JP7018325B2 - 排水処理設備及び排水処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば、カチオン交換樹脂及びアニオン交換樹脂を用いたイオン交換によって排水を浄化する排水処理設備及び排水処理方法に関する。

従来、イオン成分を含む原水を、カチオン交換樹脂を含むカチオン交換部と、アニオン交換樹脂を含むアニオン交換部とに通水して浄化する純水製造設備や排水処理設備が知られている。例えば純水製造設備としては、原水の脱塩をおこなう第１のカチオン交換部及び第１のアニオン交換部と、これらの塔を経た原水に含まれるイオン成分を除去する第２のカチオン交換部及び第２のアニオン交換部と、第１のアニオン交換部を経た原水の導電率及びｐＨを検出する検出部と、検出部での検出結果を基にしてカチオンブレイク又はアニオンブレイクのどちらのブレイク（破過）が起こったかを演算処理によって判定し、所定のタイミングで設備の運転を停止する制御をおこなう演算制御部と、を備える純水製造設備が知られている（例えば、特許文献１）。

特許文献１記載の設備では、第１のアニオン交換部を経た原水の導電率及びｐＨを検出部によって検出した結果を基にして、演算制御部において演算をおこない、演算結果に基づいて、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのどちらが起こったかを判定できる。

しかしながら、特許文献１記載の設備では、演算処理のために、イオン成分それぞれの種類及び量と導電率やｐＨとの相関関係などについてあらかじめ調べておく必要がある。また、原水が、多種類のイオン成分を含む排水などである場合には、多種類のすべてのイオン成分について上記のごとき相関関係を調べておく必要がある。従って、特許文献１記載の設備では、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのどちらが起こったかを判定することが比較的煩雑であるという問題がある。

特公平０７－０９０２１８号公報

本発明は、上記の問題点等に鑑み、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのいずれか一方が起こったことを比較的簡便に判定できる排水処理設備を提供することを課題とする。また、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのいずれか一方が起こったことを比較的簡便に判定できる排水処理方法を提供することを課題とする。

上記課題を解決すべく、本発明に係る排水処理設備は、
イオン成分を含む排水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換をおこなう第１イオン交換部と、
第１イオン交換部を経た第１イオン交換水に対して第１イオン交換部と逆のイオン交換をおこなう第２イオン交換部と、
第２イオン交換部を経た第２イオン交換水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換をおこなう第３イオン交換部と、
第２イオン交換水の導電率と、第３イオン交換部を経た第３イオン交換水の導電率とを少なくとも測定する導電率測定部と、
第２イオン交換水の導電率と、第２イオン交換水及び第３イオン交換水の導電率差とを基にして、演算処理によって第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断する演算部と、を備える。

上記の排水処理設備において、第２イオン交換水の導電率と、第２イオン交換水及び第３イオン交換水の導電率差とを基にすれば、演算処理によって第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断できる。例えば、後述するように、第２イオン交換水の導電率が上がったときにブレイク（破過）が起こったと判断でき、また、導電率差の大小によって、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのどちらが起こったかを判断できる。
従って、本実施形態の排水処理設備によれば、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのいずれか一方が起こったことを比較的簡便に判定できる。

上記の排水処理設備において、演算部は、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、導電率差が設定値未満である場合に、第３イオン交換部と逆のイオン交換をおこなう第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断し、導電率差が設定値以上である場合に、第３イオン交換部と同じイオン交換をおこなう第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断するように構成されてもよい。

上記演算部が上記のごとく構成された排水処理設備において、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったとき、第１イオン交換部及び第２イオン交換部の両方を経た第２イオン交換水の導電率が比較的高くなっていることから、カチオン交換及びアニオン交換の両方によって十分に浄化されているはずの第２イオン交換水におけるイオン成分の量が増えたことになる。従って、第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったといえる。
そして、第２イオン交換水の導電率と第３イオン交換水の導電率との差（導電率差）が設定値未満である場合、第３イオン交換部でのイオン交換は、あまりおこなわれていない。換言すると、第３イオン交換部でイオン交換されるイオン成分は、第１イオン交換部及び第２イオン交換部の両方を経た第２イオン交換水にあまり含まれていないといえる。一方で、第１イオン交換部及び第２イオン交換部の両方を経た第２イオン交換水の導電率は、上記の所定値にまで上がっていることから、第３イオン交換部に入ってくる第２イオン交換水は、比較的多くのイオン成分を含むといえる。このイオン成分は、第３イオン交換部でイオン交換されるイオン成分と逆の電荷のイオン成分（第３イオン交換部でイオン交換されないイオン成分）であるといえる。上記逆の電荷のイオン成分が多いことから、第３イオン交換部とは逆のイオン交換をおこなうイオン交換部（第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方）でブレイクが起こったと判断できる。
これに対して、上記の導電率の差（導電率差）が設定値以上である場合、第３イオン交換部でのカチオン交換は、比較的よくおこなわれている。換言すると、第３イオン交換部でイオン交換されるイオン成分は、第１イオン交換部及び第２イオン交換部の両方を経た第２イオン交換水に比較的多く含まれているといえる。よって、第２イオン交換水は、第３イオン交換部でイオン交換されるイオン成分と同電荷のイオン成分を比較的多く含むといえる。従って、このイオン成分は、第３イオン交換部でイオン交換されるイオン成分と同電荷のイオン成分であるといえる。上記同電荷のイオン成分が多いことから、第３イオン交換部と同様のイオン交換をおこなうイオン交換部（第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方）でブレイクが起こったと判断できる。
このように、本実施形態の排水処理設備では、上記のごとく、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、第２イオン交換水の導電率と第３イオン交換水の導電率との差（導電率差）の大小によって、カチオンブレイクが起こったか、アニオンブレイクが起こったかを判断することができる。換言すると、上記の導電率差が設定値以上であるか又は設定値未満であるかによって、第１イオン交換部又は第２イオン交換部のどちらでブレイクが起こったかを判断できる。
従って、本実施形態の排水処理設備によれば、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのいずれか一方が起こったことをより確実に且つ比較的簡便に判定できる。

上記の排水処理設備において、演算部は、第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断したときに、第１イオン交換部及び第２イオン交換部を再生させるための各再生薬剤の量を決定するように構成されてもよい。これにより、イオン交換部を再生させるための再生薬剤を必要以上に使用してしまうことを防止できる。

本発明の排水処理方法は、
イオン成分を含む排水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換を第１イオン交換部においておこなう第１イオン交換工程と、
第１イオン交換工程を経た第１イオン交換水に対して第１イオン交換部と逆のイオン交換を第２イオン交換部においておこなう第２イオン交換工程と、
第２イオン交換工程を経た第２イオン交換水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換を第３イオン交換部においておこなう第３イオン交換工程と、
第２イオン交換水の導電率と、第３イオン交換部を経た第３イオン交換水の導電率とを少なくとも測定する導電率測定工程と、
第２イオン交換水の導電率と、第２イオン交換水及び第３イオン交換水の導電率差とを基にして、第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断する判断工程と、を備える。

上記の排水処理方法において、判断工程では、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、
導電率差が設定値未満である場合に、第３イオン交換部と逆のイオン交換をおこなう第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断し、
導電率差が設定値以上である場合に、第３イオン交換部と同じイオン交換をおこなう第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断してもよい。

上記の排水処理方法は、第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれかでブレイクが起こったと判断したときに、第１イオン交換部及び第２イオン交換部を再生させるための各再生薬剤の量を決定する薬剤量決定工程をさらに備えてもよい。

本発明の排水処理設備及び排水処理方法は、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのいずれか一方が起こったことを比較的簡便に判定できるという効果を奏する。

本実施形態の排水処理設備の概略を表した概略図。

以下、本発明に係る排水処理設備の一実施形態について、図面を参照しつつ詳しく説明する。

本実施形態の排水処理設備１は、例えば図１に示すように、イオン成分を含む排水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換をおこなう第１イオン交換部１０と、
第１イオン交換部１０を経た第１イオン交換水に対して第１イオン交換部１０と逆のイオン交換をおこなう第２イオン交換部２０と、
第２イオン交換部２０を経た第２イオン交換水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換をおこなう第３イオン交換部３０と、
第２イオン交換水の導電率と、第３イオン交換部３０を経た第３イオン交換水の導電率とを少なくとも測定する導電率測定部４と、
第２イオン交換水の導電率と、第２イオン交換水及び第３イオン交換水の導電率差とを基にして、演算処理によって第１イオン交換部１０又は第２イオン交換部２０のいずれか一方でブレイクが起こったと判断する演算部５と、を備える。

本実施形態の排水処理設備１は、イオン交換するイオン成分の電荷が互いに逆のイオン交換樹脂をそれぞれ含む第１イオン交換部１０及び第２イオン交換部２０へ排水等を送り込むための加圧ポンプ６をさらに備える。導電率測定部４は、イオン交換される前の排水の導電率を測定する初期導電率測定部４３と、第２イオン交換水の導電率を測定する第１導電率測定部４１と、第３イオン交換水の導電率を測定する第２導電率測定部４２と、を有する。
そして、本実施形態の排水処理設備１は、加圧ポンプ６によって加圧された排水を第１イオン交換部１０へ送りつつ、第１イオン交換部１０でイオン交換される前における排水の導電率を初期導電率測定部４３で測定するように構成されている。また、本実施形態の排水処理設備１は、第１イオン交換部１０を経た第１イオン交換水を第２イオン交換部２０へ送り、第２イオン交換部２０を経た第２イオン交換水を設備外へ排出するか又は第３イオン交換部３０へ送るように構成されている。また、本実施形態の排水処理設備１は、第２イオン交換部２０を経て且つ第３イオン交換部３０を経ていない第２イオン交換水の導電率を第１導電率測定部４１で測定するように構成され、また、第２イオン交換部２０を経て且つ第３イオン交換部３０を経た第３イオン交換水の導電率を第２導電率測定部４２で測定するように構成されている。
なお、本実施形態の排水処理設備１は、上流側のイオン交換部から下流側のイオン交換部へ、イオン交換後の水を送るための経路等を有する。

本実施形態の排水処理設備１においては、第１イオン交換部１０および第２イオン交換部２０でイオン交換をおこなうことを続けると、通常、第１イオン交換部１０又は第２イオン交換部２０のいずれか一方が先にブレイク（破過）を起こす。詳しくは、第１イオン交換部１０又は第２イオン交換部２０のいずれか一方において先にイオン交換の能力を超えてしまい、浄化性能が落ちてしまう。これに対して、再生薬剤を用いて、ブレイクが起きたいずれかのイオン交換部のイオン交換樹脂を再生させることができる。
なお、本実施形態の排水処理設備１において、イオン交換部のうち、第１イオン交換部１０と第２イオン交換部２０との間、また、第２イオン交換部２０と第３イオン交換部３０との間には、他のイオン交換部は、配置されていない。

以下、第１イオン交換部１０がカチオン交換樹脂を含むカチオン交換部であり、第２イオン交換部２０がアニオン交換樹脂を含むアニオン交換部であり、第３イオン交換部３０がカチオン交換樹脂を含む補助カチオン交換部である例について詳しく説明する。

前記排水としては、イオン成分を含むものであれば特に限定されず、例えば、有機排水が微生物によって分解された後に排出される排水や液晶製造工程等におけるエッチング排水などが挙げられる。エッチング排水としては、バッファードフッ酸（ＢＨＦ）排水（フッ化水素酸とフッ化アンモニア溶液との混合水溶液）、フッ酸（ＨＦ）排水、ＳＬＡ排水（ＳＬＡエッチャント リン酸、硝酸、酢酸の混合溶液）、塩鉄（ＣＬ）排水（第二塩化鉄［ＦｅＣｌ_３］）排水などが挙げられる。イオン成分は、無機イオン成分を主に含む。イオン成分としては、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナトリウムイオン、鉄イオン（溶解性）、アンモニウムイオン、カリウムイオンなどのカチオン成分が例示される。また、イオン成分としては、フッ化物イオン、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオン、リン酸イオン、酢酸イオン、イオン状シリカ、炭酸水素イオンなどのアニオン成分が例示される。

本実施形態においては、ガラスを腐食するフッ化物イオンを排水が含む場合であっても、後述するように、ガラス製のｐＨ計でイオン交換後の水のｐＨを測定せずに、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのいずれか一方が起こったと判断できる。換言すると、フッ化物イオンによって腐食され得るｐＨ計を用いなくても、本実施形態では、フッ化物イオンを含む排水処理におけるイオン交換部のブレイク判断が可能である。

上記排水（イオン交換される前の排水）の導電率は、例えば、５００μＳ／ｃｍ以上１，０００μＳ／ｃｍ以下である。

初期導電率測定部４３は、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）よりも上流側に配置された導電率計を有し、イオン交換される前における排水の導電率を測定するように構成されている。

カチオン交換部（第１イオン交換部１０）は、カチオン交換樹脂を含むカチオン交換塔を有する。イオン交換部のうち最も上流側に配置されたカチオン交換部は、加圧ポンプ６によって供給された排水をカチオン交換塔内において下から上へ通水させつつ、カチオン交換樹脂に排水を接触させることによってカチオン交換をおこなうように構成されている。

アニオン交換部（第２イオン交換部２０）は、アニオン交換樹脂を含むアニオン交換塔を有する。アニオン交換部は、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）から供給された第１イオン交換水をアニオン交換塔内において下から上へ通水させつつ、アニオン交換樹脂に第１イオン交換水を接触させることによってアニオン交換をおこなうように構成されている。なお、アニオン交換塔を経てアニオン交換された第２イオン交換水は、設備外へ排出されるか、又は、補助カチオン交換部（第３イオン交換部３０）へ送られる。

補助カチオン交換部（第３イオン交換部３０）は、カチオン交換樹脂を含むカチオン交換補助塔を有する。補助カチオン交換部は、アニオン交換部（第２イオン交換部２０）から供給された第２イオン交換水をカチオン交換補助塔内において上から下へ通水させつつ、カチオン交換樹脂に第２イオン交換水を接触させることによってカチオン交換をおこなうように構成されている。なお、補助カチオン交換部のカチオン交換補助塔を経てカチオン交換された第３イオン交換水は、設備外へ排出される。

第１導電率測定部４１は、アニオン交換部（第２イオン交換部２０）よりも下流側に配置された導電率計を有し、斯かる導電率計によって、アニオン交換部を経て且つ補助カチオン交換部を経ていない第２イオン交換水の導電率を測定するように構成されている。

第２導電率測定部４２は、補助カチオン交換部（第３イオン交換部３０）よりも下流側に配置された導電率計を有し、斯かる導電率計によって、アニオン交換部及び補助カチオン交換部の両方を経た第３イオン交換水の導電率を測定するように構成されている。

本実施形態の排水処理設備１は、アニオン交換部（第２イオン交換部２０）を経た第２イオン交換水の大部分を設備外へ排出しつつ第２イオン交換水を補助カチオン交換部（第３イオン交換部３０）にも供給するように構成されているが、必ずしもこのような構成に限定されない。

本実施形態の排水処理設備１は、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、第１イオン交換部１０又は第２イオン交換部２０のいずれか一方でブレイクが起こったことを演算処理によって判断する演算部５を備える。

演算部５は、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、
第２イオン交換水の導電率と第３イオン交換水の導電率との差（導電率差）が設定値未満である場合にアニオン交換部（第２イオン交換部２０）でブレイクが起こったと判断する一方、上記の導電率差が設定値以上である場合にカチオン交換部（第１イオン交換部１０）でブレイクが起こったと判断するように構成されている。このように判断できる理由について、下記に詳しく説明する。

まず、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったとき、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）及びアニオン交換部（第２イオン交換部２０）の両方を経た第２イオン交換水の導電率が比較的高くなっていることから、カチオン交換及びアニオン交換の両方によって十分に浄化されているはずの第２イオン交換水におけるイオン成分の量が増えたことになる。従って、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）又はアニオン交換部（第２イオン交換部２０）のいずれか一方でブレイクが起こったといえる。
次に、第２イオン交換水の導電率と第３イオン交換水の導電率との差（導電率差）を求める。この導電率差が設定値未満である場合、補助カチオン交換部（第３イオン交換部３０）でのカチオン交換は、あまりおこなわれていない。換言すると、補助カチオン交換部（第３イオン交換部３０）でイオン交換されるはずのカチオン成分は、第２イオン交換水にあまり含まれていないといえる。一方で、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）及びアニオン交換部（第２イオン交換部２０）の両方を経た第２イオン交換水の導電率は、上記の所定値にまで上がっていることから、補助カチオン交換部に入ってくる第２イオン交換水は、アニオン成分を比較的多く含むといえる。第２イオン交換水中のアニオン成分が多いことから、アニオンブレイクが起こっているといえる。即ち、アニオン交換部（第２イオン交換部２０）でブレイクが起こったと判断できる。
これに対して、上記の導電率差が設定値以上である場合、補助カチオン交換部（第３イオン交換部３０）でのカチオン交換は、比較的よくおこなわれている。換言すると、補助カチオン交換部（第３イオン交換部３０）でイオン交換されるカチオン成分は、第２イオン交換水に比較的多く含まれているといえる。カチオン交換部（第１イオン交換部１０）及びアニオン交換部（第２イオン交換部２０）の両方を経た第２イオン交換水の導電率は、上記の所定値にまで上がっていることからも、補助カチオン交換部に入ってくる第２イオン交換水は、カチオン成分を比較的多く含むといえる。第２イオン交換水中のカチオン成分が多いことから、カチオンブレイクが起こっているといえる。即ち、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）でブレイクが起こったと判断できる。

本実施形態の排水処理設備１では、上記のごとく、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、上記の導電率差の大小によって、カチオンブレイクが起こったか、又は、アニオンブレイクが起こったかを判断することができる。換言すると、上記の導電率差が設定値以上であるか又は設定値未満であるかによって、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）又はアニオン交換部（第２イオン交換部２０）のどちらでブレイクが起こったかを判断できる。
従って、本実施形態の排水処理設備１によれば、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのいずれか一方が起こったことを比較的簡便に判定できる。

演算部５は、第２イオン交換水の導電率（２５℃での換算値）が、２０μＳ／ｃｍ以上１００μＳ／ｃｍ以下の範囲における１つの所定値となったとき（該所定値にまで上がったとき）に、第１イオン交換部１０又は第２イオン交換部２０のどちらでブレイクが起こったかを演算によって判断するように構成されてもよい。即ち、２０μＳ／ｃｍ以上１００μＳ／ｃｍ以下の範囲における１つの値を上記の所定値とすることができる。第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときは、イオン交換されなかったイオン成分が第２イオン交換水中に比較的多く含まれるといえる。このときに、カチオンブレイク又はアニオンブレイクのいずれか一方が起こったといえる。

上記の設定値は、第１イオン交換部１０又は第２イオン交換部２０のどちらでブレイクが起こったかを判断するための値である。設定値は、上記の所定値よりも小さい。１０μＳ／ｃｍ以上８０μＳ／ｃｍ以下の範囲における１つの値を設定値とすることができる。例えば、２０μＳ／ｃｍを設定値として採用できる。通常、第２イオン交換水の導電率の方が、第３イオン交換水の導電率よりも大きくなることから、第２イオン交換水の導電率と第３イオン交換水の導電率との差（導電率差）は、前者の値から後者の値を差し引くことで求める。よって、上記の導電率差は、上記の所定値（第２イオン交換水の所定の導電率）よりも小さい。

本実施形態の排水処理設備１は、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）及びアニオン交換部（第２イオン交換部２０）における各イオン交換樹脂を再生薬剤によって再生させる再生部を備えてもよい。例えば、再生部は、カチオン交換部における水流方向とは反対方向（上から下への方向）に、再生薬剤を含む液体をカチオン交換部において流して（逆洗して）、再生薬剤によってカチオン交換樹脂を再生させるように構成されている。また、例えば、再生部は、アニオン交換部における水流方向とは反対方向（上から下への方向）に、再生薬剤を含む液体をアニオン交換部において流して（逆洗して）、再生薬剤によってアニオン交換樹脂を再生させるように構成されている。

本実施形態の排水処理設備１において、演算部５は、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）又はアニオン交換部（第２イオン交換部２０）のいずれか一方でブレイクが起こったと判断したときに、カチオン交換部（第１イオン交換部１０）及びアニオン交換部（第２イオン交換部２０）の両方を再生させるための各再生薬剤の量を決定するように構成されてもよい。これにより、イオン交換部を再生させるための再生薬剤を必要以上に使用してしまうことを防止できる。

再生薬剤としては、カチオン交換樹脂に対しては、硫酸、塩酸、塩化ナトリウムなどを用いることができる。アニオン交換樹脂に対しては、水酸化ナトリウムなどを用いることができる。

次に、本発明に係る排水処理方法の一実施形態について説明する。

本実施形態の排水処理方法は、イオン成分を含む排水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換を第１イオン交換部１０（上記のカチオン交換部）においておこなう第１イオン交換工程と、
第１イオン交換工程を経た第１イオン交換水に対して第１イオン交換部と逆のイオン交換を第２イオン交換部２０（上記のアニオン交換部）においておこなう第２イオン交換工程と、
第２イオン交換工程を経た第２イオン交換水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換を第３イオン交換部３０（上記の補助カチオン交換部）においておこなう第３イオン交換工程と、
第２イオン交換水の導電率と、第３イオン交換部３０を経た第３イオン交換水の導電率とを少なくとも測定する導電率測定工程と、
第２イオン交換水の導電率と、第２イオン交換水及び第３イオン交換水の導電率差とを基にして、第１イオン交換部又は第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断する判断工程と、を備える。

本実施形態の排水処理方法は、第１イオン交換部１０又は第２イオン交換部２０のいずれかでブレイクが起こったと判断工程によって判断したときに、第２イオン交換水の導電率と第３イオン交換水の導電率とに基づいて、ブレイクが起こったいずれかのイオン交換部を再生させるための再生薬剤の量を決定する薬剤量決定工程をさらに備えてもよい。
本実施形態の排水処理方法は、判断工程によってブレイクが起こったと判断した、第１イオン交換部１０又は第２イオン交換部２０のいずれか一方のイオン交換樹脂を少なくとも再生させる再生工程をさらに備えてもよい。

本実施形態の排水処理方法は、例えば、上述した排水処理設備１を用いて実施することができる。以下、上述した排水処理設備１を用いて排水処理方法を実施する例について詳しく説明する。

第１イオン交換工程では、イオン成分を含む排水に対して上記のカチオン交換部（カチオン交換塔）においてカチオン交換をおこなう。

第２イオン交換工程では、第１イオン交換工程を経た第１イオン交換水に対して上記のアニオン交換部（アニオン交換塔）においてアニオン交換をおこなう。

第３イオン交換工程では、第２イオン交換工程を経た第２イオン交換水に対して上記の補助カチオン交換部（カチオン交換補助塔）においてカチオン交換をおこなう。

導電率測定工程では、上記のアニオン交換部を経て且つ上記の補助カチオン交換部を経ていない第２イオン交換水の導電率を、第１導電率測定部４１の導電率計によって測定する。
また、導電率測定工程では、上記のアニオン交換部と上記の補助カチオン交換部とを経た第３イオン交換水の導電率を、第２導電率測定部４２の導電率計によって測定する。

本実施形態の排水処理方法においては、通常、加圧ポンプ６によって排水をカチオン交換部（カチオン交換塔）へ供給しつつ、第１イオン交換工程、第２イオン交換工程、及び、導電率測定工程をおこなう。このときに、第３イオン交換工程をおこなわなくてもよく、一方、第３イオン交換工程をおこないつつ判断工程をおこなってもよい。

判断工程では、第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、上記のカチオン交換部（カチオン交換塔）又は上記のアニオン交換部（アニオン交換塔）のどちらでブレイク（破過）が起こったかを判断する。詳しくは、第２イオン交換水の導電率と第３イオン交換水の導電率との差（導電率差）が上記設定値未満である場合にアニオン交換部（アニオン交換塔）でブレイクが起こったと判断する一方で、上記の導電率差が上記設定値以上である場合にカチオン交換部（カチオン交換塔）でブレイクが起こったと判断する。

判断工程は、上記の演算部５による演算処理によっておこなわれてもよく、上記設備を運転管理する作業者等によっておこなわれてもよい。

再生工程では、判断工程によってブレイクが起こったと判断した、カチオン交換部（カチオン交換塔）又はアニオン交換部（アニオン交換塔）のいずれか一方のイオン交換樹脂を少なくとも再生させる。再生工程では、カチオン交換部のカチオン交換樹脂及びアニオン交換部のアニオン交換樹脂の両方を、再生薬剤によって再生させることが好ましい。使用する再生薬剤の量を薬剤量決定工程によって決定できる。

薬剤量決定工程では、カチオン交換部（カチオン交換塔）又はアニオン交換部（アニオン交換塔）のいずれかでブレイクが起こったと判断工程によって判断したときに、カチオン交換部（カチオン交換塔）又はアニオン交換部（アニオン交換塔）の両方を再生させるための各再生薬剤の量を決定する。

例えば、薬剤量決定工程では、まず、カチオン交換部及びアニオン交換部が有する各イオン交換樹脂量に対する、各再生薬剤の理論必要量を算出する。理論必要量は、各イオン交換樹脂のすべてを再生させるために必要な再生薬剤の量である。
最初に、上記イオン交換部のいずれかでブレイクが起こったと判断されたとき、カチオン交換部（カチオン交換塔）及びアニオン交換部（アニオン交換塔）の両方を、上記の理論必要量の各再生薬剤でそれぞれ再生させる。このようにして、１回目の再生工程を行う。
さらに、カチオン交換部（カチオン交換塔）及びアニオン交換部（アニオン交換塔）においてイオン交換（以下、単に「排水の浄化」ともいう）を続けると、判断工程によって、カチオン交換部（カチオン交換塔）又はアニオン交換部（アニオン交換塔）のいずれかでブレイクが起こったと判断される（以下、単にｎ回目のブレイクともいう）。２回目以降の斯かる判断のあと、例えば、ブレイクが起こったイオン交換部を再生させるための再生薬剤の量を、下記の理論必要量に決定し、一方、ブレイクが起こらなかったイオン交換部を再生させるための再生薬剤の量を、下記の理論必要量よりも少ない量に決定する。
ｎ回目のブレイクにおいて、ブレイクが起こったと判断されたイオン交換部は、上記の理論必要量の再生薬剤で再生させる。一方、ｎ回目のブレイクにおいて、ブレイクが起こったと判断されなかったイオン交換部は、ｎ－１回目のブレイク（１回前のブレイク）に対して使用した再生薬剤の量（理論必要量）よりも、１質量％～５質量％少ない再生薬剤で再生させる。
上記のようにして、ブレイクが起こったと判断されなかった方のイオン交換部で使用する再生薬剤の量を減らすことによって、斯かるイオン交換部において再生薬剤を必要以上に使用することを抑制できる。

例えば、ｎ回目のブレイクにおいて、カチオン交換部（カチオン交換塔）でブレイクが起こったと判断された場合、ブレイクが起こったと判断されなかったアニオン交換部（アニオン交換塔）を再生するための再生薬剤の量を、ｎ－１回目のブレイク（１回前のブレイク）に対して使用した再生薬剤の量（例えば理論必要量）よりも、１質量％～５質量％分、減少させる。
さらに排水の浄化を続けて、ｎ＋１回目のブレイクにおいて、再度、カチオン交換部（カチオン交換塔）でブレイクが起こったと判断された場合、アニオン交換部（アニオン交換塔）を再生するための再生薬剤の量を、ｎ回目のブレイク（１回前のブレイク）に対して使用した再生薬剤の量よりも、１質量％～５質量％分、減少させる。
このように、いずれか一方のイオン交換部で、連続して複数回ブレイクが起こったと判断された場合、再生工程を行うごとに、ブレイクが起こったと判断されなかった方のイオン交換部を再生させるための再生薬剤の量は、１回前のブレイクによって使用した再生薬剤の量よりも減少する。従って、同じイオン交換部で連続してブレイクが起こったと判断された場合、ブレイクが起こったと判断されなかった方のイオン交換部を再生させるための再生薬剤の量は、再生工程の回数に伴って、減少していく。

上記のごとき薬剤量決定工程は、排水の浄化中に、イオン交換前の排水の導電率があまり変わらない条件下において特に有効である。例えば、最初にブレイクが起こったときの排水の導電率に対して、±１０％の導電率（９０％以上１１０％以下の導電率）の排水を浄化し続けている間に、上記のごとく、ブレイクが起こったと判断されなかった方のイオン交換部を再生させるための再生薬剤の量を、前回の量よりも減らすことが好ましい。
例えば、カチオン交換部でブレイクが起こったと判断されることが連続した後に、アニオン交換部でブレイクが起こったと判断された場合、両方のイオン交換部がほぼ同じタイミングでブレイクすると予想できるため、ブレイク回数を追って減少させた再生薬剤（アニオン交換部の再生薬剤）の量は、適切であると認識できる。
なお、排水の浄化中に、イオン交換前の排水の導電率が大きく変化した場合、カチオン交換部及びアニオン交換部を再生させるための再生薬剤の量を、理論必要量に決定することができる。理論必要量の再生薬剤でカチオン交換部及びアニオン交換部を再生させた後、上記の同様にして薬剤量決定工程を行うことによって、再生薬剤の量を適正な量とすることができる。

上記のごとく薬剤量決定工程を行うことによって、カチオン交換部（カチオン交換塔）のブレイクの時期と、又はアニオン交換部（アニオン交換塔）のブレイクの時期とが、大きく離れてしまうことを抑制できる。換言すると、上記の２つのブレイクの時期（タイミング）を近づけることができる。両方のイオン交換部の再生を同時に行うことによって、再生工程に費やす時間を短くして、排水の浄化を続ける時間を長くできる。
なお、排水の浄化においてイオン交換部を再生させる回数をできるだけ減らすために、イオン交換部を完全に再生させることが好ましい。従って、ブレイクが起こったと判断されたイオン交換部を再生させるための再生薬剤の量としては、通常、上記の理論必要量を採用する。

上記実施形態の排水処理設備及び排水処理方法は、上記例示の通りであるが、本発明は、上記例示の排水処理設備及び排水処理方法に限定されるものではない。
また、一般の排水処理設備及び排水処理方法において用いられる種々の態様を、本発明の効果を損ねない範囲において、採用することができる。

上記実施形態では、第１イオン交換部がカチオン交換樹脂を含むカチオン交換部であり、第２イオン交換部がアニオン交換樹脂を含むアニオン交換部であり、第３イオン交換部がカチオン交換樹脂を含む補助カチオン交換部である例について説明したが、本発明は斯かる例に限定されない。例えば、本発明では、第１イオン交換部がアニオン交換樹脂を含むアニオン交換部であり、第２イオン交換部がカチオン交換樹脂を含むカチオン交換部であり、第３イオン交換部がアニオン交換樹脂を含む補助アニオン交換部であってもよい。また、第３イオン交換部は、第２イオン交換部と逆のイオン交換をおこなうものであることが好ましい。

上記実施形態のように、第１イオン交換部がカチオン交換部であり、第２イオン交換部がアニオン交換部であることが好ましい。
特に、カルシウムイオン（Ｃａイオン）やマグネシウムイオン（Ｍｇイオン）などのカチオン成分を排水が含む場合、第１イオン交換部がカチオン交換部であることによって、ＣａイオンやＭｇイオンなどを第１イオン交換部で除去できる。よって、第２イオン交換部において、アニオン交換樹脂による水酸化物イオンと、ＣａイオンやＭｇイオンとが反応して水酸化カルシウムや水酸化マグネシウムといった化合物がアニオン交換部において析出して沈殿してしまうことを防止できる。第２イオン交換部のアニオン交換部において、これらの化合物が沈殿すると、イオン交換が妨げられて第２イオン交換水の水質が悪化することもある。
また、マイナス荷電を有する有機汚染物を排水が比較的多く含む場合、第１イオン交換部がカチオン交換部であることによって、有機汚染物が第１イオン交換部のカチオン樹脂に強く吸着することを防止できる。一方、第１イオン交換部がアニオン交換部であると、有機汚染物がアニオン交換樹脂に強く吸着してしまい、アニオン交換部におけるアニオン交換の能力が低下し得る。

上記実施形態では、第１イオン交換部に排水を上向流で供給し、第２イオン交換部に第１イオン交換水を上向流で供給する設備など（第１イオン交換塔及び第２イオン交換塔の内部に下から上へ通水する設備など）について説明したが、本発明は、このような設備や方法に限定されない。本発明は、第１イオン交換部に排水を下向流で供給し、第２イオン交換部に第１イオン交換水を下向流で供給する設備など（第１イオン交換塔及び第２イオン交換塔の内部に上から下へ通水する設備など）であってもよい。なお、第３イオン交換部においても、通水方向は、上向き又は下向きのいずれであってもよい。
また、上記実施形態では、第２イオン交換部を経た第２イオン交換水の大部分（例えば半分以上）を設備外へ排出しつつ、第２イオン交換水の一部を第３イオン交換部に供給する設備などについて説明したが、本発明は、このような設備や方法に限定されない。本発明は、第２イオン交換水の全部を第３イオン交換部に供給する設備や方法であってもよい。この場合、第３イオン交換部に供給される前の第２イオン交換水の導電率、及び、第３イオン交換部を経た第３イオン交換水の導電率の両方を測定するようにすれば良い。

１：排水処理設備、
１０：カチオン交換部（第１イオン交換部）、
２０：アニオン交換部（第２イオン交換部）、
３０：補助カチオン交換部（第３イオン交換部）、
４：導電率測定部、
４１：第１導電率測定部、 ４２：第２導電率測定部、 ４３：初期導電率測定部、
５：演算部、
６：加圧ポンプ。

Claims (4)

1. イオン成分を含む排水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換をおこなう第１イオン交換部と、
   前記第１イオン交換部を経た第１イオン交換水に対して、カチオン交換又はアニオン交換のいずれか一方のイオン交換であって且つ前記第１イオン交換部と逆のイオン交換をおこなう第２イオン交換部と、
   前記第２イオン交換部を経た第２イオン交換水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換をおこなう第３イオン交換部と、
   前記第２イオン交換水の導電率と、前記第３イオン交換部を経た第３イオン交換水の導電率とを少なくとも測定する導電率測定部と、
   前記第２イオン交換水の導電率と、前記第２イオン交換水及び前記第３イオン交換水の導電率差とを基にして、演算処理によって前記第１イオン交換部又は前記第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断する演算部と、を備え、
   前記演算部は、前記第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、
   前記導電率差が設定値未満である場合に、前記第３イオン交換部と逆のイオン交換をおこなう前記第１イオン交換部又は前記第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断し、
   前記導電率差が前記設定値以上である場合に、前記第３イオン交換部と同じイオン交換をおこなう前記第１イオン交換部又は前記第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断するように構成されている、排水処理設備。
2. 前記演算部は、前記第１イオン交換部又は前記第２イオン交換部のいずれか一方で前記ブレイクが起こったと判断したときに、前記第１イオン交換部及び前記第２イオン交換部を再生させるための各再生薬剤の量を決定するように構成されている、請求項１に記載の排水処理設備。
3. イオン成分を含む排水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換を第１イオン交換部においておこなう第１イオン交換工程と、
   前記第１イオン交換工程を経た第１イオン交換水に対して、カチオン交換又はアニオン交換のいずれか一方のイオン交換であって且つ前記第１イオン交換部と逆のイオン交換を第２イオン交換部においておこなう第２イオン交換工程と、
   前記第２イオン交換工程を経た第２イオン交換水に対してアニオン交換又はカチオン交換のいずれか一方のイオン交換を第３イオン交換部においておこなう第３イオン交換工程と、
   前記第２イオン交換水の導電率と、前記第３イオン交換部を経た第３イオン交換水の導電率とを少なくとも測定する導電率測定工程と、
   前記第２イオン交換水の導電率と、前記第２イオン交換水及び前記第３イオン交換水の導電率差とを基にして、前記第１イオン交換部又は前記第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断する判断工程と、を備え、
   前記判断工程では、前記第２イオン交換水の導電率が所定値にまで上がったときに、
   前記導電率差が設定値未満である場合に、前記第３イオン交換部と逆のイオン交換をおこなう前記第１イオン交換部又は前記第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断し、
   前記導電率差が前記設定値以上である場合に、前記第３イオン交換部と同じイオン交換をおこなう前記第１イオン交換部又は前記第２イオン交換部のいずれか一方でブレイクが起こったと判断する、排水処理方法。
4. 前記第１イオン交換部又は前記第２イオン交換部のいずれかで前記ブレイクが起こったと判断したときに、前記第１イオン交換部及び前記第２イオン交換部を再生させるための各再生薬剤の量を決定する薬剤量決定工程をさらに備える、請求項３に記載の排水処理方法。

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