JPS5835740B2 - イオン交換樹脂塔の集水装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はイオン交換樹脂塔内におけるイオン交換樹脂充
填層の下方に設置される集水装置に関する。

従来、この種のイオン交換樹脂塔の集水装置として、イ
オン交換樹脂よりも比重の大きな粒子を数百ミリの層厚
に充填し、この中に有孔分岐管を埋設した所謂支持床型
集水装置と、集水板にスリット構造のストレーナ−を設
置したストリットストレーナ−型集水装置と、開口部を
有する集水板間に炉布を挾持固定した原布型集水装置と
が知られている。

ここでイオン交換樹脂塔の集水装置として、樹脂のリー
クが少ないこと、均等に集散水できること、機械的強度
が高いこと、酸、アルカリ等に対する化学安定性が高い
こと、死角が生じないこと等の特性が要求されている。

しかし、支持床型集水装置の場合、逆洗条件で通水量が
多過ぎると支持床が乱れ樹脂が支持床を通過して塔外に
流出しやすく、また支持床に使用する材料は比重が大き
いことが条件であるため通常無煙炭又は珪石が使用され
るがこれらは酸、アルカリに対する安定性が十分でなく
、さらに支持床の犬約子層部では死角が生じやすい。

スリットストレーナ−型集水装置の場合、ストレーナ−
の開口比を小さくすると順流のときストレーナ−付近の
樹脂層内の流速が非常に速くなり損失水頭が増大し、一
方開口比を大きくすると逆流時において流体の均等分散
性が低下する。

したがって均等に集散水することは困難である。

また原布型集水装置の場合、炉布面にイオノ交換樹脂等
の荷重が直接かかるため炉布が破損しやすく、この結果
破損部から樹脂が流出する事態が発生する。

このように従来の集水装置はそれぞれに固有の難点を有
しており、このためイオン交換樹脂塔の集水装置として
要求される特性を十分に備えた集水装置が要望されてい
た。

本発明は、この要望に応じてなされたものであって、樹
脂のリークがなく、均等に集散水することができるとと
もに機械的強度および化学安定性を高めることができ、
しかも死角が生じないイオン交換樹脂塔の集水装置を提
供するものである。

本発明は、多孔質材からなる上板、板面のほぼ全域にわ
たって開孔を有する中間板および板面のほぼ全域にわた
ってこの中間板よりも開孔率の小さい開孔を有する下板
とをイオン交換樹脂充填層側より順次積層固定したこと
を特徴とする。

以下、添付図面に基づいて本発明の実施例を詳細に説明
する。

第１図において、イオン交換樹脂塔は塔本体１０頂部に
形成された流体出入口２と底部に形成された流体出入口
３と集水装置４とを備え、集水装置４上にはイオン交換
樹脂５が充填されている。

集水装置４は、第２図に示すように上板４１と中間板４
２と下板４３とからなっている。

上板４１は第３図および第４図に示すように多孔質材か
らなる円盤体であって、例えば散気板又は濾過板として
市販されている合成樹脂型、陶器製、金属製等の空隙率
２５〜６０ｏ；ｂのイオン交換樹脂５を通過させない程
度の空孔径を有するものを使用することができる。

したがって上板４１の空孔径は、この上板４１上に充填
されるイオン交換樹脂の粒径に応じて決定されるべきで
あるが、はぼ２朋以下とすることが望ましい。

中間板４２は第５図および第６図に示すように帯状の開
孔部４２Ａが多数形成された円盤体であって、機械的強
度を損わない範囲内で開孔比を３０％以上とすることが
望ましい。

下板４３は第７図および第８図に示すようにほぼ板面全
域にわたり多数の流通孔４３Ａが形成された円盤体であ
る。

この流通孔４３Ａは上述した中間板４２の開孔部４２Ａ
に位置するようになっており、この円盤体の周縁部には
所定の間隔でボルトを嵌挿、するためのボルト孔４３Ｂ
が設けられている。

下板４３の開孔比は、前記中間板４２の開孔比よりも小
さいことが必要であるが、実用上は２φ以下とすること
が望ましく、孔径としては２朋以下とするここと望まし
い。

本発明における集水装置は、上板４１、中間板４２およ
び下板４３とを積層固定したものである。

各板を積層固定するためには、各板を酸、アルカリ等に
対し定安な接着剤で接着する方法、もしくは溶接によっ
て接合する方法等による固着方法、または各板をボルト
等によって締付固定する方法が採用される。

このようにして上板４１、中間板４２および下板４３が
積層固定された集水装置４は、塔本体１に設けられたフ
ランジ部６に下板４３の周縁部が位置するように配置さ
れ、フランジ部６に形成された孔および下板４３に形成
されたボルト孔４３Ａにボルトが嵌挿された後締付固定
されることによって塔本体１に取付けられる。

なお、中間板として、中間板４２の代りに第９図および
第１０図に示すように比較的孔径の大きい円孔が板面全
域にわたってほぼ等間隔で配置された円盤体（以下、中
間体４４という）を使用することができる。

この中間体４４の場合も、中間体４２同様に開孔比を３
０φ以上とすることが望ましい。

上記実施例において、塔本体１の形状は円筒型であるの
で、集水装置４を構成する上板４１、中間板４２および
下板４３としてそれぞれ円盤体を示したが、上板、中間
板および下板の形状は塔本体の形状に応じて選択される
。

したがって塔本体の横断面形状が正方形、矩形、多角形
であれば、集水装置を構成する各部材をもそれぞれ正方
形、矩形、多角形とすることができる。

次に本発明の集水装置の作用について説明する。

まず第１図において、流体が流体出入口３から流入し、
塔内を逆流して流体出入口２から排出される場合（樹脂
の逆洗操作）、流体は下板４３に達する。

下板４３は開孔比が小さく板面全域にわたって小孔径の
流通孔４３Ａが設げられているので、流体は塔全面に拡
がり、流通孔４３Ａからの吐出量はほぼ均一となって中
間板４２の開孔部４２Ａに流入する。

中間板４２の開孔比は、下板４３の開孔比よりも大きい
ので、上板４１と下板４３との間に均等な圧力差が生じ
、この結果、下板４３の流通孔４３Ａから吐出された流
体は均一化されながら分散する。

次いで上板４１に達した流体は多孔質材内で再分散され
、イオン交換樹脂５の充填層に達するときには塔全域に
わたってほぼ均等な流速となる。

次に第１図において、流体が流体出入口２から流入し、
イオン交換樹脂５の充填層および集水装置４を経て流体
出入口３から排出される場合（純水採水および再生剤注
入操作）、充填層から多孔質材からなる上板４１に達し
た流体は上板４１全面にわたってほぼ均一に流入し、中
間板４２に達する。

中間板４２内で均一な圧力差が生じ、この結果、流体１
は下板４３の流通孔４３Ａより均等な流量となって流体
出入口３から排出される。

以上のように本集水装置では均等に集散水することがで
き界面流速に変化がないので、イオン交換樹脂の流動化
を防止でき、また死角も生じない。

また上板４１は多孔質材からなっているので、支持床の
場合のような樹脂のリークがなく、機械的強度の高い材
質を用いることができるので破損による樹脂のリークも
防止でき、樹脂層内の流速が早くならないので損失水頭
の増加が少ない。

なお、一般的には損失水頭が少ないと、短絡流および水
流のもつ速度水頭の影響から偏流が生じ易いことは公知
の事実である。

しかし本集水装置は中間部に開孔比の大きな中間板４２
を介在させているので、上記のような偏流が防止される
。

したがって中間板４２の開孔比は上記のような偏流を防
止し、均等な集散水を行う点から３０多以上が望ましい
が、その上限は中間板４２の機械的強度の点から制約さ
れる。

次にイオン交換樹脂５、および通水時に生ずる樹脂層お
よび集水板（上板４１、中間板４２および下板４３）の
損失水頭による荷重は全て下板４３に集中する。

本集水装置において、上板４１および中間板４２も強度
の高い材質で形成することができるとともに特に下板４
３は開孔比が小さく、しかも各板は積層固定されている
ので集水装置自体の機械的強度が高い。

したがって下板４３の開孔比は機械的強度の点から又集
散水の点から２％以下がよいが、流体の圧力損失の点か
らその下限値は制約される。

さらに集水装置の各板は酸、アルカリ等に対する耐食性
の高い材質で製作することが容易であり、したがって集
水装置の耐食性を向上させることができる。

以上のように本発明によれば、樹脂のリークがなく、均
等に集散水することができるとともに機械的強度および
化学安定性を高めることができ、しかも死角が生じない
ので、安定した操作で効率的に処理することができ保守
も簡単である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の集水装置が設置されたイオン交換樹脂
塔の概略的構成図、第２図は集水装置の断面図、第３図
は上板の平面図、第４図は第３図のＡ−Ａ線による断面
図、第５図は中間板の平面図、第６図は第５図のＢ−Ｂ
線による断面図、第７図は下板の平面図、第８図は第７
図のＣ−Ｃ線による断面図、第９図は中間板の他の例を
示す平面図、第１０図は第９図のＤ−Ｄ線による断面図
である。 １・・・塔本体、２，３・・・流体出入口、４・・・集
水装置、５・・・イオン交換樹脂、４１・・・上板、４
２・・・中間板、４３・・・下板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イオン交換樹脂塔内におけるイオン交換樹脂充填層
   の下方に設置される集水装置であって、前記イオン交換
   樹脂充填層側より多孔質材からなる上板、板面のほぼ全
   域にわたって開孔を有する中間板および板面のほぼ全域
   にわたってこの中間板よりも開孔率の小さい開孔を有す
   る下板を順次積層固定したことを特徴とするイオン交換
   樹脂塔の集水装置。 ２ 前記上板、中間板および下板は接着又は溶接による
   方法で互いに固着したことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載のイオン交換樹脂塔の集水装置。 ３ 前記下板の開孔比は２優以下であって、下板の開孔
   部は前記中間板の開孔部と連通していることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項または第２項記載のイオン交換
   樹脂塔の集水装置。