JPH0286849A - 特に水溶液の軟化／脱鉱後の再生用のイオン交換方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は再生溶液をイオン交換器に通して再充填し、次
いで更らに軟化又は、脱鉱するために交換器を再生洗浄
状態のゆすぎ後の使用に戻すことができるようにした、
特に水溶液の軟化および／または脱鉱後のイオン交換器
を再生するためのイオン交換器の処理方法およびその装
置に関する。

〔従来技術および発明が解決しようとする課題〕水溶液
の軟化又は脱鉱のような充填処理中、ビード状イオン交
換樹脂のようなイオン交換材はカルシウムイオンのよう
な溶解塩のイオノゲン解離成分を受け、かつナトリウム
イオンのようなイオン交換材の活性中心に貯えられたイ
オンを水溶液中に放出することが一般に知られている。

供給量の貯えられたイオンがなくなると、すなわち、こ
の場合、すべての貯えられたナトリウムイオンがカルシ
ウムイオンと交換されると、イオン交換が止まる。イオ
ン交換材を再生するためには、貯えられたイオンの溶液
、例えば、塩化ナトリウム溶液をイオン交換材床に通し
、充填中にイオン交換器が受けたイオン、すなわち、カ
ルシウムイオンを溶離し、再生剤から供給されたナトリ
ウムイオンがイオン交換材の活性位置に戻される。

下方方向の充填後の再生を行うのに、再生溶液をイオン
交換器内に並流方向に頂部から底部まで供給することが
知られている。並流方向におけるイオン交換床の再生は
硬水の軟化の例で示すように可成りの欠点がある。この
場合、硬水は濾過容器内のイオン交換材（例えば、イオ
ン交換樹脂）の層を通って流れ、イオン交換器には、カ
ルシウムイオンが流れ方向に、すなわち、頂部から底部
まで充填される。処理すべき水が流れる最後の層である
最も下の層内のカルシウムイオンの濃度が低ければ低い
ほど、生成水中の残留硬度が低くなり、すなわち、品質
が良くなる。並列系における引続く再生中、上方のイオ
ン交換層に非常に濃縮されたカルシウムイオンは再生溶
液により樹脂から溶離され、下方の層へ洗浄される。こ
れらの下方の層に良好な再生状態を与えるためには、イ
オン交換器全体を非常に過剰の再生剤で処理しなければ
ならない。これらの過剰量は十分には利用されず、大き
な経済上の損失をもたらす。しかも、これらの過剰量は
下水に入り、下水管内の塩濃度を高める。未使用の再生
剤の過剰のナトリウムおよび塩素イオンは環境上、有害
である。

また、再生剤溶液をイオン交換器内に充填方向と反対の
方向すなわち上向きの向流方向に流すことも知られてい
る。この方法はイオン交換材の床全体がひっくり返され
て混合されるという欠点がある。詳細には、カルシウム
イオンが高濃度に充填されたイオン交換樹脂は上層から
下層に移され、まだ多くは充填されていないイオン交換
材は下層から上方に移される。かくして、この転位のた
め、良好な生成物品質を達成するためには、イオン交換
床全体を大過剰の再生剤で処理しなければならない。未
使用の再生剤部分は高塩分化廃水として下水管に入り、
これも環境に対する大きな負担となる。再生を例えば理
論量の２００％で行うと、理論上必要であるよりも２倍
多い再生剤（水の軟化の場合、塩化ナトリウム）が各サ
イクル中、下水管に入る。

現在、再生剤の最も効率的な使用、同時に最も良い生成
物の品質は、上向きの流れによる再生処理サイクル中、
イオン交換材が混合されたり転位されたりしないときに
達成されることがわかった。

公知の装置において、物理的拘束によって、あるいは頂
部からの流れを阻止することによって混合を抑制するこ
とが試みられた。これらの試みの各々は公知な欠点およ
び運転上の問題がある。

従って、本発明の目的はイオン交換樹脂のような層状床
のイオン交換材の再生に関連した上記問題を解消するこ
とである。

詳細には、本発明の目的は可成り少ない再生剤で再生を
達成して再生剤コストの可成りの節約を得ることである
。

本発明の他の目的は廃水に排出する再生剤を可成り少な
くして環境にとっての害を可成り減じるようにしてイオ
ン交換材を再生することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、下向きの流れにより充填された濾過容
器内の層状イオン交換材をまず再生剤で処理し、次いで
ゆすぎ溶液で処理し、この際、これらの溶液をイオン交
換材中へ充填方向と反対すなわち向流の方向に供給する
。再生剤およびゆすぎ溶液のこの供給を上向きの流れで
行って、交換粒状物またたはビーズを低密度化するが、
流れ方向における層の混合または転位が起らないように
し、次いで、再生剤およびゆすぎ溶液をイオン交換床の
上で排出する。

本発明によれば、再生剤溶液及びゆすぎ溶液として使用
する液体の流れを各々、充填方向と反対の方向に連続的
に供給してこの液体の流れが、短かい脈動流よりなる一
連の脈動間隔で起り、次いでその後に液体の流れがない
休止時間が引続くようにすることによって、交換粒状物
は低密度化されるが、混合されたり転位されたりしない
。脈動流の間、イオン交換粒状物またはビードが流体力
学的に上昇され、休止すなわち静止時間中、粒状物はそ
れらの元の位置へ沈降し直す。好ましくは、脈動流はイ
オン交換樹脂の最も大きい粒径の１０倍にすぎない上昇
高さをもたらすが、イオン交換器の特性によっては、も
っと大きい上昇を行うことができる。各脈動流後の休止
すなわち静止時間は、特に供給液体の領域において脈動
流中に上昇されたイオン交換樹脂が実質的に完全な沈降
するまで続く。実質的に完全な沈降後のみ、イオン交換
器が再び次の脈動間隔の脈動流を受ける。

代表的には、脈動時間は全く短か（，３〜４秒を越えて
はならない。再生すべきビーズより密度の低い再生剤溶
液とともに、イオン交換床をビード径のほぼ１０倍にす
ぎない距離、移動させる脈動量では、脈動時間は好まし
くは２秒を越えてはならない。このような系では、脈動
時間又は床静止時間は約４０秒を越えてはならない。し
かしながら、本発明によれば、もっと長い静止時間を利
用することができる。何故なら、より長い時間でも本発
明の技術的効果を低下させず、再生およびゆすぎ洗浄サ
イクルの全時間を延ばすからである。

これらのサイクルを行うのに不必要な時間は本発明の全
経済性に非常に悪影響する。

脈動間隔の連続は再生処理サイクルの終りまで続き、次
いでゆすぎサイクルについてくり返される。かくして、
各液体の流れはイオン交換器全体にわたって間欠的に流
れ、最終的に最後の最も上の層を通過した後に廃水とし
て排出される。

（ａ）再生剤溶液を下方に充填されたイオン交換器の中
へ充填方向と反対の方向に供給し、そして充填流が最後
に流れるイオン交換器層へ供給し、（ｂ）この供給を交
互の脈動流と非流体止とよりなる脈動間隔の形態で断続
的に行い、（ｃ）脈動流がイオン交換層全体を上昇させ
るが、最大上昇高さを越えず、休止時間が各脈動流後に
イオン交換樹脂の実質的に完全な沈降を引越し、次いで
脈動流を再び始めるように脈動間隔を企画することを含
む本発明の実施によって、前述の問題が解消されるだけ
ではなく、技術上及び経済上の利点も得られる。

これらの利点のいくつかをまとめると、次の如くである
。

（作　用〕 第１に、上向きの流れの間、混合する傾向が大きいイオ
ン交換材は本発明による脈動流、従って上昇高さの制限
により安定な層に留まる。言い換えると、イオン交換材
すなわち樹脂は層を混合することなしに上向きの流れで
処理する間、実質的に適所に留まる。その結果、先の充
填中にイオン交換器内に生じた濃度分布は最適なイオン
交換に必要とされる最大の濃度差の効率的利用のために
そのままである。再生剤の最大使用効率すなわち再生剤
の最も低い可能な過剰量は最も良い生成物品質および十
分な容量を同時にもたらせながら達成される。下向きの
流れで充填中にイオン交換器内に生じる濃度分布、すな
わち、充填流の方向におけるイオン交換器内の吸収イオ
ンの濃度勾配は上向きの流れによるイオン交換材の再生
中、転位によって影響されず、再生中に新らに生じる濃
度分布はゆすぎ洗浄の終了までそのままである。

第２に、上向きの流れとしての再生剤およびゆすぎ溶液
の断続的供給、および脈動流と休止時間とよりなる脈動
間隔へのこれらの流体の流れの分割により、粒状物また
はビーズ状イオン交換床の全横断面にわたって低密度化
帯域を生じる。かくして、低密度化帯域全体にわたって
−様な液体分布が生じ、その結果、イオン系の濃度平衡
まで事実上完全なイオン交換が起る。

第３に、本発明の他の利点は次の如くである。

すなわち、脈動時間が各脈動流後の交換材の実質的に完
全な沈降により定められるため、またこの休止時間後ま
で、沈降イオン交換材に対する次の脈動流が起らないた
め、イオン交換器の全再生およびゆすぎ処理全体にわた
る間欠的脈動流の連続のために安定な脈動流が達成され
る。かくして、イオン交換器の不要な混合が防止され、
再生剤の効率的使用が達成される。

第４に、本発明によれば、最も大きい粒径の好ましくは
１０倍にすぎない制限高さまでのイオン交換ビーズの脈
動上昇により、再生の効率を著しく悪化するいずれの再
混合を引起すことなしにイオン交換床の有利な低密度化
を生じる。イオン交換床全体にわたって低密度化帯域の
形態で波状に進行するこの低密度化の有意の利点はイオ
ン交換床における水路化および凝集がなくなるという点
である。従って、非均−な液体分布および低下効率が回
避される。有利なことに、この低密度化により、交換粒
子自身またはごみや、供給液体中の浮遊固形物のいずれ
かの形態のイオン交換材中の細分散粒子を追い出して排
出させ、かくしてイオン交換器内のこれらの粒子の堆積
およびその結果生じるビーズの凝集を防ぐ。

第５に、本発明の主な利点は次の如くである。

すなわち、充填物の流れ方向と反対の方向に沿った再生
剤およびゆすぎ溶液の供給のため、またイオン交換材の
上昇高さを制限してこの流れを脈動流と非流体止に分け
るため、そうでないとイオン交換樹脂が広範囲に再混合
することが回避される。

イオン交換床のこの流体力学的安定化のため、イオン交
換の充填および再生サイクルに向流系を利用することが
できる。これは、充填相および再生相の両方における濃
度が充填中だけではなく、再生中にも交換器内のイオン
系に適用できる平衡曲線に従い、かくして工程を最適に
することを意味している。

第６に、本発明によれば、イオン交換材の層状化をその
ままにすることができる。その結果、充填中の生成物の
質を定める濾過容器内の最も下のイオン交換材を、まず
新しい再生剤溶液が濾過容器に入るときに処理し、かく
して最適に再生する。

他端部では、再生剤溶液は最も上の最も高密度に充填さ
れたイオン交換材を最後に通り、従って完全に利用され
る。これは最も良好な生成物品質が可能であるだｌすで
はなく、主として植物および環境に有害な塩よりなる、
下水管に入る再生剤の余剰分が徹底的に低減されること
を意味している。

再生剤の使用量のこの低減はまた、再生に必要とされる
薬品の量の可成りのコスト節約および流出液中の過剰塩
の排出と関連した下水管コストにより、明確な経済上の
利点である。

第７に、本発明の他の利点は次の如くである。

すなわち、イオン交換床°に低密度化帯域が形成するた
め、液体の流れが混合されず、その結果、再生剤をゆす
くためのゆすぎ水必要量を可成り減少させ、経済上の利
点が得られるだけではなく、下水管へ排出される廃水が
少なくなる。

第８に、本発明の利点により、大型濾過装置の場合、イ
オン交換器の向流再生処理に以前使用されていたノズル
装置、排水装置等のような交換器の上層を支持するため
の機械的装置を使用せずに済む。従って、かかる装置を
より低い初期の設備コストで製造することができる。幾
何的理由で、これまでは機械的装置を収容することがで
きなかったような小型濾過装置では、水の軟化又は脱鉱
のようなイオン交換法を最適な条件下で向流方法で行う
ことができ、イオン交換装置の理論的限度に近い結果が
得られる。

〔実施例〕

第１図を参照すると、イオン交換材を収容した濾過容器
ｌと、弁６．７を夫々備え、下方に流れる水性液の流れ
用の供給管路２０および排出管路２１と、再生剤溶液３
用の貯蔵容器５とよりなる構成が概略的に示されている
。濾過容器１に層状に配置されたイオン交換材２の再生
処理は塩化ナトリウム溶液で行なわれ、この塩化ナトリ
ウム溶液は成る供給量の固体塩化ナトリウムとともに貯
蔵容器に収容されている。硬水弁６および生成物弁７が
閉じている状態で、ドライブ水を開放硬水弁８、インゼ
クタ９および管路１０を通して容器ｌの底部のフィルタ
ノズル１１へ供給する。その結果、濃縮塩化ナトリウム
３がインゼクタ９によって管路１２およびフット弁１３
を通して吸入され、ドライブ水と混合される。管路１０
においてドライブ水で希釈された塩化ナトリウム溶液が
再生剤溶液となる。この再生剤溶液は短かい脈動流とし
て脈動間隔でフィルタノズル１１から流出し、それによ
りイオン交換樹脂を連続波形状で短かい距離、イオン交
換体内を流体力学的に上昇させる。

短かい脈動流の後には、休止時間が続き、この間にイオ
ン交換材が実質的にそれらの元の層位置に戻る。これら
の休止間隔により低密度化帯域１４を生じ、この帯域は
イオン交換床全体にわたって波をなして移動し、最後に
は、カルシウムイオンが最も高く装填された最も上方の
イオン交換層１５を通過する。

再生剤溶液は、イオン交換体２を通る間、そのナトリウ
ムイオンのほとんどをイオン交換樹脂に放出してこのイ
オン交換樹脂のカルシウムイオンと交換する。再生剤溶
液中のカルシウムイオンの濃縮は最後の層１５中の高充
填イオン交換樹脂の濃度平衡に相当する。この溶液は廃
水として弁１６を通して下水管１７へ排出される。

図示の構成では、公知の制御技術を使用して間欠脈動流
および井原体止を含む脈動間隔を生じるのに弁１６を利
用している。制御弁の代表的な例を挙げると、電動電磁
弁、空気圧作動式ダイヤフラム弁、および液圧作動式ダ
イヤフラム弁があり、これらの弁は１つ又はそれ以上の
機械制御又は電子制御ダイミング装置により制御される
。本発明によれば、これらの弁は各脈動間隔ごとに比較
的短かい脈動間隔を考慮して非常に速い速度で開閉しな
ければならない。しかしながら、これらの種類の制御弁
及び機構はイオン交換業界ではよく知られており、充填
、再生およびゆすぎのイオン交換工程全体を自動的に制
御して作動するように機能する。

交互する脈動及び休止の時間サイクルはいくつかの変数
の関数である。その目的はイオン交換樹脂すべてを再生
することであって、再生中、樹脂床を混合したりひっく
り返したりするのに十分乱すことではない。従って、脈
動時間はイオン交換床の構成、脈動時間中に床に注入さ
れる再生剤の量、再生剤溶液の密度、イオン交換ビーズ
の直径およびイオン交換ビーズの密度の関数である。脈
動時間は床の層を床の全横断面を横切る荒密度化帯域へ
流体力学的に分離するのに十分であるが、床の混合を回
避すするのに十分短かい時間である。

休止すなわち床静止時間は床が実質的に完全に沈降する
のに必要な時間である。

貯蔵容器５内の供給量の濃縮塩化ナトリウム溶液３がほ
ぼ無くなると、フット弁１３は閉じ、ドライブ水のみが
インゼクタ９を通り、次いで、イオン交換体２からのす
べての再生剤を洗浄し、また間欠的脈動流として下水管
１７内へ排出され、その後、休止となる。洗浄後、弁８
．１６は閉じ、硬水弁６及び生成物弁７は開く。硬水は
弁６を通ってイオン交換体２の最も上の７５１５まで流
れ、そしてこの層を通って下降流として流れる。この水
は最後にイオン交換体の最も下の層を通り、そしてフィ
ルタノズル１１を通って管路１０に入り、濾過器を去っ
て生成水として管路２１を通る。この生成水の一部の流
れがインゼクタ９および管路１２を通って貯蔵容器５に
流入し、フロート弁１８が閉じるまで容器を満たす。固
体塩化ナトリウムの溶解により、再び濃縮塩化ナトリウ
ム溶液３がイオン交換体２の次の再生処理用の供給液と
して形成する。

硬水がイオン交換体２内を流れている間、イオン交換体
２はカルシウムイオンを受入れ、交換中、水がそこを流
れるときにこの水にナトリウムイオンを放出する。生成
水中のカルシウムイオンの残留濃度は水が流れる最後の
イオン交換層、すなわち最も下の層により定められる。

残留濃度はこの最も下の層の充填塵又は再生度に相当す
る平衡濃度である。この最も下のイオン交換層中のカル
シウムイオン濃度が低くければ低いほど、生成水中の残
留濃度が低くなり、従って生成物の品質が良好になる。

これは図に示す例の場合であり、この場合、イオン交換
体２の再混合は起らず、従って、カルシウムイオンが高
濃度まで充填された最も上の層のどの部分もフィルタノ
ズル１１の領域における最も下の層に入ることがない。

表は第１図に示す本発明の効率を示しており、この効率
は２つの水軟化濾過器すなわち、本発明により作動する
濾過器Ａおよび従来技術による濾過器Ｂの例に基づいて
いる。表は濾過器の大きさ、およびイオン交換器の２０
０回の次々の充填および再生サイクル後に得られた測定
値を示しである。

フィルタの寸法 作動条件側　値 フィルりの直径（１鳳） イオン交換樹脂（１） 硬水の圧力（ｋｇ／ｓｑ、ｃｍ） 硬水の硬度（ドイツ硬度） 充填速度　（Ａ／時） 硬水の全塩含有量（ミリバー＋Ｌ、ｚｌ）生成物中の残
留硬度（Ｆ（ツ硬度） １回の再生あたりのＮａＣＩＩ量（ｇ）理論量に対する
再生剤消費率（χ） 軟水の生成量（１） 軟水の量に対する排水Ｎ（χ） ’、　」［ＲＮ− Ａ　　　　　　　　Ｂ ３．０　　　　　３．０ １９．４　　　　１９．４ ８．３　　　　　　Ｂ、３ ０．０５　　０．５〜１．０ 第２図を参照すると、工業的脱鉱装置に使用するような
構成が概略的に示されている。この装置は２つの濾過容
器を直列に連結してなる。容器１０１はカチオン交換樹
脂１０２を収容し、容器１３１はアニオン交換樹脂を収
容しており、実質的に脱鉱された生成水が得られるよう
になっている。工業的装置では慣例であるように、第２
図に示す配管、弁および設備のうちのほとんどが容器１
０１．１３１の外側に据え付けられるのが一般的である
。このような外側設置により、必要時のこれらの機械構
成要素の保守および修理が容易になり、開放してイオン
交換容器内に入る必要がない。

カチオン交換器１０１は次のように作動する。

カチオン交換樹脂１０２には、原料水からのカチオン、
例えば、ナトリウム、カルシウム、マグネシウムおよび
他の金属イオンが充填される。これらのイオンはカチオ
ン交換樹脂に頂部から底部まで充填され、頂部では濃度
が高く、カチオンの最も低い濃度はイオン交換樹脂の最
も下の層のところである。

再生中、弁１０６．１０７．１０９は閉じられている。

貯蔵容器１０５中の塩酸又は硫酸のような再生薬品１０
３をポンプ１１８により管１２０を通して圧送し、弁１
１２により調整し、弁１１３により制御する。ドライブ
水を管１０４から主管１０５内へ供給し、弁１０９によ
り調整し、弁１０８により制御する。次いで、このドラ
イブ水は弁１１３を通って来た酸と混合され、タンク１
０１の底部のフィルタノズル１１０に入る。カチオン交
換樹脂床１０２に入った希釈酸溶液は再生剤溶液となる
。この再生剤溶液は休止期中、脈動流としてフィルタノ
ズル１１０から流出し、この脈動流によりカチオン交換
樹脂をカチオン交換器内を短かい距離、連続波形状で流
体力学的に上昇させる。この短かい脈動流の後に休止時
間となり、この時間中、イオン交換剤は実質的にそれら
の元の位置に戻る。この脈動間隔は低密度化帯域１１４
を生じ、この帯域１１４もカチオン交換邪法１０２内を
波状に上昇し、最後に金属イオン及び他のカチオンが高
濃度に充填されている最も下の層１１５を通過する。

再生剤溶液はカチオン交換樹脂１０２を通過中、そのヒ
ドロニウムイオンのほとんどをカチオン交換樹脂に放出
してこのカチオン交換樹脂のカチオンと交換する。再生
剤溶液中のカチオンの濃縮は最も上の層１１５中の高充
填カチオン交換樹脂の濃度平衡に相当する。再生剤溶液
は容器１０１の上端部のフィルタノズル１１１と、主管
１０５の上部とを通り、次いで酸性廃水として弁１１６
を通って廃水処理系１１７へ排出される。

図示の構成では、先に述べたように公知の制御技術を使
用して間欠的脈動流と井原を含む脈動間隔を生じるのに
弁１１６を利用している。

容器１０５からの適量の酸１０３が消費されると、弁１
１３は閉じ、ポンプ１１８が停止し、ドライブ水のみが
フィルタノズル１１０を通って流れる。次いで、原水は
カチオン交換樹脂１０２からのすべての残留再生剤を洗
浄し、これもまた休止が後続する間欠的脈動流として廃
水処理系１１７へ排出される。洗浄後、弁１０８．１０
６が閉じ、原水弁１゛０６および速洗浄弁１１９は廃水
処理系へ開く。これにより原水はフィルタノズル１１１
を通ってイオン交換樹脂１０２の最も上の層１１５まで
流れ、そして下降流としてこの層１１５を通って流れる
。この水はイオン交換樹脂の最も下の層を通過し、そし
てフィルタノズル１１０を通り、開放している速洗浄弁
１１９を通越して廃水処理系１１７に達する。これによ
りイオン交換床を再設定し、いずれの残留再生剤溶液を
洗浄する。その後、弁１１９が閉じ、弁１０７が開いて
処理済み原水を交換器１０１から流出させて出口管１２
１に通す。

管１２１からの脱鉱水（カチオンの実質的にすべてを除
去した水）はアニオン交換器１３１用の供給／ドライブ
水となるので、第２図に示すように次々の再生を行うこ
とができる。しかしながら、望むなら、アニオン交換器
用の別の供給／ドライブ水源を利用することができる。

高アルカリ性アニオン交換樹脂における硬度スケーリン
グを防ぐために、硬度イオンのすべてを除去した脱カチ
オン水すなわち軟化水でアニオン交換樹脂を再生して供
給しなければならないことは一般に知られている。

アニオン交換器１３１はカチオン交換器１０１と実質的
に同じように作用する。このアニオン交換樹脂１３２に
は、脱カチオン化供給水からのアニオン、例えば、塩化
物イオン、炭酸イオン、硫酸イオンおよび他の有機イオ
ンが充填される。これらのアニオンはアニオン交換樹脂
に頂部から底部まで充填され、頂部では濃度が高くなり
、アニオンの最も低い濃度はイオン交換樹脂の最も下の
層である。

アニオン交換器の次々の再生中、弁１３６．１３７．１
４９を閉じる。貯蔵容器１３５中の水酸化ナトリウムの
ような再生薬品１３３を管１４０を通して圧送し、弁１
４２により調整し、弁１４３により制御する。原水を処
理すべくカチオン交換器が稼動中であり、かつ弁１０６
．１２１が開いている状態で、ドライブ水を管１２１か
ら主管１３４に供給する。このドライブ水はアニオン交
換器では弁１３９により調整され、弁１３８により制御
される。脱カチオン水は弁を通って来た力性ソーダ１３
３と混合され、容器１３１の底部のフィルタノズル１４
０に入る。アニオン交換樹脂床１３２に入ったこの希釈
力性溶液は再生剤溶液になる。この再生剤溶液は弁１４
６により制御されて脈動間隔でフィルタノズル１４０か
ら流出して脈動流となり、この脈動流によりアニオン交
換樹脂をアニオン交換器内を短かい距離、連続波形状で
流体力学的に上昇させる。

この短かい脈動流の後には、休止時間が続き、この休止
時間中、イオン交換樹脂は実質的にそれらの元の位置に
戻る。この休止期により荒密度帯域１４４を生じ、これ
らの帯もアニオン交換法１３２内を波をなして上昇し、
最後にアニオンおよび有機酸が高密度に充填した最も上
の層１４５を通過する。

再生剤溶液はアニオン交換樹脂１３２を通過するうちに
そのヒドロキシイオンをアニオン交換樹脂に放出し、次
いでこれらのアニオン交換樹脂のアニオンと交換する。

再生剤溶液中のアニオンの濃縮は最も上の層１４５中の
高充填アニオン交換樹脂の濃度平衡に相当する。この再
生剤溶液は力性廃水として弁１４６を通って廃水処理系
１４７に排出される。

容器１３５からの力性ソーダ１３３が適量、消費される
と、弁１４３は閉じ、ポンプ１４８が停止し、ドライブ
水のみがフィルタノズル１４０を通って流れる。次いで
、脱力千オン水がアニオン交換樹脂１３２からのすべて
の残留再生剤を洗浄し、この脱カチオン水も休止が後続
する間欠的脈動流として廃水処理系１４７に排出される
。洗浄後、イオン交換樹脂床を再設定し、いずれの残留
再生剤溶液をも洗浄する際に、弁１３８．１４６が閉じ
、ドライブ水弁１３６および速洗浄弁１４９が廃水処理
系１４７に対して開く。弁１４９が閉じ、弁１３７が開
き、脱カチオン水はイオン交換樹脂１３２を通して下向
きの流れとして流れ、フィルタノズル１４１を通過して
脱イオン水として管路１５１に入る。

本発明によれば、管路１５１からの生成水は公知の並流
説鉱器で可能であるよりも非常に高い程度の脱鉱を達成
し、薬品消費量が少な（とも５０％だけ減少するという
ことがわかった。

当業者は、本発明の精神および範囲から逸脱することな
しに前記実施例における多くの変更例が可能であること
を容易にわかるであろう。例えば、濾過容器およびイオ
ン交換器床の大きさおよび形状は本発明にとっては重要
ではなく、またイオン交換剤の種類および形状も同様で
ある。他の例として、再生剤溶液またはゆすぎ溶液をイ
オン交換器を出るときではなくイオン交換器に入るとき
に制御することによって脈動流および非流体化を含めて
脈動間隔を制御することが可能である。前端部の制御に
ついては、弁の後で溶液が交換器に入る前に溶液を脱気
して取込み気泡が交換器に入らないようにすることが必
要であることもある。

更らに他の例として、脈動間隔の非流体化は流れがない
のではなく流れがわずかである期間であってもよい。脈
動間隔の脈動流が床のイオン交換剤を上昇させ、ビーズ
が層状構成内に分散され、そして脈動間隔のわずかな流
れにより、床の層間の混合を実質的に起すことなしに各
層の分散ビーズを実質的にそれらの元の位置へ再び沈降
させるかぎり、本発明の利点を達成することができる。

この場合、液体は脈動波をなしてイオン交換床内を流れ
るものと思われる。

最後の例として、本発明から逸脱することなしに、任意
の数の衛生装置を設けることがでる。本発明を上記の開
示実施例のみに限定しようとするものではない。当業者
には、他の変更例も確かにわかるであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は商業用または住宅用の水軟化装置におけるよう
な、水軟化用および塩化ナトリウム溶液によるイオン交
換材の再生処理用の本発明の構成の例を示する図；第２
図は水溶液の軟化又は脱鉱に工業的に適用するための本
発明の形状の他の例を示す図である。 ｌ・・・・・・濾過容器、　　　　　２・・・・・・イ
オン交換材、３・・・・・・再生溶液、　　　　　５・
・・・・・貯蔵容器、６．７・・・・・・弁、　　　　
　　９・・・・・・インゼクタ、１１・・・・・・フィ
ルタノズル、１７・・・・・・下水管。 図面の浄Ｂ（内容に変更なし） ＦＩＧ、２ 手 続 補 正 書（方式） １、事件の表示 平成４年特許願第１６０５７２号 ２、発明の名称 特に水溶液の軟化／脱鉱後の再生用の イオン交換方法および装置 ３、補正をする者 事件との関係

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、充填方向に導入された水溶液を軟化／脱鉱するのに
   使用されるイオン交換器を再生する方法において、再生
   溶液を間欠的脈動流としてイオン交換器に充填方向と反
   対の方向に導入することを特徴とする方法。 ２、上記間欠的脈動流は上記交換器内のイオン交換材へ
   の上記再生溶液の脈動流と、休止時間中の上記再生溶液
   の引続く非流との交互よりなることを特徴とする請求項
   １記載の方法。 ３、上記脈動流は上記交換器内の上記イオン交換材の一
   部を流体力学的に上昇させることを特徴とする請求項２
   記載の方法。 ４、上記非流休止時間は上記イオン交換材の上昇部分を
   交換器内で実質的にその元の位置まで再び沈降させるの
   に十分であることを特徴とする請求項３記載の方法。 ５、上記イオン交換剤はイオン交換樹脂ビーズであり、
   イオン交換剤の上記一部の流体力学的上昇は上記ビーズ
   の最大直径の１０倍にすぎないことを特徴とする請求項
   ３記載の方法。 ６、上記脈動流は４秒にすぎない時間、続くことを特徴
   とする請求項１記載の方法。 ７、脈動流のための上記時間は２秒ほどであることを特
   徴とする請求項６記載の方法。 ８、再生溶液の脈動流のための時間は２秒ほどであり、
   休止時間は約４０秒を越えないことを特徴とする請求項
   ２記載の方法。 ９、下方方向に導入された水溶液を軟化／脱鉱するのに
   使用されるイオン交換器を再生する方法において、まず
   再生溶液を一連の脈動間隔で交換器に上方に導入してイ
   オン交換器を再生し、次いでゆすぎ溶液を一連の脈動間
   隔で交換器に上方に導入して交換器からの残留再生剤溶
   液をゆすぎ洗浄することを特徴とする方法。 １０、脈動間隔は短時間の脈動流と、より短かい休止期
   間中の引続く非流との交互よりなることを特徴とする請
   求項９記載の方法。 １１、上記イオン交換器は搭内にイオン交換材を収容し
   ており、上記再生溶液および上記ゆすぎ溶液の各々の上
   記脈動流により上記イオン交換剤の一部を上記搭の全横
   断面にわたって流体力学的に上昇させることを特徴とす
   る請求項１０記載の方法。 １２、上記非流休止時間は上記イオン交換材の上昇部分
   を実質的にその元の位置へ再び沈降させるのに十分であ
   ることを特徴とする請求項１１記載の方法。 １３、水溶液を軟化／脱鉱するのに使用されたイオン交
   換樹脂床を再生する方法において、再生溶液を短かい期
   間、床に導入してビーズを上記床の全横断面にわたって
   低密度化帯域に分散させ、次いで分散ビーズを実質的に
   それらの元の位置へ再び沈降させるのに十分な休止時間
   、床への再生溶液の供給を停止することを特徴とする方
   法。 １４、水溶液を軟化／脱鉱するのに使用されたイオン交
   換器内のイオン交換樹脂を再生する方法において、再生
   溶液を安定な脈動流として交換器に導入することを特徴
   とする方法。 １５、１つ又はそれ以上のイオン交換器を使用して水溶
   液を軟化／脱鉱する方法において、 （ａ）給水をイオン交換器に下方に導入して給水からイ
   オンを除去し、これらのイオンの交換器内のイオン交換
   材に移動させ、 （ｂ）再生剤溶液を間欠的脈動流として交換器に導入す
   ることによって上記イオン交換剤を再生し、 （ｃ）ゆすぎ溶液を間欠的脈動流として上記交換器に上
   方に導入することによって上記イオン交換材をゆすぎ洗
   浄することを特徴とする方法。 １６（ａ）イオン交換材を層状に収容した濾過容器と、 （ｂ）処理すべき水溶液を上記イオン交換材に下方方向
   に導入するための入口と、 （ｃ）上記イオン交換材を通過した後の上記水溶液の出
   口と、 （ｄ）再生溶液を間欠的脈動流として上記濾過容器に上
   方方向に導入することを特徴とする、水溶液を軟化／脱
   鉱するための装置。 １７、再生溶液を導入するための上記手段は間欠的脈動
   流を上記再生溶液の交互の短かい脈動流およびより長い
   休止時間中の上記再生溶液の引続く非流として制御する
   ために弁手段およびタイミング手段を有していることを
   特徴とする請求項１６記載の装置。 １８、上記弁手段は電動電磁弁、空気圧作動式ダイヤフ
   ラム弁および液圧作動式ダイヤフラム弁よりなる群から
   選択されることを特徴とする請求項１７記載の装置。