JPS582432Y2 - 上昇流再生に用いるイオン交換樹脂塔 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は上昇流再生に用いるイオン交換樹脂塔に関する
ものである。

従来、イオン交換装置の操作のうちでは下降流通水、下
降流再生（以下、下降流再生と称する。

）および下降流通水、上昇流再生（以下、上昇流再生と
称する）の両者が最も一般的であるが、これら両者を比
較するとそれぞれ同一の再生剤を用いて再生した場合、
上昇流再生の方が下降流再生よりも一般的に高純度の処
理水をうろことができる。

換言すれば所定の純度の処理水をうるために要する再生
剤の使用量は上昇流再生の方が下降流再生よりも少ない
。

上昇流再生は下降流再生に比較してかかる利益があるの
で近年ますます採用されつつある。

上昇流再生は再生剤を塔下部より上昇流で流入させるの
で再生剤の上昇流によってイオン交換樹脂層が押し上げ
られ流動することを防ぐための手段が必要であるが、こ
の手段として種々のイオン交換樹脂塔が提案されている
。

たとえば第１のイオン交換樹脂塔として、逆洗のための
空間部をその上部に有するイオン交換樹脂塔においては
イオン交換樹脂層の上面よりやや下に再生廃液排出用の
コレクタを埋没せしめ、再生剤を塔下部から上昇流で流
入させる際に、塔上部より水または空気などを流入せし
めて再生廃液排出用のコレクタから再生廃液と共に排出
して、当該水または空気などの流入圧力により樹脂層を
保持せしめつつ再生するイオン交換樹脂塔がある。

また第２のイオン交換樹脂塔として、塔内の空間部に隙
間なくイオン交換樹脂を充填して上昇流で再生するイオ
ン交換樹脂塔がある。

しかし第１のイオン交換樹脂塔は再生廃液排出用のコレ
クタなどを設置せねばならず、また弁が増えるので建設
費が増加する欠点があるほかに当該コレクタの上部に存
在するイオン交換樹脂が再生の際に再生剤と接触しない
ため、この部分のイオン交換樹脂がイオン交換的に無効
になるという欠点がある。

また第２のイオン交換樹脂塔は塔内の空間部に隙間なく
イオン交換樹脂を充填するのでイオン交換樹脂の逆洗が
できず、そのため別に逆洗ホッパーなどを設けねばなら
ず、やはり建設費が増加する欠点がある。

さらに両者共に以下に説明する欠点を有している。

すなわち現在実施されている上昇流再生のイオン交換樹
脂塔は下降流で通水を終了した後、通常イオン交換樹脂
層全体の逆洗を行なわないで、そのまま上昇流で再生剤
を通薬することによって再生効率を高めているが、しか
し一般に被処理水にはある程度懸濁物質が存在するので
逆洗を完全に省略することは不可能であり、数サイクル
ないし十数サイクル１に１回の割合で逆洗を行なう必要
がある。

この逆洗を行なったサイクルの再生は逆洗を行なわない
サイクルの再生と比較してかなり再生効率が低下するの
で、逆洗を行なったサイクルは再生剤を多量に用いねば
ならず、そのために薬品費が増加し、さらに自動操作に
おいては操作が複雑となり、やはり建設費が増加すると
いう欠点を有している。

本考案はこれらの欠点を一挙に解決するものであり、イ
オン交換樹脂塔の下部より再生剤を流入させてイオン交
換樹脂を上昇流で再生するイオン交換樹脂塔において、
イオン交換樹脂層の内部に液体の通過が可能であるイオ
ン交換樹脂の遮蔽物を挿入するか、またはイオン交換樹
脂を通過させない網状物でイオン交換樹脂層を覆うこと
により、充填したイオン交換樹脂層の約７０％以内の下
方のイオン交換樹脂層を固定し、逆洗工程、再生工程な
どの際の液体の上昇流によって当該イオン交換樹脂層が
流動しないようにしたことを特徴とする上昇流再生に用
いるイオン交換樹脂塔に関するものである。

以下に本考案を図面を用いて説明する。

第１図は本考案の実施態様の一例である純水製造装置の
カチオン塔の構成を示す説明図であり、樹脂塔１のイオ
ン交換樹脂層内に液体の通過が可能であるイオン交換樹
脂の遮蔽物として目板２を挿入してこれを樹脂塔１に固
定し、目板２の下方にカチオン交換樹脂層３を形成させ
、目板２の上方にカチオン交換樹脂層３′を形成させる
。

なお目板２は多数の穴のあいた２枚の円板に網目の大き
さが約６０メツシユのサラン布をはさみ込んだものであ
るが、この目板２と珪石などを用いたイオン交換樹脂の
支持床４との間に空間部が生じないようにイオン交換樹
脂を密に充填してカチオン交換樹脂層３を形成させる。

また使用するカチオン交換樹脂としては通常両層とも強
酸性カチオン交換樹脂を用いる。

樹脂塔１の下部に排出管５を付設し、排水管５に再生剤
流入管６、逆洗水流人管７、処理水流出管８を連通ずる
。

また樹脂塔１の上部にディストリビュータ９を付設し、
このテ゛イストリピユータ９に被処理水流入管１０を連
通し、さらに被処理水流入管１０に逆洗水流出管１１を
連通する。

本樹脂塔１で被処理水を処理する場合は被処理水流入管
１０から被処理水を流入させて、下降流にてイオン交換
樹脂層３′および３に通水し、処理水を処理水流出管８
より流出させる。

被処理水としては一般に工業用水などが用いられ、被処
理水中にカルシウムイオン、マグネシウムイオン、ナト
リウムイオンなどのイオンと共に濁質を若干含んでいる
のが通常であるが、このような被処理水をカチオン交換
樹脂層３′および３に下降流で通水した場合、通水の終
点におけるカチオン交換樹脂のイオン形の配列は第２図
に示した通り、上層部から下層部へ向ってカルシウム、
マグネシウム形（以下、カルシウム形という。

）Ａ、ナトリウム形Ｂ、水素形Ｃの順となり、また濁質
りは主にカルシウム形Ａのカチオン交換樹脂中に蓄積す
る。

なお第２図中点線で示した３′は目板２の上部に形成さ
せたカチオン交換樹脂層を示し３は目板２の下部に形成
させたカチオン交換樹脂層を示す。

したがって濁質りはカチオン交換樹脂層３′に蓄積する
ことにもなる。

前述したごとく現在実施されている上昇流再生のイオン
交換樹脂塔においては下降流の通水が終了した後、通常
は逆洗を実施せずにこのままの状態で上昇流で再生する
ことにより再生効率を高めている。

すなわち下層部から上層部へ向って水素形Ｃ、ナトリウ
ム形Ｂ、カルシウム形Ａの配列となっているカチオン交
換樹脂層をたとえば再生剤として塩酸の水溶液を上昇流
で流入させた場合、塩酸は水素形のカチオン交換樹脂を
素通りし、まずナトリウム形のカチオン交換樹脂を脱着
しこれを水素形とし、その廃液である塩化ナトリウムが
さらに上層のカルシウム形のサチオン交換樹脂を脱着し
、これをナトリウム形とし、さらにまたそのナトリウム
形のカチオン交換樹脂に塩酸が接触してこれを水素形に
するというように、脱着が順々に行なわれ、元来水素イ
オンでは脱着しにくい力ルシラム形のカチオン交換樹脂
を水素イオンより脱着に優れているナトリウムイオンを
介在させることによって効、果的に脱着すると共に、通
水の終了時に存在する水素形のカチオン交換樹脂をイオ
ン交換樹脂層の下部にそのまま保持しておくことができ
るので再生という操作においては理想的な状態となり、
再生によって生成される水素形のカチオン交換樹脂をよ
り大とすることができる。

しかし第２図に示したように通水と再生を繰り返すこと
により濁質りが多量にイオン交換樹脂層上部に蓄積し、
圧力損失が増大するので、この濁質を取り除くためにど
うしてもある時期に逆洗を実施せねばならない。

従来の上昇流再生のイオン交換樹脂塔においては逆洗を
実施するとカチオン交換樹脂が混合されることにより各
イオン形の配列が乱れてしまうので、逆洗直後の再生に
おいては前述したような理想的な再生効果が得られなく
なり、したがって再生剤を多量に用いねばならなかった
。

本考案のイオン交換樹脂塔は下方のイオン交換樹脂層３
を目板２で押えつけているので逆洗を実施してもこの部
分のイオン形の配列が乱れることがない すなわち本考案のイオン交換樹脂塔においては逆洗を実
施するにあたり、逆洗水を逆洗水流人管７から上昇流で
流入し、逆洗排水を逆洗水流出管１１から排出させるが
、第３図に示したように下層のカチオン交換樹脂層３が
目板２で押えつけられているので流動せずにそのままの
状態で維持され、水素形Ｃ、ナトリウム形Ｂおよび勿ル
シウム形Ａの一部の各イオン形のカチオン交換樹脂が混
合することがない。

一方、目板２の上方に存在するほとんどカルシウム形Ａ
となっている。

カチオン交換樹脂層３′は上昇流により膨張し、そして
濁質りは塔外に排出される。

このように本考案のイオン交換樹脂塔においては逆洗の
際に目板２の上部に存在するカチオン交換樹脂層３′の
みが流動し、目板２の下方部に存在するカチオン交換樹
脂層３が流動しないので、通水の終了時における各イオ
ン形のイオン交換樹脂の配列が乱れず、逆洗を実施して
も前述したような理想的な再生効果を阻害することがな
い。

なお、本イオン交換樹脂塔を再生するにあたってはイオ
ン交換樹脂の沈整を行なったのち、再生剤流入管６から
再生剤としてたとえば塩酸の水溶液を低流速の上昇流で
通薬し、再生廃液を逆洗水流出管１１から排出させる。

本再生中においてカチオン交換樹脂層３はまったく流動
しないことは言うまでもないが、カチオン交換樹脂層３
′が多少流動することとなる。

しかし上昇流再生においてはその再生にもつとも重要な
部分は下層部におけるイオン交換樹脂層なので、上層部
のイオン交換樹脂が多少流動しても再生効果にそれ程影
響を与えることがない。

なおりチオン交換樹脂層３′の上層部にコレクタを設置
し、再生中にイオン交換樹脂塔の上部より空気などを流
入して、再生廃液と空気を当該コレクタから排出するこ
とによってカチオン交換樹脂層３′を保持せしめつつ再
生してもさしつかえない。

次に本考案に用いるイオン交換樹脂の遮蔽物について説
明する。

実施態様を示した第１図においては遮蔽物として目板を
用いたが、遮蔽物は遮蔽物の下方に存在するイオン交換
樹脂層が逆洗工程、再生工程などの際の液体の上昇流に
よって流動させないために設置するものである。

したがって遮蔽物は液体は通過させ、イオン交換樹脂は
通過させないもので、酸やアルカリなどの薬品に耐え、
さらに逆洗工程、再生工程などの際に液体を上昇流で流
したときに発生する圧力に耐えてイオン交換樹脂層を保
持することができるものであれば何でもよく、たとえば
発泡スチロールなどの板、各種合成樹脂で製造されたす
だれ状のものなどを用いてもさしつかえない。

なお、イオン交換樹脂層を固定する方法としては本考案
のイオン交換樹脂塔の他の実施態様である第４図に示し
たようにイオン交換樹脂層１２全体をイオン交換樹脂を
通過させない網状物たとえば６０メツシユのサラン布１
３で覆ったり、また第５図に示したように同じくサラン
布１３で゛イオン交換樹脂層１２の一部分を覆ったりし
てイオン交換樹脂層１２を固定してもよい。

次に固定足すべきイオン交換樹脂の量について説明する
。

本考案においては約７０％以内の下方のイオン交換樹脂
層を遮蔽物または網状物などで固定するが、被処理水の
組成によってこの量を決定するとよい。

たとえばカチオン交換樹脂塔においては第２図に示した
ごとく、通水の終点において力ルシラム形Ａとして残留
するカチオン交換樹脂以外の下部のカチオン交換樹脂を
固定するとよい。

したがってナトリウム％が小さい被処理水においては固
定すべきイオン交換樹脂の量は少なくなり、またナトリ
ウム％の大きい被処理水においては固定すべきイオン交
換樹脂の量は多くなる傾向にある。

なおアニオン交換塔においても被処理水のシリカ％によ
って固定すべきイオン交換樹脂の量を変化させ、なるべ
く塩素形または硫酸形の部分を固定しないようにする。

ただしあまり多量のイオン交換樹脂を固定すると逆洗を
可能なイオン交換樹脂層が薄くなり、第２図で示した濁
質りが固定したイオン交換樹脂層まで達してしまうこと
となる。

濁質が固定したイオン交換樹脂層まで達すると、逆洗に
よってこれを排出しずらくなるので固定するイオン交換
樹脂の量は多くとも７０％以下にする必要がある。

本考案のイオン交換樹脂塔はカチオン交換樹脂を充填す
るカチオン交換樹脂塔、アニオン交換樹脂を充填するア
ニオン交換樹脂塔のいずれにも適用することができるが
、さらに弱電解質イオン交換樹脂を上層に強電解質イオ
ン交換樹脂を下層にした２層床のイオン交換樹脂塔にも
適用することができる。

たとえば２層床における下層部の強電解質イオン交換樹
脂を遮蔽物などで固定し、上層の弱電解質イオン交換樹
脂を固定しないことにより、弱電解質イオン交換樹脂が
流動状態でも充分に再生することができるという性質を
用いて、弱電解質イオン交換樹脂を再生しつつ逆洗を実
施することができ逆洗という工程を完全に省略すること
が可能となり、薬品費もさらに低下させることができる
。

以上説明した通り本考案によるイオン交換樹脂塔は逆洗
を実施しても各イオン形の配列が乱れず、よってたとえ
毎回逆洗を実施しても従来の上昇流再生のイオン交換樹
脂塔の非逆洗サイクルと同様な再生効率を遠戚すること
ができるので薬品費を低減することができ、さらに従来
必要としていた再生の際のイオン交換樹脂層の保持装置
が必要でなくなるので建設費を低下させることができ、
かつ毎サイクル逆洗を実施して濁質を排出できるので被
処理水の前処理をそれ程高度とする必要がなくなるなど
種々の利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第５図ともに本考案の実施態様を示す図面
であり、第１図は本考案の実施態様の一例である純水製
造装置のカチオン塔の構成を示す説明図であり、第２図
は当該カチオン塔の通水の終点におけるイオン交換樹脂
のイオン形の配列を示した説明図であり、第３図は当該
カチオン塔の逆洗時の状態を示した説明図である。 第４図、第５図は本考案のイオン交換樹脂塔の他の実施
態様を示した説明図である。 １・・・・・・樹脂塔、２・・・・・・目板、３・・・
・・・カチオン交換樹脂層、４・・・・・・支持床、５
・・・・・排出管、６・・・・・・再生剤流入管、７・
・・・・・逆洗水流入管、８・・・・・・処理水流出管
、９・・・・・・ディストリビュータ、１０・・・・・
・被処理水流入管、１１・・・・・・逆洗水流出管、１
２・・・・・・イオン交換樹脂層、１３・・・・・・サ
ラン布。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. イオン交換樹脂塔の下部より再生剤を流入させてイオン
   交換樹脂を上昇流で再生するイオン交換樹脂塔において
   、イオン交換樹脂層の内部に液体の通過が可能であるイ
   オン交換樹脂の遮蔽物を挿入するか、またはイオン交換
   樹脂を通過させない網状物でイオン交換樹脂層を覆うこ
   とにより、充填したイオン交換樹脂層の約７０％以内の
   下方のイオン交換樹脂層を固定し、逆洗工程、再生工程
   などの際の液体の上昇流によって当該イオン交換樹脂層
   が流動しないようにしたことを特徴とする上昇流再生に
   用いるイオン交換樹脂塔。