JPS62121693A - 混床式イオン交換塔 - 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、改良された混床式イオン交換塔に関する。特
に十分な均一混合性を有し、且つ、高い混合速度を有す
る混床式イオン交換塔に関する。

［従来の技術］ 従来から、ＩＣなどの製造用洗浄用水２発電用ボイラー
用水などでは、特に入念に精製された純水が要求されて
いる。このため純水製造過程において、陽イオン交換樹
脂と陰イオン交換樹脂を混合した再生型混床式イオン交
換装置を用いる。この混床式イオン交換装置は、脱塩運
転を始める前、即ち、イオン交換樹脂の再生処理の後に
陰陽イオン交換樹脂を均一に混合するほど高い精製度の
脱塩水を得ることができる。

例えば、特開昭５７−５０５８８号公報に記載されてい
るように、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を一つ
の塔の中に充填した混床式イオン交換塔では、脱塩処理
（純水製造など）の前に樹脂をそれより高い水位に保っ
た水中で底部より空気を流通させ樹脂の流動、混合を行
なう。かかるイオン交換塔における樹脂の混合に際し、
樹脂流動完了後、塔内の水を抜水することによって混合
性は同士するが、抜水量に過不足があると、それぞれ樹
脂層への空気の混入、樹脂の再分離の不具合が生じる。

［発明が解決しようとする問題点］ 抜水され降下する塔内水位を検知する液面計を備え、抜
水操作の完了を検出して抜水弁を閉じる従来技術では、
液面の高速降下、液面振動のため精確な抜水後水位を設
定し難いことから、樹脂層への空気の混入をきらい静置
樹脂層より相当上部で抜水を完了させていた。本発明は
流動完了後の抜水法を改善することによって、ｓｌ脂の
高い均一混合性を発揮し、且つ抜水量の精確な計量を可
能とし、更に樹脂の逆洗分離工程での分離効果を高めよ
うとするものである。それにより、ｉ車な方法で均一混
合性を高め、経済的な混床式固定床イオン交換装置を提
供することができる。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、水の脱塩処理を行なう陽イオン交換樹脂と陰
イオン交換樹脂を充填した混床式固定床を有し； 脱塩処理に先立ち、静置イオン交換樹脂層界面より高い
水位となる水中に浸漬したイオン交換樹脂層に塔底部よ
り空気を一定時間通過させイオン交換樹脂を流動混合さ
せて、陽、陰陽イオン交換樹脂を均一混合したものであ
り； イオン交換樹脂層下の塔底部に通気配管と、抜水弁を有
する抜水配管を設け； 且つ、抜水配管は、水位検知器を付帯する計量槽へ導入
されており； 通気配管は付帯する排気配管を有し； 該排気配管は、イオン交換塔内の静置イオン交換樹脂高
さより高い位置に設けられ； 抜水口から通気口の間に、抜水すべきイオン交換樹脂層
中の水量より大きいスペースを有し；通気口と樹脂層底
板との間に、イオン交換樹脂容積の５％程度以上のスペ
ースを有し； 処理水排出口を通気口より下部に設け；通気によるイオ
ン交換樹脂流動中、イオン交換樹脂層の下の塔底部内の
水を所定量抜いておき；通気停止を排気配管の圧力逃が
し弁の開放により行なうことを特徴とする混床式固定床
イオン交換塔である。

流動化したイオン交換樹脂層からの抜本を所定量で停止
できるようにされており、抜水量を精確に制御できるも
のである。さらに９通気を停止。

樹脂層に掛かる空気圧力を急速に除き、樹脂層内からの
水の急速落下を可能にしたものである。

それによって高い均一混合性を得ることが出来る混床式
イオン交換塔を提供することができた。

［作用］ 本発明は９通気により流動化したイオン交換樹脂層を静
置させるに際して、イオン交換樹脂の流動化を行なって
いる最中に塔底部より計量槽へ所定量の水抜きを行なっ
ておくことにより１通気停止と同時に抜水に速やかに移
行することができ。

イオン交換樹脂層の水を塔底部へ、急速に且つ精確な抜
水量で抜水することを可能にするものである。ところで
、イオン交換樹脂を流動混合するに当っては、静置時の
イオン交換樹脂の高さの１０％程度に相当する高さまで
水を貯留しくイオン交換樹脂の上にある残留水位）；イ
オン交換樹脂の流動化を維持することが出来る。イオン
交換樹脂の流動完了後には、この残留水位に相当する塔
内水を高速で精確に抜水することによって樹脂の均一混
合を達成するものである。

然し乍ら、抜水量に過不足があると、夫れ夫れイオン交
換樹脂層への空気の混入や、イオン交換樹脂の再分離な
どの問題が生じる。高速抜本と精確な抜水機能を混床式
イオン交換塔に持たせるために１本発明では、イオン交
換樹脂層の下の塔底部に排気配管を有する通気配管を設
ける。抜水配管は、抜水量を計量する計量槽へ導入され
ている。

塔底部に導入きれている通気配管に付随する排気配管は
、混床式イオン交換塔内の静置イオン交換樹脂の高さよ
り高い位置に設置し、流動終了後の排気時に塔内水が、
漏出しないものとする。

亦２通気口は、抜水口よりも上部に残留水位以上の水位
を確保しうる位置に設置する。更に、処理水排出口を通
気口より下部に設置することを特徴としたものである。

流動完了後の抜水法を改善することによって。

イオン交換樹脂の高い均一混合性を確保し、更に、イオ
ン交換樹脂の逆洗浄分離工程での分離効果を高めた混床
式イオン交換塔である。

［実施例］ 次に９本発明の混床式イオン交換装置について、第１図
及び第２図ａ−ｅの具体例を参照して説明する。

なお具体的に説明するが９本発明は、その要旨を変えな
い限り次の実施例に限定されるものではない。

図において１本発明の混床式イオン交換塔１は、水の脱
塩処理を行なう陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を
充填した混床式固定床２を有し、処理すべき原水は、原
水供給配管１３により混床式イオン交換塔１の頂部より
供給され、脱塩処理された純水は、混床式イオン交換塔
１の底近くの処理水排出口１７から、処理水排出弁３を
通り、処理水排出管４より排出される。

混床式イオン交換塔１の底部には、抜水弁５を有する抜
水管６を備え、抜本管６は、水位検知器７を備えた計量
槽８に導入されており、計量槽８はドレン抜き管９を有
する。

脱塩処理に先立ち、静置イオン交換樹脂層界面より高い
水位となる水中に浸漬したイオン交換樹皇居に塔底部２
０より空気を、圧迫がし弁１０゜排気配管１１を備えた
通気管１２より吹き込む。

通気処理時に混床式イオン交換塔の底近くの通気口１６
より、吹き込まれた空気は、混床式イオン交換塔１の頂
部にある排気弁１４を備える排気管１５より排気される
。混床式イオン交換塔の底部には、抜水口１８がある。

なお、１９は、イオン交換塔内の残留水位設定配管であ
る。

空気を一定時間通過させイオン交換樹脂を流動混合させ
て、陽陰イオン交換樹脂を均一化する。

イオン交換樹脂層下の塔底部に通気配管１２，１６と、
抜水弁を有する抜水配管６を設け；且つ、抜水配管６は
、水位検知器７を付帯する計量槽８へ、導入されており
； 通気配管１２は付帯する排気配管１１を有し；該排気配
管１１は、イオン交換塔内の静置イオン交換樹脂高さよ
り高い位置に設けられている。

抜水開口１８から通気口１６の間に、抜水すべきイオン
交換樹脂層中の水量より大きいスペースを有し；通気口
１６と樹脂層底板２０との間に、イオン交換樹脂容積の
５％程度以上のスペースを有している。

処理水排出口１７は通気口１６より、下部に設け１通気
によるイオン交換樹脂流動中、イオン交換樹脂層２の下
の塔底部内の水を所定量抜いておき１通気停止を排気配
管１１の圧力逃がし弁１０の開放により行なう。

次に、第２図ａ　−ｅを基に本発明を説明する。

分離、再生の済んだイオン交換樹脂を混床式イオン交換
塔内に充填した後に、塔内でイオン交換樹脂が十分展開
できるように、充填樹脂層よりも上部まで水を張り、残
留水位設定管１９を用いて。

一定の高きの残留水位を確保する。イオン交換樹脂の充
填された塔内の樹脂層に対して１通気配管１２より２通
気口１６を通して空気を供給する（第２図ａ）。通気量
は９時間当り樹脂容量の５０〜１００倍の量が適する。

通気時間は１５分程度である。通気を行なっている間に
、抜水弁５を開き、樹脂層の下の塔底部（樹脂層底板２
０の下部）の水を抜く（第２図ｂ）。抜かれた水は計量
槽８に貯留され、所定水位に達した時点で、水位検知器
７により検知され、その信号により抜水弁５が閉しられ
る（第２図Ｃ）。この時２通気が抜水配管６を経て漏洩
しないように、搭底部水位が抜本口１８より高く維持さ
れるように、塔底部のスペースを定める。

なお、抜水弁５より抜水する速度は、抜本が通気期間中
に完了する限り制約はない。亦、混床式イオン交換塔の
底部の水を抜いても通気が継続する限り樹脂層の水が塔
底部へ落下することはない。計量槽８に備えたドレン抜
き配管９は、流入流量に比へて、１イオンサイクル後ま
でに排出を完了する程度の微／Ｊ％流出速度とする。数
分及至寸−数分かけてゆっくり抜かれた水は、計ＪＩＦ
ｆ８で精確に計るために、塔底部の空間は１通気停止後
の樹脂層からの抜水量を精確に定めることが出来る。即
ち、流動操作の停止に当り９通気停止と同時に圧力逃が
し弁１０を解放する。すると、同時に塔底部にあった空
気は通気口１６から排気配管１工を経て、大気中へ排気
されるとともに塔底部へ樹脂層内の水が高速で落下して
くる（第２図ｄ）。急速に上昇する塔底部の水位が通気
口１６に達すると、それまで排気が続いていた排気配管
１２は水封され１通気口１６より上部の塔底部に空気を
残したままイオン交換樹脂層からの抜本が完了する（第
２図ｅ）。

塔底部の抜水完了水位より水封水位までの空間スペース
容積を、残留水位相当の水量より若干少なく設定するこ
とによって、静置時の樹脂界面より若干上に水面がくる
ように、イオン交換樹脂の混合操作が完了されることが
出来る。

このとき、塔底部の上部に残留した空気は２次の脱塩処
理工程においての原水供給配管１３から処理水排出管４
への通水処理では外部に漏出しない。従って、この残留
空気は、更に１次の混床式イオン交換樹脂の逆洗浄分離
工程（樹脂の再生処理のための前処理工程）において、
イオン交換樹脂の分離のための上向き水流に伴い、イオ
ン交換樹脂粒子群に強い剪断力を与える効果をも有する
。

次に２本発明によるイオン交換樹脂に充填方法と従来技
術によるものを比較した結果を、第３図ａ　−ｃにより
示す。

陽、陰イオン交換樹脂にＤｕｏｌｉｔｅ　Ｃ−２０；強
酸性陽イオン交換樹脂（比重；Ｌ３２）及びＤｕｏｌｉ
ｔｅ　Ａ−１０１Ｄ；強塩基性陰イオン交換樹脂（比重
；１．１０＞を用い、混合条件として、残留水位１００
ｍｍ、空気流量５０倍／時間９通気時間；１５分で流動
混合を行なった結果を第３図ａ　−ｃに示す（流動混合
の結果の両イオンの存在率分布により示す、即ち。

陽イオン交換樹脂Ａ１０１Ｄと陰イオン交換樹脂Ｃ−２
０の存在率を打点部分と空部分で示す）。

第３図ａはイオン交換樹脂を流動後装置したのみのもの
（抜水なし）であり、第３図すはイオン交換樹脂流動停
止後抜本配管より抜水したもの（特開昭５７−５０５８
８号の方法）であり、第３図Ｃは本発明によるもので、
イオン交換樹脂流動中に塔底部の水を抜水しておき、流
動停止後自然抜水したものである。夫れ去れ縦方向に樹
脂の高さを取り、横に樹脂の存在率を示す。イオン交換
樹脂の各高さに対する存在率は、樹脂層中の水を抜きサ
ンプリングした樹脂を比重液（比重；１゜２ＯＮａＣＩ
水溶液）で分離後、測定した容積比率で表わす。空気流
量は充填きれたイオン交換樹脂容積に対する時間当りの
倍率で表わした。これにより１本発明は、第３図すの結
果と同等以上の良好な混合状態が得られていることがわ
かる。

［発明の効果］ 本発明による混床式イオン交換塔は１次のような技術的
効果があった。

第１に、イオン交換樹脂の流動混合後の混床式イオン交
換塔内の樹脂層の２種のイオン交換樹脂の存在率を見る
と、特開昭５７−５０５８８号のもの（第３図ｂ）及び
本発明による均一混合性（第３図Ｃ）は、流動混合後、
抜水を行なわず静置した場合（第３図ａ）に比べ、著し
く向上している。

第２に、精確な抜水量で行なうために、抜水操作ごとに
生じる混合操作終了後の塔内水位のバラツキを１０ｍｍ
程度以下に抑えることが出来た。

第３に、副次的な効果が得られる。即ち、脱塩処理終了
後のイオン交換樹脂の逆洗分離は、一般的に樹脂層の膨
張率が約５０％程度になるように上向き流を通水するこ
とによって行なわれるが。

操作の始めのみに、静止樹脂層を完全に流動化するのに
、上記の数倍の高速流を必要とする。本発明では、樹脂
の混合過程で塔底部に残留していた空気が、逆洗分離の
だめの上向き流に伴って樹脂層に侵入するために、イオ
ン交換樹脂層に強い剪断力を与え、静止樹脂の流動化を
著しく促進することが出来る。このため、樹脂の逆洗分
離操作当初において、高速の上向き流による静止樹脂に
対Ｖる流動化を行なう必要がなく、樹脂層を５０％程度
膨張させる上向き流のみでイオン交換樹脂の逆洗分離洗
浄を十分達成することを可能にした。

なお、イオン交換樹脂の容積の５％程度以上の残留空気
量により、静止樹脂層に対して、有効な剪断力を与える
ことが出来ることが分かった。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明の混床式イオン交換塔を示す概略断面
の説明図である。 第２図は２本発明によるイオン交換樹脂の均一混合を形
成する方法を示す説明図であり、第２図ａは１本発明に
よる通気による樹脂層の流動化の工程を示し、第２図す
は本発明による樹脂層の下部の塔内よりの接木工程を示
し、第２図Ｃけ、抜水が計量槽と検知器により停止され
る工程を示し、第２図ｄは、抜水終了後１通気を停止し
、同時に排気弁を開け、イオン交換樹脂層から急速に水
が落下する工程を示し、第２図ｅは、塔内下部のイオン
交換樹脂層の下の空間スペースにおいて水位が急速に挙
がり１通気口に達して停止し、塔内底部、樹脂層の下に
空気が残留したことを示す。　第３図ａ　−Ｃは１本発
明の混床式イオン交換塔内のイオン交換樹脂の混合操作
の種類による充填層の混合状態の差をイオン交換＃ｌ脂
の存在率によって示す。 第３図ａは、イオン交換樹脂を流動後装置したのみのも
の（抜水なし）であり、第３図すは、イ＝１５− オン交換樹脂流動抜水配管より抜水したもの（特開昭５
７−５０５８８号の方法）であり、第３図Ｃは２本発明
によるものであり、イオン交換樹脂流動中に抜水、流動
後１８秒で自然抜水したものである。 ［主要部分の符号の説明コ １　、、、、混床式イオン交換塔 ２、、、、イオン交換樹脂 ３　、、、、処理水排出弁 ４　、、、、処理水排出配管 ５　、、、、抜水弁 ６　、、、、排気配管 ７、、、、水位検知器 ８、、、、計量槽 ９　、、、、ドレン抜き配管 １０、、、、圧迫がし弁 １１　、、、、排気配管 １２、、、、通気配管 １３、、、、原水供給配管 １４、、、、排気弁 １５１１、排気配管 １６、、、、通気口 １７、、、、処理水排出口 １８、、、抜水口 １９、、、、残留水位設定配管

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水の脱塩処理を行なう陽イオン交換樹脂と陰イオ
   ン交換樹脂を充填した混床式固定床を有し；脱塩処理に
   先立ち、静置イオン交換樹脂層界面より高い水位となる
   水中に浸漬したイオン交換樹脂層に塔底部より空気を一
   定時間通過させイオン交換樹脂を流動混合させて、陽陰
   イオン交換樹脂を均一化したものであり； イオン交換樹脂層下の塔底部に通気配管と、抜水弁を有
   する抜水配管を設け； 且つ、抜水配管は、水位検知器を付帯する計量槽へ導入
   されており； 通気配管は付帯する排気配管を有し； 該排気配管は、イオン交換塔内の静置イオン交換樹脂高
   さより高い位置に設けられ； 抜水口から通気口の間に、抜水すべきイオン交換樹脂層
   中の水量より大きいスペースを有し；通気口と樹脂層底
   板との間に、樹脂容積の５％程度以上のスペースを有し
   ； 処理水排出口を通気口より下部に設け； 通気による樹脂流動中、イオン交換樹脂層の下の塔底部
   内の水を所定量抜いておき； 通気停止を排気配管の圧力逃がし弁の開放により行なう
   ことを特徴とする混床式固定床イオン交換塔。