JPH0790218B2 - 純水製造装置 - Google Patents

純水製造装置

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JPH0790218B2
JPH0790218B2 JP61257528A JP25752886A JPH0790218B2 JP H0790218 B2 JPH0790218 B2 JP H0790218B2 JP 61257528 A JP61257528 A JP 61257528A JP 25752886 A JP25752886 A JP 25752886A JP H0790218 B2 JPH0790218 B2 JP H0790218B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はカチオン交換樹脂およびアニオン交換樹脂を
用いる純水製造装置に関するものである。
〔従来の技術〕 第5図は特開昭55−34117号に記載された従来の純水製
造装置の系統図である。
図において1は第1カチオン塔、2は脱ガス塔、3は第
1アニオン塔、4は第2カチオン塔、5は第2アニオン
塔であり、シリーズに連絡されている。第1カチオン塔
1および第2カチオン塔4にはそれぞれ強酸性カチオン
交換樹脂床が形成されており、第1アニオン塔3、第2
アニオン塔5にはそれぞれ強酸基性アニオン交換樹脂床
が形成されている。
原水は管6から第1カチオン塔1に入り、ここで脱カチ
オンされ、管7から脱ガス塔2に入り、ここで炭酸ガス
などのガスが除かれる。脱ガス水は管8から第1アニオ
ン塔3に入って脱アニオンされ、管9から第2カチオン
塔4、さらに管10から第2アニオン塔5に入りそれぞれ
脱カチオンおよび脱アニオンされ、管11から純水となっ
て流出する。第2アニオン塔5から1価カチオンが漏出
しはじめる時点で電導度計12の信号により採水工程を終
る。
再生工程では管13から第2カチオン塔4に再生剤(塩
酸、硫酸等)を下向流で流した後、管14から第1カチオ
ン塔1に下向流で流して管15から排出し、また管16から
第2アニオン塔5に再生剤(水酸化ナトリウム等)を下
向流で流した後、管17から第1アニオン塔3に下向流で
流し、管18から排出して再生を行う。
上記の装置では、原水の電導度を検出する電導度計19、
第1アニオン塔3出口の電導度を検出する電動度計20、
第1アニオン塔3出口のpHを検出するpH計21、通水流量
を検出する流量計22が設けられており、これらの信号を
解析して次回の再生剤量を演算するようになっている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかしながら、このような従来の純水製造装置において
は、第1アニオン塔3からイオンが漏出した後も第2カ
チオン塔4の交換容量いっぱい採水を続け、第2アニオ
ン塔5の出口に設けられた電導度計12により最終処理水
の電導度を検出して採水を停止するようになっているた
め、最終処理水にシリカが漏出するという問題点があっ
た。
上記の装置ではこのようなことを防止するために、カチ
オンブレーク(処理水中にアニオンより先にカチオンが
漏出すること)になるように設計されているが、それで
も水質移動、樹脂の劣化、再生不完全などの理由によ
り、アニオンブレークになることがあった。アニオンブ
レークの場合にはシリカが最初に漏出するが、シリカが
漏出しても電導度計ではこれをチェックすることはでき
ず、採水工程終了の判断を誤るとともに、シリカは高圧
ボイラの硬質スケールの原因や半導体製造における不良
品の原因となるため絶対に阻止する必要がある。
この発明は上記問題点を解決するためのもので、シリカ
の漏出を防止することができる純粋製造装置を提供する
ことを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、原水の脱塩を行う第1のカチオン塔および
第1のアニオン塔と、その処理水に漏出する不純物を除
去するポリッシャとしての第2のカチオン塔および第2
のアニオン塔と、第1のアニオン塔出口の電導度および
pHを検出する検出手段と、これらの検出結果を、漏出イ
オンの種類およびイオン量の変化に伴うpHと電導度の変
化に対応する値と比較することにより、イオンブレーク
がカチオンブレーク領域にあるかまたはアニオンブレー
ク領域にあるかを判定し、カチオンブレーク領域の場合
は所定の電導度で採水を停止し、アニオンブレーク領域
の場合は第1のアニオン塔から許容濃度を越えるシリカ
が漏出する前に採水を停止するように演算制御する演算
制御装置とを含む純水製造装置である。
〔作 用〕
この発明の純水製造装置においては、第1のカチオン塔
および第1のアニオン塔に通水して脱塩を行う。そして
その処理水を第2のカチオン塔および第2のアニオン塔
に通水して、処理水に含まれる微量の不純物を除去す
る。そして検出手段により第1のアニオン塔出口の電導
度およびpHを測定し、その測定結果を演算制御装置にお
いて、漏出イオンの種類およびイオン量の変化に伴うpH
と電導度の変化に対応する値と比較することにより、イ
オンブレーカがカチオンブレーク領域にあるかアニオン
ブレーク領域にあるかを判断する。その結果カチオンブ
レーク領域のときは所定の電導度で採水を停止し、アニ
オンブレーク領域のときは処理水の電導度およびpHから
シリカの漏出量を演算し、その許容範囲を越える前に採
水を停止するように演算制御を行う。再生は第2のカチ
オン塔から第1のカチオン塔へ再生剤を流し、また第2
のアニオン塔から第1のアニオン塔へ別の再生剤を流し
て再生する。
〔実施例〕
以下、この発明を図面の実施例により説明する。第1図
は実施例の系統図であり、第5図と同一符号は同一また
は相当部分を示す。第1カチオン塔1、脱ガス塔2、第
1アニオン塔3、第2カチオン塔4および第2アニオン
塔5はシリーズに接続されている。第1カチオン塔1に
は強酸性カチオン交換樹脂床、または強酸性カチオン樹
脂層と弱酸性カチオン樹脂層とからなる複層床が形成さ
れている。第2カチオン塔4には強酸性カチオン交換樹
脂床が形成されている。第1アニオン塔3には強塩基性
アニオン交換樹脂床、または強塩基性アニオン交換樹脂
床層と弱塩基性アニオン交換樹脂床層とからなる複層床
が形成されている。第2アニオン塔5には強塩基性アニ
オン交換樹脂床が形成されている。第1カチオン塔1お
よび第1アニオン塔3は主たるイオン交換により脱塩を
行うもので、それぞれ上向流で通水するようになってい
る。第2カチオン塔4および第2アニオン塔5は不純物
を除去するポリッシャとして用いられるもので、それぞ
れSV(空間速度)100hr-1程度の通常の混床型ポリッシ
ャーに充填されるカチオン交換樹脂およびアニオン交換
樹脂と同容量の樹脂が充填され、下向流で通水を行うよ
うになっている。各塔の再生はそれぞれ下向流でシリー
ズに行うようになっている。
上記の純水製造装置においては、原水は管6から第1カ
チオン塔1に入り、ここで上向流通水により脱カチオン
され、管7から脱ガス塔2に入り、ここで炭酸ガスなど
のガスが除かれる。脱ガス水は管8から第アニオン塔3
に入って、下向流通水により脱アニオンされ脱塩され
る。処理水は管9から第2カチオン塔4、さらに管10か
ら第2アニオン塔5に入り、それぞれ残留する不純物と
してのカチオンおよびアニオンがポリッシングにより除
去され、管11から純水となって流出する。
再生工程では管13から第2カチオン塔4に再生剤(塩
酸、硫酸等)を下向流で流した後、管14から第1カチオ
ン塔1に下向流で流して管15から排出し、また管16から
第2アニオ塔5に再生剤(水酸化ナトリウム等)を下向
流で流した後、管17から第1アニオン塔3に下向流で流
し、管18から排出して再生を行う。
制御部の詳細は第2図に示されている。電導度計19の電
導度信号C1、電導度計20の電導度信号C2、pH21のpH信号
P、電導度計12の電導度信号C3および流量計22の流量信
号Fはそれぞれ演算制御装置23の入力部24に送られる。
入力部24では各信号がA−D変換されるとともに、必要
な入力信号が選択されて演算部25に入力される。同様に
メモリ26に記憶された信号および設定部27の設定信号が
演算部25に入力されて演算が行われ、結果は出力装置28
に出力され、制御および表示が行われる。
次に処理順序に従って制御機構を説明する。まず演算制
御装置23において、電導度計19の電導度信号C1および流
量計22の流量信号Fにより予測採水量が演算される。ま
た電導計20の電導度信号C2およびpH計21のpH信号Pによ
り第1アニオン塔3のカチオンブレークまたはアニオン
ブレークが検出され、これにより演算制御装置23におい
て第1アニオン塔3を出る処理水への許容濃度を越える
シリカの漏出の時点が演算され、結果が出力装置28に出
力される。
この場合、第1アニオン塔3から漏出するイオン量と電
導度の関係は第3図に示され、pHと電導度の関係は第4
図に示される。第4図において、NaOH、Na2SiO3、NaCl
およびHClのグラフは、それぞれ純粋試薬を純水に添加
した場合、添加量に応じたpHおよび電導度の変化を示す
ものである。本発明においてカチオンブレーク領域と
は、第4図においてNaOHのグラフおよびNa2SiO3のグラ
フよってはさまれた領域(NaOHの線上を含む)であり、
アニオンブレーク領域とはNa2SiO3のグラフおよびHClの
グラフによってはさまれた領域(HClの線上を含む)で
ある。カチオンブレーク領域でカチオンだけが漏出する
ときはNaOHのグラフに沿って変化し、アニオンブレーク
領域でアニオンだけが漏出するときはHClのグラフに沿
って変化する。カチオンとアニオンが漏出するときは、
Na2SiO3、NaClなどが混在するため、NaOHのグラフとHCl
のグラフではさまれた領域の中で変化する。またアニオ
ンブレーク領域の場合はClイオンに先立ってシリカが漏
出するが、シリカだけが漏出している間は電導度および
pHの変化はない。
そこで電導度計20の電導度信号C2およびpH計21のpH信号
Pの変化を計測し、それらの値を、NaOH、Na2SiO3およ
びHCl等の漏出イオンの種類ならびにそのイオン量の変
化に伴うpHと電導度の変化に対応する値とを比較するこ
とにより、イオンブレークがカチオンブレーク領域であ
るかアニオンブレーク領域であるかが検出される。この
場合、電導度信号C2およびpH信号Pの変化が第4図のNa
OHおよびNa2SiO3のグラフによりはさまれた領域(NaOH
の線上を含む)にある場合はカチオンブレークと判定
し、Na2SiO3およびHClのグラフによりはさまれた領域
(HClの線上を含む)にある場合はアニオンブレークと
判定する。ここでカチオンブレーク領域の場合、すなわ
ち第4図のNaOHとNa2SiO3のグラフで挟まれた領域では
所定の電導度A例えば20μS/cmとなったときに採水を停
止する。このときの採水の停止は電導度計20によって行
ってもよいが、流量計22の流量信号F等により第1アニ
オン塔3の処理水が電導度Aになる時点を演算制御装置
23で演算し、その時点で採水の停止を行ってもよい。
次にアニオンブレーク領域の場合、すなわち第4図のHC
lとNa2SiO3のグラフで挟まれる領域では、SiO2が先に漏
出し、その後にClイオンまたはNaイオンが漏出する。こ
のうちSiO2のみの漏出では電導度およびpHに変化は現わ
れず、ClイオンまたはNaイオンが漏出して初めて変化が
現われる。従って電導度およびpHが変化した時点では、
すでにシリカが第1アニオン塔3から漏出している。
第1アニオン塔3から許容濃度を越えるシリカが漏出す
る時点の演算は電導度計20の電導度信号C2およびpH計21
のpH信号Pにより第1アニオン塔3出口のClイオン等を
演算し、その量に所定の係数fを乗じ、その値が所定の
値となる時点を漏出の時点とする。Clイオンより先に漏
出するシリカの量は原水水質、樹脂量、通水条件、再生
条件により異なるが、特定の処理系ではほぼ一定であ
り、Clイオン量に一定の係数f(例えば10)を乗じるこ
とにより、シリカの量が算出できる。この値は近似値で
あるが、第2アニオン塔5に若干の余裕を持たせること
により、最終処理水へのシリカの漏出は防止される。こ
うして算出される第1アニオン塔出口のシリカの許容量
はClイオン量と一定関係にあるため電導度、pHとも一定
の関係を有し、その関係は第4図の曲線BDQ表わされ
る。従ってイオンブレークがアニオンブレーク領域の場
合は、電導度、pHが曲線Bに一致した時点で採水を停止
することになる。こうして第4図において斜線部分は採
水領域であり、これを外れた部分は採水停止領域とな
る。
なお上記の説明では主たる純水製造装置として2床3塔
式のものを例示したが、脱ガス塔2を省略し、あるいは
弱カチオン塔を加えて2床式、3床式、3床4塔式な
ど、任意の構成のものとしてもよい。またポリッシャと
しては2床式のものでもよく、さらにカチオン塔を加え
て3床式としてもよい。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、第1のアニオン塔出口の
電導度およびpHからイオンブレークがカチオンブレーク
領域にあるかアニオンブレーク領域にあるかを判定し、
アニオンブレーク領域の場合は漏出したシリカの量を演
算して採水を停止するようにしたので、簡単な構成およ
び操作により、カチオンブレーク領域がアニオンブレー
ク領域かの判定を正確かつ迅速に行うことができ、シリ
カの漏出を完全に防止できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は実施例の系統図、第2図はその制御装置のブロ
ック図、第3図はイオン量と電導度の関係を示すグラ
フ、第4図はpHと電導度の関係を示すグラフ、第5図は
従来装置の系統図である。 各図中、同一符号は同一または相当部分を示し、1は第
1カチオン塔、2は脱ガス塔、3は第1アニオン塔、4
は第2カチオン塔、5は第2アニオン塔、12,19,20は電
導度計、21はpH計、22は流量計、23は演算制御装置であ
る。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原水の脱塩を行う第1のカチオン塔および
    第1のアニオン塔と、 その処理水に漏出する不純物を除去するポリッシャとし
    ての第2のカチオン塔および第2のアニオン塔と、 第1のアニオン塔出口の電導度およびpHを検出する検出
    手段と、 これらの検出結果を、漏出イオンの種類およびイオン量
    の変化に伴うpHと電導度の変化に対応する値と比較する
    ことにより、イオンブレークがカチオンブレーク領域に
    あるかまたはアニオンブレーク領域にあるかを判定し、
    カチオンブレーク領域の場合は所定の電導度で採水を停
    止し、アニオンブレーク領域の場合は第1のアニオン塔
    から許容濃度を越えるシリカが漏出する前に採水を停止
    するように演算制御する演算制御装置と を含む純水製造装置。
  2. 【請求項2】演算制御装置はイオンブレークがカチオン
    ブレーク領域の場合において、許容電導度を演算し、採
    水を停止するものである特許請求の範囲第1項記載の純
    水製造装置。
  3. 【請求項3】演算制御装置はイオンブレークがアニオン
    ブレーク領域の場合において、許容シリカの漏出量に対
    応するClイオン量を演算し、採水を停止するものである
    特許請求の範囲第1項または第2項記載の純水製造装
    置。
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