JPH03181384A - 純水製造装置の樹脂再生システム - 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〕 本発明はボイラー給水、製薬用水、バッテリー用水およ
グ試薬調整用水、分析用水等産業界に広く用いられてい
る純水製造装置のうち、固定床式における樹脂再生シス
テムに関する。

〔従来の技術〕

純水製造装置は、河川水を装置内の樹脂充填層に通水す
ることにより、河川水中に含まれる諸成分と交換樹脂と
がイオン交換を行って純水を製造するものである。

例えば原水中の不純物をＮａＣ１として水素形の陽イオ
ン交換樹脂（ＨＲ）、水酸形の陰イオン交換樹脂（ＲＯ
Ｈ）をカラムに充填して処理する場合を考えると、 Ｎａ”　＋ＣＩ−＋ＨＲ＋ＲＯＨ −Ｎ　ａ　Ｒ＋　ＲＣｌ　＋　Ｈ２０ の反応によりＮａＣｊ！を取り除いて純水を製造するこ
とができる。

このような純水製造装置においては、樹脂のイオン交換
能力を維持するために、陽イオン交換樹脂の水素形に対
しては塩酸や硫酸、ナトリウム形に対しては食塩、陰イ
オン交換樹脂の水酸形に対°しては水酸化ナトリウム、
塩素形に対しては塩化ナトリウムなどの再生剤を定期的
に加えて樹脂の再生を行っている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、従来の樹脂再生は、再生終了後採水開始から
の河川水通水量が設定値、例えば３０００ｍ″／サイク
ルに達すると自動的に再生を行う定収量再生により行わ
れており、季節変動する河ｊ水質に対応させるために、
収量値のベースは河川水水質が最も悪化した状態を想定
して設定している。そのために、通常水質下での運転で
は樹脂として再生時期に達していない状態で再生される
ことになるので、常に再生剤をロスし、再生コストがか
かってしまうという問題があった。

本発明は上記課題を解決するためのもので、水質の変動
に対応して再生タイミングを変化させることにより、再
生剤のロスをなくし、再生コストの低減化を図ることが
できる純水製造装置の樹脂再生システムを提供すること
を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は、水質を時々刻々測定し、水質測定値と通水量
とからイオン吸着量を算出し、イオン吸着量が容量限界
に達したときに樹脂の再生を行うようにすることにより
、従来、最悪の水質条件に基づいて再生タイミングを設
定していたのに比して実通水水質に見合った最適再生タ
イミングの構築によって再生剤のロスを少なくするよう
にしたことを特徴とするものである。

第１図は本発明の構成の概念図、第２図は本発明の詳細
な説明する図である。図中ｌは電気伝導度検出器、２は
通水量検出器、３は信号処理制御装置、４は再生制御装
置、５は設定値である。

純水型造は原水中に含まれるＣａ　＋　＋　、　Ｍ　ｇ
　＋＋等の陽イオン、ＨＣＯ，−、Ｓ　ｊｏ２−等の陰
イオンをイオン交換処理により吸着除去しているが、イ
オン濃度と原水の電気伝導度との間には次式が成立する
。

Ｋ−Σｃ　ａ　ｌ　・１０−３・・・・・・（１）但し
に＝電気伝導度（Ｓ／ｃ＋ａ）　、ｃ＝＝量濃度、ａ＝
電離度、ｌ＝極極限等量イオン基導度ｃａｔ　Ｓ　）で
ある。

−（１）式から分かるように、電気伝導度を測定するこ
とにより水中のイオン濃度、即ち水質を評価することか
できる。そして、各イオン濃度を炭酸カルシウムに換算
したときの電気伝導度は表１０ように求められている。

表１ 例えば、Ｃａ　５０　ｍｇｃａｃＯｓ／ｊ’とすると、
そのときの電気伝導度は５０Ｘ１．１８９　＝５９．４
５　ｕｓ／ｃｍとなる。

ところで樹脂がイオン交換できる容量、すなわちイオン
吸着容量は決まっている。その樹脂に吸着するイオン吸
着量はイオン濃度と通水量の積に比例し、イオン濃度が
大きければ通水量は同じでもイオン吸着量は増大する。

一方、原水の水質は常に変化しており、これに対応する
ために、従来は第２図に示すように、水質が最悪の条件
、例えば電気伝導度Ｃ１の条件でイオン交換処理が行わ
れているものとし、例えば通水量ｖ１でイオン吸着容量
に達してしまい、もはや樹脂のイオン交換能力は限界で
あるとして再生を行っている。しかし、実際には第２図
の曲線Ａに示すように電気伝導度は時々刻々変化してお
り、図の斜線領域Ｂに相当する分だけ樹脂のイオン交換
容量を余して再１生を行っていることになる。

そこで、通水量検出器２で通水量を測定するとともに伝
導度検出器１で時々刻々変化する電気伝導度を検出して
信号処理制御装置３でイオン吸着量を算出し、この値と
予め求められて設定されている吸着容量の値と比較し、
算出したイオン吸着量が設定された吸着容量に達したと
きに樹脂のイオン交換能力の限界に達したものとして再
生制御装置を駆動して再生処理を行い、例えば第２図の
通水量ｖ２まで再生タイミングを延ばすことができる。

なお、通水量Ｖ２までの電気伝導度の平均値がＣ２であ
ったとすると、 Ｃ２Ｘ　（Ｖ２−Ｖｌ）＝領域Ｂの面積の関係が成立し
、Ｃ２ｘ　（Ｖ２−Ｖｌ）だけ樹脂の使用ロスを改善す
ることができる。

〔作用〕

本発明は、原水の電気伝導度および流量を検出し、両者
の積によりイオン吸着量を算出し、算出した吸着量と設
定値とを比較し、吸着量が設定された吸着容量値に達し
たときに再生処理を行うことにより、再生剤のロスをな
くして再生コストを逓減化することができる。

〔実施例〕

以下、実施例を説明する。

第３図は本発明の一実施例を示す図である。図中、１１
はシステム、１２は制御装置、１３はカチオン交換塔（
Ｋ塔）、１４は脱炭酸塔（Ｄ塔）、１５は中間ポンプ、
１６はアニオン交換塔（Ａ塔）、１７はアニオンポリラ
シャ−塔（ＡＰ塔）、１８はカチオンポリラシャ−塔（
ＫＰ塔）、１９は電気伝導度検出器、２０は流量計、２
１は河川水、２２は純水である。

第３図に示す純水製造装置は、原水中に含まれるＣａ”
、Ｍｇ”＋等の陽イオンを吸着するに塔と、ＨＣＯｓ−
，５ｉｏｚ−等の陰イオンを吸着するΔ塔を中心として
Ｄ塔を含めた４床５塔型式で２系列から構成されている
。

Ｋ塔１３には強酸性陽イオン交換樹脂を充填しており、
陽イオンを吸着しＨ４イオンを放出する。

Ｋ塔１３からＤ塔１４の頂部に送り込まれる軟水は弱酸
性でＨＣＯ，−、Ｓ○、−、Ｃ１、Ｎ０１−等のイオン
の他にＣＯ２も含まれており、そのままＡ塔１６へ送り
込むと負荷がかかるため、Ｄ塔１４では塔底から脱炭酸
ブロワ−により送風し、空気と向流接触させることによ
りＣＯ２の分圧を低下させ、ＨＣＯ，、Ｃｏ２の大部分
を物理的に除去して大気中へ放出する。

脱炭酸水は、Ｄ塔１４の下部にある脱炭酸水槽１４ａに
入り、脱炭酸水槽１４ａのレベルは、レベル計によりＤ
塔入口の水位調節弁（図示せず）に連動して一定の水位
に保つようにしている。そして、脱炭酸水は中間ポンプ
１５によりＡ塔１６へ送られ、送水量は流量計２０で測
定し、測定データはシステム１１へ送られる。

Δ塔１６には強酸性陰イオン交換樹脂が充填されており
、陰イオンを吸着しＯＨ−イオンを放出する。このＯＨ
″イオンは、Ｋ塔のＨ＋イオンと結びついてＨ２Ｏとな
る。

Ａ塔で処理された水を更にＡＰ塔１７、ＫＰ塔１８へ送
っている。

ＡＰ塔１７には強塩基性陰イオン交換樹脂が充填されて
おり、Ｓ　ｉ　Ｏ２を吸着しＯＨ−イオンを放出する。

ＫＰ堪１８には強酸性陽イオン交換樹脂が充填されてお
り、微量のＮａ＋が残っている場合にＫＰ塔で吸着し、
Ｈ＋イオンを放出する。このＨ１イオンは、ＡＰ塔の○
Ｈ−イオンと結びついてＨ２Ｏとなる。

ＫＰ塔１８の出口には電気伝導度検出器（図示せず〉が
設置されて処理水水質の純度を測定し、処理水の導電率
を監視している。

そして製造された純水は図示しない純水タンクへ送られ
、これらの純水は送水ポンプにより各々関連プラントへ
送られる。

このように、原水を前処理した濾過水はに塔→Ｄ塔→Ａ
塔−ＡＰ塔＝ＫＰ塔の順で処理され、Ｋ塔→Ｄ塔→Ａ塔
の脱塩部で大部分のイオンを吸着し、更にＡＰ堪→ＫＰ
塔のポリッシング部で残っているイオンを吸着して高純
度の純水とする構成となっている。そして、河川水の電
気伝導度を検゛出器１９で測定するとともに、通水量を
流量計２０で測定し、雨検出データから算出したイオン
吸着量の積算値が樹脂のイオン交換容量に達すると樹脂
の再生を行う。

再生は樹脂に再生剤を加えることにより行われ、例えば
カチオン交換樹脂は、ＫＰ塔、Ｋ塔の順に塩酸で、また
アニオン交換樹脂は、苛性ソーダでＡＰ塔、Ａ塔の順で
行う。

電気伝導度と通水量から算出されるイオン交換吸着量の
積算値が設定された容量値に達したときに行われ、「表
洗」−「沈整」−「圧縮」−「ブロー」−「通薬」→「
押出し」−「洗浄」−「待機」−「循環洗浄１」→「循
環洗浄２」の工程で行われる。

表洗は樹脂層上部に蓄積された濁質を塔外へ排出するた
めのものである。

沈整は表洗で上昇した樹脂を自然に沈降させるために行
う。

圧縮は、再生効果を上げるため、通常の流れで濾過水に
より急速に圧縮を行うためのものである。

ブローは通薬前の準備としてに塔、Ａ塔の圧抜きを行う
ものである。

ＫＰ塔−に塔への通薬はエジェクタ水によりＨＣｌを吸
引して行う。

ＡＰ塔→Ａ塔への通薬はエジェクタ水によりＮａＯＨを
吸引して行う。

押出しは通薬による再生操作終了後、なお樹脂層に残っ
ている再生剤を回収するために洗浄に先立って行う操作
である。

Ｋ塔の洗浄は、Ｋ塔押出し終了後、Ｋ基磁脂層に残った
低濃度のＨＣＩを濾過水により洗浄排出する。また、Ａ
塔の洗浄は、Ａ塔押出し終了後、同じくＡ塔のＮａＯＨ
を再生水により洗浄排出することにより行う。

待機は次の工程の開始かに塔、Ａ塔と同一となるように
塔洗浄後待機するものである。

循環洗浄１は、Ａ基磁脂層に残留する微量のＮａＯＨを
に塔へ、同様にに塔の微量のＨＣＩをＡ塔へ循環して、
それぞれＮａ”、ＣＩ−イオンを捕集し除去するためも
のである。

循環洗浄２は、採水に入る前に水質の純度が規定値以内
にあるか否かをみるため、濾過水をメイクアップしなが
らに塔→Ｄ塔→Ａ塔→ＡＰｑ→ＫＰ塔→・・・・・・と
ノーマルの流れで循環させる。

こうして、再生を行った後の再生廃液は、図示しない廃
液中和設備に送り、廃液のＰＨを排出基準規格値になる
よう苛性ソーダ又は塩酸の注入により中和して排出する
。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、時々刻々変化する河川水
の水質を検出し、水質に応じたイオン交換樹脂の再生タ
イミングにできることにより、従来のように最悪の水質
条件のもので再生タイミングを設定し、イオン交換能力
がまだ残っているうちに再生を行うようなことがなくな
り、再生剤のロスを少なくでき再生コストの低減化を図
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のシステム構成の概念図、第２図は本発
明の詳細な説明するための図、第３図は本発明の一実施
例を示す図である。 １・・・水質伝導率検出器、２・・・通水量検出器、３
・・・信号処理制御ｉｌｌ装置、４・・・再生制＠装置
、５・・・設定値図中、１１・・・システム、１２・・
・制御装置、１３・・・カチオン交換塔、工４・・・脱
炭酸塔、１６・・・アニオン交換塔、１７・・・アニオ
ンボリッシャー塔、１８・・・カチオンポリラシャ−塔
、１９・・・電気伝導度検出器、２０・・・通水置針。 出　　願　　人　　東燃株式会社

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原水の電気伝導度を測定する電気伝導度検出手段
   と、通水量検出手段と、伝導度検出手段及び通水量検出
   手段からの検出信号が入力され各検出値に基づいて算出
   したイオン交換吸着量と設定値とを比較し、比較結果に
   応じて樹脂再生制御手段をコントロールする信号処理制
   御手段とを備え、信号処理制御手段は、算出したイオン
   交換吸着量が設定値に達したことを条件に樹脂再生制御
   手段に再生信号を出力することを特徴とする純水製造装
   置の樹脂再生システム。