 2, aperture ratio 10% to 60%, the ion exchange column, wherein an opening density 5-80 pieces / 100 cm 2.
前記散水ケースの上端縁が、該給水口の周囲の塔体の内面に当接しており、
前記整流板から該給水口までの高さが３００〜１０００ｍｍであることを特徴とするイオン交換塔。 In any one of claims 1 to 4, the water supply unit has a water supply port provided at the top of the tower body.
The upper end edge of the watering case is in contact with the inner surface of the tower body around the water supply port.
An ion exchange tower characterized in that the height from the straightening vane to the water supply port is 300 to 1000 mm.
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