KR101277126B1

KR101277126B1 - 이온 교환 장치의 운전 방법 및 이온 교환 장치

Info

Publication number: KR101277126B1
Application number: KR1020117004051A
Authority: KR
Inventors: 마사아키 히라오; 사부로 나카무라; 신이치로 테시마; 하지메 아베; 아츠시 칸; 히로시 호소카와
Original assignee: 미우라고교 가부시키카이샤
Priority date: 2010-05-10
Filing date: 2010-05-10
Publication date: 2013-06-20
Also published as: CN102325728A; JP4766459B1; WO2011141953A1; CN102325728B; US20110272360A1; JPWO2011141953A1; KR20110128780A; US8845904B2

Abstract

스플릿ㆍ플로우 재생의 문제점을 해소하고, 보다 많은 채수량을 얻을 수 있는 이온 교환 장치의 운전 방법을 제공한다. 본 발명의 운전 방법에 있어서의 재생 프로세스는 제 1 재생 프로세스, 및 제 1 재생 프로세스 종료 후에 행하여지는 제 2 재생 프로세스를 포함한다. 제 1 재생 프로세스에서는 재생제(5)를 이온 교환 수지 베드의 정상부(8)로 배액하면서 이온 교환 수지 베드 저부(9)에서 집액함으로써 재생제(5)의 하강류를 생성해서 이온 교환 수지 베드(2)의 전체를 재생시킨다. 제 2 재생 프로세스에서는 재생제(5)를 이온 교환 수지 베드의 저부(10)로 배액하면서 이온 교환 수지 베드의 중간부(11)에서 집액함으로써 재생제(5)의 상승류를 생성해서 이온 교환 수지 베드(2)의 일부를 재생시킨다. 제 2 재생 프로세스의 집액이 행하여지는 중간부(11)의 위치는 이온 교환 수지 베드(2)의 저부를 기점으로 해서 적어도 100㎜의 깊이로 설정된다.

Description

이온 교환 장치의 운전 방법 및 이온 교환 장치{METHOD FOR OPERATING ION EXCHANGE EQUIPMENT AND ION EXCHANGE EQUIPMENT}

본 발명은 이온 교환 장치의 운전 방법 및 이온 교환 장치에 관한 것이다.

일반적인 이온 교환 장치인 경수 연화 장치는 구조가 심플하다고 하는 이유로 병류 재생을 채용하고 있는 것이 많다. 그러나, 병류 재생은 수처리 프로세스(수연화 프로세스)에서의 경도 리크 레벨이 비교적 높기 때문에 처리수를 사용하는 보일러 등의 기기로 스케일 장해가 일어나기 쉽다. 이 때문에, 고순도의 처리수를 얻기 위해 재생 레벨(이온 교환 수지 1리터당의 재생제 사용량)을 높게 설정할 필요가 있다.

향류 재생은 병류 재생에 비해서 경도 리크 레벨이 낮기 때문에 처리수의 순도 저하의 과제를 해소할 수 있다. 그러나, 재생 프로세스중에 유동하지 않도록 이온 교환 수지 베드(resin bed)를 유지하기 위해 각종 복잡한 기술을 필요로 한다.

이에 대하여, 특허문헌1,2에 개시된 스플릿ㆍ플로우 재생은 병류 재생 및 향류 재생의 과제를 동시에 해결할 수 있다. 즉, 재생 레벨을 낮게 억제해도 고순도의 처리수를 실용적인 채수량(採水量)의 범위에서 얻을 수 있는 메리트를 갖고 있다.

WO07/23796호 공보 일본 특허 공개 2008-55392호 공보

본 발명자들은 병류 재생 및 향류 재생의 과제를 해결하기 위해 스플릿ㆍ플로우 재생 타입의 경수 연화 장치를 개발해 왔다. 그래서, 개발 과정에 있어서 스플릿ㆍ플로우 재생의 새로운 과제를 발견하기에 이르렀다.

새로운 과제는 경수 연화 장치의 대형화에 따라 수지 저장조의 내경을 크게 했을 경우에 일어난다. 즉, 이온 교환 수지 베드의 직경(Z)에 대한 깊이(D1)의 비율을 작게 해 가면, 기대의 채수량을 얻을 수 없다고 하는 현상이 보여진다. 이 현상은 비율D1/Z을 작게 해서 어느 정도 현저해진다.

본 발명자들은 그 원인을 추구한 결과 다음 지견을 얻기에 이르렀다. 스플릿ㆍ플로우 재생에 있어서의 재생제의 흐름은 도 22의 화살표와 같이 형성된다. 그 결과, 이온 교환 수지 베드(50)의 중간 집액부(51)의 높이 부근, 또한 중간 집액부(51)로부터 직경 방향으로 떨어진 부분에 있어서 재생이 불충분해지는 재생 불량 부분(52)이 존재한다. 즉, 이 재생 불량 부분(52)이 채수량의 저하를 초래하는 원인으로 되어 있다(제 1 지견).

종래의 재생 방법(병류 재생, 향류 재생 및 스플릿ㆍ플로우 재생)은 이온 교환 수지 베드 전체의 재생을 1회의 프로세스로 행한다고 하는 기술 상식에 의거하는 것이다. 본 발명자들은 제 1 지견에 의거해서 연구를 진척시킨 결과, 종래 기술 상식을 깨서 스플릿ㆍ플로우 재생의 메리트를 계승하면서 상기 새로운 과제를 해결해서 채수량을 증가할 수 있는 신규 또한 유용한 재생 프로세스를 완성하기에 이르렀다. 즉, 신규 재생 프로세스는 병류 재생 및 부분 향류 재생을 이 순으로 스위칭해서 재생을 2회의 프로세스로 행한다. 부분 향류 재생에서는 이온 교환 수지 베드의 중간부로부터 하방의 부분을 향류로 재생한다.

본 발명자들은 신규 재생 프로세스에 대해서 부분 향류 재생의 목적은 수처리 프로세스에 있어서의 경도 리크의 방지라고 하는 관점으로부터 더욱 연구를 진척시켰다. 그 결과, 충분히 재생할 필요가 있는 것은 한정된 이온 교환 수지 베드의 영역(이하, "경도 리크 방지 베드"라 칭함)인 것을 밝혀냈다. 그리고, 지금까지의 경험 및 추가의 실험으로부터 경도 리크 방지 베드의 깊이는 1OO㎜이면 좋고, 적어도 이 한정된 영역을 소정의 재생 레벨로 재생하면 경도 리크를 방지할 수 있다는 것을 해명했다(제 2 지견).

더해서, 제 2 지견에 의거해서 부분 향류 재생에서 이용되는 재생제량의 비율을 제한하여 병류 재생에서 이용되는 재생제량의 비율을 많게 하면 채수량이 증가하는 것도 밝혀졌다(제 3 지견). 이상의 지견은 강산성 양이온 교환 수지 비즈를 이용하는 경수 연화 장치 이외의 이온 교환 장치에도 적용할 수 있다고 생각된다.

본 발명의 목적은 다음 3개의 요구 항목을 동시에 달성하는 것이다.

(1) 향류 재생 및 스플릿ㆍ플로우 재생과 동등한 처리수의 순도를 얻는다.

(2) 재생 레벨을 억제하면서 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 많은 채수량을 얻는다.

(3) 이온 교환 수지 베드의 직경에 대한 깊이의 비율을 작게 해도 실용적인 채수량을 얻는다.

상기 목적을 달성하는 제 1 발명은 깊이(D1)를 갖는 이온 교환 수지 베드에 대하여 원수(原水)를 하강류로 통과시켜서 처리수를 제조하는 수처리 프로세스, 및 이온 교환 수지 베드에 대하여 재생제를 통과시키는 재생 프로세스를 포함하는 이온 교환 장치의 운전 방법이며, 이온 교환 수지 베드는 동일종의 이온 교환 수지 비즈로 이루어지며; 재생 프로세스는 제 1 재생 프로세스 및 상기 제 1 재생 프로세스 종료 후에 행하여지는 제 2 재생 프로세스를 포함하며; 제 1 재생 프로세스는 재생제를 이온 교환 수지 베드의 정상부로 배액하면서 이온 교환 수지 베드의 저부에서 집액함으로써 재생제의 하강류를 생성해서 이온 교환 수지 베드의 전체를 재생시키는 프로세스이고; 제 2 재생 프로세스는 재생제를 이온 교환 수지 베드의 저부로 배액하면서 이온 교환 수지 베드의 중간부에서 집액함으로써 재생제의 상승류를 생성해서 이온 교환 수지 베드의 일부를 재생시키는 프로세스인 이온 교환 장치의 운전 방법이다.

제 1 발명에 의하면, 향류 재생 및 스플릿ㆍ플로우 재생과 동등한 처리수의 순도를 얻을 수 있다. 동시에, 재생 레벨을 억제하면서 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 많은 채수량을 얻을 수 있다. 게다가, 이온 교환 수지 베드의 직경에 대한 깊이의 비율을 작게 해도 실용적인 채수량을 얻을 수 있다.

제 2 발명은, 제 1 발명에 있어서, 제 2 재생 프로세스는 재생제를 이온 교환 수지 베드의 저부로 배액하면서 이온 교환 수지 베드의 중간부에서 집액함으로써 재생제의 상승류를 생성해서 이온 교환 수지 베드의 일부를 재생시킴과 아울러 재생제를 이온 교환 수지 베드의 정상부로 배액하면서 이온 교환 수지 베드의 중간부에서 집액함으로써 재생제의 하강류를 생성해서 이온 교환 수지 베드의 다른 부를 재생시키는 이온 교환 장치의 운전 방법이다.

제 2 발명에 의하면, 제 1 발명의 효과에 더해, 스플릿ㆍ플로우 재생의 기술을 그대로 이용할 수 있다.

제 3 발명은, 제 1 발명 또는 제 2 발명에 있어서, 이온 교환 장치는 경수 연화 장치이며; 이온 교환 수지 베드는 강산성 양이온 교환 수지 비즈로 이루어지며; 깊이(D1)가 300~150O㎜인 이온 교환 수지 베드에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 100㎜인 경도 리크 방지 베드가 설정되어 있으며; 제 2 재생 프로세스는 경도 리크 방지 베드에 대한 재생 레벨(R2)이 1.0~6.0eq/L―R이 되는 재생제량(U2)을 경도 리크 방지 베드에 통과시키는 프로세스이고; 재생 레벨(R2)은 제 2 재생 프로세스 후의 수처리 프로세스에 있어서 경도 리크 방지 베드에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조가능한 레벨인 이온 교환 장치의 운전 방법이다.

제 3 발명에 의하면, 제 1 발명 또는 제 2 발명의 효과에 더해, 경도 리크 방지 베드에 있어서 필요 이상의 재생제를 소비하는 것을 억제할 수 있다.

제 4 발명은, 제 3 발명에 있어서, 제 2 재생 프로세스에 있어서의 집액 위치의 깊이(D3)는 이온 교환 수지 베드의 저부를 기점으로 해서 D2~O.8×D1으로 설정되는 이온 교환 장치의 운전 방법이다.

제 4 발명에 의하면, 제 3 발명의 효과에 더해, 제 1 재생 프로세스에서의 재생완료의 이온 교환 수지 베드에 있어서 제 2 재생 프로세스에서의 경도 리크 방지 베드로부터 이탈한 경도 성분의 재흡착에 의한 오염량을 감소할 수 있다.

제 5 발명은, 제 1 발명 또는 제 2 발명에 있어서, 이온 교환 장치는 경수 연화 장치이며; 이온 교환 수지 베드는 강산성 양이온 교환 수지 비즈로 이루어지며; 제 1 재생 프로세스 후에 원수를 이온 교환 수지 베드의 정상부로 배액하면서 이온 교환 수지 베드의 저부에서 집액함으로써 원수의 하강류를 생성해서 도입된 재생제를 압출하는 제 1 압출 프로세스를 행하고; 제 2 재생 프로세스 후에 원수를 이온 교환 수지 베드의 저부로 배액하면서 이온 교환 수지 베드의 중간부에서 집액함으로써 원수의 상승류를 생성해서 도입된 재생제를 압출하는 제 2 압출 프로세스를 행하는 이온 교환 장치의 운전 방법이다.

제 5 발명에 의하면, 제 1 발명 또는 제 2 발명의 효과에 더해, 압출 프로세스에 원수를 사용하므로 처리수의 저류 탱크 및 송수 펌프가 불필요해지는 외에, 경수 연화 장치 유로를 스위칭하는 프로세스 제어 밸브의 구조를 간소화할 수 있다. 또한, 압출 프로세스를 제 1 재생 프로세스 후와 제 2 재생 프로세스 후에 각각 행하므로 제 1 재생 프로세스 시에 이온 교환 수지 베드로부터의 이탈한 경도 성분을 계외로 확실히 배출할 수 있다. 더욱이, 제 1 재생 프로세스에서 배액된 재생제를 이온 교환 수지 베드의 말단까지 통과시킴으로써 재생의 효율을 높일 수 있다.

제 6 발명은, 제 5 발명에 있어서, 깊이(D1)가 300~1500㎜인 상기 이온 교환 수지 베드에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 10O㎜인 경도 리크 방지 베드가 설정되어 있으며; 제 2 압출 프로세스는 전기 전도율(K)이 15OOμS/cm이하, 또한 전체 경도(H)가 5OO㎎CaCO₃/L이하인 원수를 이용하고; 경도 리크 방지 베드에 대하여 압출량(N)이 O.4~2.5BV(Bed Volume), 또한 압출 선속도(V2)가 0.7~2m/h로 설정되는 이온 교환 장치의 운전 방법이다.

제 6 발명에 의하면, 제 5 발명의 효과에 더해, 이온 교환 수지 베드의 저부로부터 원수를 이용해서 압출을 행해도 경도 리크 방지 베드의 오염이 억제되므로 순도가 높은 처리수를 제조할 수 있다.

제 7 발명은 동일종의 이온 교환 수지 비즈로 이루어지고, 깊이(D1)를 갖는 이온 교환 수지 베드; 이온 교환 수지 베드의 정상부에 제공된 제 1 배액부; 이온 교환 수지 베드의 저부에 제공된 제 2 배액부; 이온 교환 수지 베드의 저부에 제공된 제 1 집액부; 이온 교환 수지 베드의 중간부에 제공된 제 2 집액부; 원수를 제 1 배액부로 배액하면서 제 1 집액부에서 집액함으로써 원수의 하강류를 생성해서 처리수를 제조하는 수처리 프로세스의 물의 흐름; 재생제를 제 1 배액부로 배액하면서 제 1 집액부에서 집액함으로써 재생제의 하강류를 생성해서 이온 교환 수지 베드의 전체를 재생시키는 제 1 재생 프로세스의 재생제의 흐름; 및 재생제를 제 2 배액부로 배액하면서 제 2 집액부에서 집액함으로써 재생제의 상승류를 생성해서 이온 교환 수지 베드의 일부를 재생시키는 제 2 재생 프로세스의 재생제의 흐름을 스위칭가능한 밸브 수단; 및 밸브 수단을 제어함으로써 수처리 프로세스, 제 1 재생 프로세스 및 제 2 재생 프로세스를 순서대로 스위칭하는 제어 수단을 구비하는 이온 교환 장치이다.

제 7 발명에 의하면, 향류 재생 및 스플릿ㆍ플로우 재생과 동등한 처리수의 순도를 얻을 수 있다. 동시에, 재생 레벨을 억제하면서 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 많은 채수량을 얻을 수 있다. 게다가, 이온 교환 수지 베드의 직경에 대한 깊이의 비율을 작게 해도 실용적인 채수량을 얻을 수 있다.

제 8 발명은, 제 7 발명에 있어서, 제 2 재생 프로세스의 재생제의 흐름은 재생제를 제 2 배액부로 배액하면서 제 2 집액부에서 집액함으로써 재생제의 상승류를 생성해서 이온 교환 수지 베드의 일부를 재생시킴과 아울러 제 1 배액부로 배액하면서 제 2 집액부에서 집액함으로써 재생제의 하강류를 생성해서 이온 교환 수지 베드의 다른 부를 재생시키는 흐름인 이온 교환 장치이다.

제 8 발명에 의하면, 제 7 발명의 효과에 더해, 스플릿ㆍ플로우 재생의 기술을 그대로 이용할 수 있다.

더욱이, 제 9 발명은, 제 7 발명 또는 제 8 발명에 있어서, 이온 교환 장치는 경수 연화 장치이며; 이온 교환 수지 베드는 강산성 양이온 교환 수지 비즈로 이루어지며; 깊이(D1)가 300~150O㎜인 이온 교환 수지 베드에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 10O㎜인 경도 리크 방지 베드가 설정되어 있으며; 제 2 재생 프로세스는 경도 리크 방지 베드에 대한 재생 레벨(R2)이 1.0~6.0eq/L-R이 되는 재생제량(U2)을 경도 리크 방지 베드에 통과시키는 프로세스이고; 재생 레벨(R2)은 제 2 재생 프로세스 후의 수처리 프로세스에 있어서 경도 리크 방지 베드에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L 이하의 연수를 제조가능한 레벨인 이온 교환 장치이다.

제 9 발명에 의하면, 제 7 발명 또는 제 8 발명의 효과에 더해, 경도 리크 방지 베드에 있어서 필요 이상의 재생제를 소비하는 것을 억제할 수 있다.

본 발명에 의하면, 향류 재생 및 스플릿ㆍ플로우 재생과 동등한 처리수의 순도를 얻을 수 있다. 동시에, 재생 레벨을 억제하면서 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 많은 채수량을 얻을 수 있다. 게다가, 이온 교환 수지 베드의 직경에 대한 깊이의 비율을 작게 해도 실용적인 채수량을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 운전 방법인 있어서의 기본 프로세스를 나타낸다.
도 2는 재생 프로세스의 차이에 의한 이온 교환 수지 베드의 재생 상태를 나타낸다.
도 3은 이온 교환 수지 베드 깊이(D1), 경도 리크 방지 베드 깊이(D2) 및 중간 집액 위치 깊이(D3)의 관계를 나타낸다.
도 4는 제 2 압출 프로세스에 있어서의 재생 선속도(V1) 및 압출량(N)의 적정 범위를 나타낸다.
도 5는 다른 실시형태에 있어서의 기본 프로세스를 나타낸다.
도 6은 실시예1에 의한 경수 연화 장치의 전체 구성을 나타낸다.
도 7은 실시예1에 의한 수지 저장조의 종단면의 구성을 나타낸다.
도 8은 제어 수단에 의해 실행되는 프로세스의 플로우차트를 나타낸다.
도 9는 재생 프로세스 및 압출 프로세스의 상세한 플로우차트를 나타낸다.
도 10은 각 프로세스에 있어서의 밸브 수단의 개폐 상태를 나타낸다.
도 11은 각 프로세스에 있어서의 유체의 흐름을 나타낸다.
도 12는 재생 프로세스에 있어서의 재생제의 배분을 나타낸다.
도 13은 재생 프로세스에 있어서의 재생제의 배분 비율을 나타낸다.
도 14는 실험예1에 있어서의 경수 연화 장치의 파과 곡선을 나타낸다.
도 15는 실험예1에 있어서의 경수 연화 장치의 관류 교환 용량 및 평균 경도 리크량을 나타낸다.
도 16은 실험예2에 있어서의 경수 연화 장치의 파과 곡선을 나타낸다.
도 17은 실험예2에 있어서의 경수 연화 장치의 관류 교환 용량 및 평균 경도 리크량을 나타낸다.
도 18은 실시예2에 의한 수지 저장조의 종단면의 구성을 나타낸다.
도 19는 각 프로세스에 있어서의 유체의 흐름을 나타낸다.
도 20은 실험예3에 있어서의 경수 연화 장치의 파과 곡선을 나타낸다.
도 21은 실험예3에 있어서의 경수 연화 장치의 관류 교환 용량 및 평균 경도 리크량을 나타낸다.
도 22는 종래의 스플릿ㆍ플로우 재생 프로세스의 재생제의 흐름을 나타낸다.

<이온 교환 장치의 운전 방법의 실시형태1>

실시형태1에 의한 이온 교환 장치(1)의 운전 방법에 대해서 상술한다. 도 1은 본 운전 방법에 있어서의 기본 프로세스를 나타내고 있다. 기본 프로세스는 소정 깊이를 갖는 이온 교환 수지 베드(2)에 대하여 원수(3)를 하강류로 통과시켜서 처리수(4)를 제조하는 수처리 프로세스, 및 이온 교환 수지 베드(2)에 대하여 재생제(5)를 통과시키는 재생 프로세스를 포함하고 있다. 수처리 프로세스에서는 원수(3)를 이온 교환 수지 베드(2)의 정상부에 제공된 제 1 배액부(8)로 배액하면서 처리수(4)를 이온 교환 수지 베드(2)의 저부에 제공된 제 1 집액부(9)에서 집액한다.

이온 교환 수지 베드(2)는 동일종의 이온 교환 수지 비즈로 이루어진다. 동일종은 개개의 수지 비즈의 모체 조성, 및 관능기가 동일한 것을 의미한다. 이온 교환 수지 비즈는 양이온 교환 수지 비즈 및 음이온 교환 수지 비즈 중 어느 하나를 선택할 수 있다.

재생 프로세스는 제 1 재생 프로세스, 및 제 1 재생 프로세스 종료 후에 행하여지는 제 2 재생 프로세스를 포함하고 있다. 제 1 재생 프로세스는 이온 교환 수지 베드(2)의 전체를 재생시키는 "병류 재생 프로세스"이다. 제 1 재생 프로세스에서는 재생제(5)를 이온 교환 수지 베드(2)의 정상부에 제공된 제 1 배액부(8)로 배액하면서 이온 교환 수지 베드(2)의 저부에 제공된 제 1 집액부(9)에서 집액함으로써 재생제(5)의 하강류를 생성한다. 한편, 제 2 재생 프로세스는 이온 교환 수지 베드(2)의 일부를 재생시키는 "부분 향류 재생 프로세스"이다. 제 2 재생 프로세스에서는 재생제(5)를 이온 교환 수지 베드(2)의 저부에 제공된 제 2 배액부(10)로 배액하면서 이온 교환 수지 베드(2)의 중간부에 제공된 제 2 집액부(11)에서 집액함으로써 재생제(5)의 상승류를 생성한다.

본 운전 방법에 의하면, 제 1 재생 프로세스(병류 재생 프로세스)에서는 이온 교환 수지 베드(2)의 전체가 재생된다. 한편, 제 2 재생 프로세스(부분 향류 재생 프로세스)에서는 중간 집액 위치로부터 하방의 이온 교환 수지 베드(이하, "하측 부분 수지 베드"라 칭함)이 재생된다. 중간 집액 위치는 제 2 집액부(11)에 형성되는 유출 구멍 중 가장 하측의 구멍의 하단에서 정의한다.

병류 재생 프로세스 및 부분 향류 재생 프로세스는 모두 개별로 공지이지만, 본 운전 방법에서는 이들의 프로세스를 연속해서 실행하는 것에 특징을 갖고 있다. 즉, 병류 재생 프로세스를 제 1 재생 프로세스로서 실행하고, 제 1 재생 프로세스 종료 후에 부분 향류 재생 프로세스를 제 2 재생 프로세스로서 실행한다. 환언하면, 본 운전 방법은 종래 행하여진 일단의 재생 프로세스를 이단의 재생 프로세스로 개량한 것이다. 이것을 도시한 것이 도 1이다.

전술과 같이, 공지의 병류 재생, 향류 재생 및 스플릿ㆍ플로우 재생은 기본적으로 1회의 재생 프로세스로 이온 교환 수지 베드(2)의 전체를 재생시키는 기술 상식(또는 발상)에 의거하고 있다. 종래의 재생 방법으로부터 다른 재생 방법으로의 전환은 재생 프로세스에 요하는 시간이 길어지거나, 유로 스위칭의 밸브 기구가 복잡화하거나 하는 것이 예상되므로 통상은 생각될 수 없다. 그래서, 스플릿ㆍ플로우 재생이 병류 재생 및 향류 재생의 과제를 해결하고 있다고 하는 것으로 하면 기술 상식을 타파하는 동기 부여는 지금까지는 없었다고 말할 수 있다. 그러나, 전술과 같이, 본 발명자들은 스플릿ㆍ플로우 재생에 있어서 새로운 과제를 찾아냈다. 그래서, 이 새로운 과제는 상기 제 1 지견에 의거해서 기술 상식을 타파하여 본 운전 방법의 특징인 이단의 재생 프로세스에 의해 해결되었다.

일단 및 이단의 재생 프로세스의 차이에 대해서 도 2에 의거해서 이하에 설명한다. 도 2는 경수 연화 장치에 있어서의 이온 교환 수지 베드(2)의 재생 상태를 정성적, 또한 모식적으로 나타낸 것이다. 지면의 상방은 이온 교환 수지 베드(2)의 정상부측이며, 지면의 하방은 이온 교환 수지 베드(2)의 저부측이다. 도 2중에서, 해칭을 실시하고 있는 영역은 미재생의 Ca형 양이온 교환 수지 비즈의 분포를 나타낸다. 한편, 해칭을 실시하지 않고 있는 영역은 재생완료의 Na형 양이온 교환 수지 비즈의 분포를 나타낸다. 종래의 병류 재생 및 스플릿ㆍ플로우 재생에 있어서의 Ca형 양이온 교환 수지 비즈의 분포는 각각 도 2(a) 및 도 2(b)에 나타냈다. 특히, 스플릿ㆍ플로우 재생에 있어서는 도 22의 재생 불량 부분(52)의 존재에 의해 Ca형 양이온 교환 수지 비즈가 차지하는 면적이 많아지고 있다.

이것에 대하여, 본 운전 방법의 이단 재생에 의한 Ca형 양이온 교환 수지 비즈의 분포는 도 2(c)로 나타냈다. 이온 교환 수지 베드(2)의 전체에 대한 Ca형 양이온 교환 수지 비즈가 차지하는 면적의 비율이 작은 것은 재생 프로세스 후의 수처리 프로세스에 있어서 처리수(연수)의 채수량이 증가하는 것을 의미한다. 또한, 이온 교환 수지 베드(2)의 저부에 있어서, Ca형 양이온 교환 수지 비즈가 차지하는 면적의 비율이 작은 것은 수처리 프로세스에서의 경도 리크 레벨이 낮고, 처리수의 순도가 높은 것을 의미하고 있다.

이상의 설명으로부터 명확한 바와 같이, 본 운전 방법에 의하면, 재생 불량 부분(52)이 감소하므로 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 많은 양이며, 병류 재생보다 다소 적은 양의 채수량을 얻을 수 있다. 동시에, 본 운전 방법에 의하면, 스플릿ㆍ플로우 재생과 동등한 처리수의 순도를 확보할 수 있다. 더욱이, 본 운전 방법에 의하면, 공지의 병류 재생 및 부분 향류 재생의 기술을 그대로 이용할 수 있으므로 이온 교환 장치의 개발 코스트를 저감할 수 있다고 하는 부수 효과도 거둔다. 이 부수 효과는 본질적이지 않고, 공지의 병류 재생 및 부분 향류 재생의 기술을 변형한 것으로서도 좋은 것은 물론이다.

(이온 교환 장치의 운전 방법의 바람직한 예1)

실시형태1에 의한 운전 방법은 바람직한 예1~4를 포함한다. 바람직한 예1에서는 이온 교환 장치(1)를 경수 연화 장치로 함과 아울러 이온 교환 수지 베드(2)를 강산성 양이온 교환 수지 비즈로 구성한다. 그리고, 도 3에 나타낸 바와 같이, 상기 제 2 지견에 의거해서 깊이(D1)가 300~150O㎜인 이온 교환 수지 베드(2)에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 10O㎜인 경도 리크 방지 베드(6)를 설정한다.

제 2 재생 프로세스에서는 경도 리크 방지 베드(6)에 대한 재생 레벨(R2)이 1.O~6.0eq/L―R이 되는 재생제량(U2)을 경도 리크 방지 베드(6)에 통과시킨다. 재생 레벨(R2)은 제 2 재생 프로세스 후의 수처리 프로세스(수연화 프로세스)에 있어서 경도 리크 방지 베드(6)에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조가능한 레벨이다. 재생제로서 염화나트륨(분자량: 58.5)을 사용했을 경우 재생 레벨(R2)의 범위는 59~351gNaCl/L-R에 상당한다.

경도 리크 방지 베드(6)는 깊이(D3)를 갖는 하측 부분 수지 베드(7)의 저부를 차지하는 것이다. 하측 부분 수지 베드(7)에 있어서, 경도 리크 방지 베드(6)와 그 이외의 부분은 시각적으로 식별되는 것이 아니고, 가상적인 것이다. 경도 리크 방지 베드(6)는 소요의 연수의 순도를 확보하는 기능을 가진다.

이온 교환 수지 베드(2)의 깊이(D1)를 300~150O㎜로 하는 것은 다음 이유에 의한다. 우선, 하한값에 대해서 설명한다. 이온 교환 수지 베드(2)의 깊이(D1)가 극단적으로 낮을 경우 재생제의 편류나 쇼트 패스가 일어나기 쉽게 되기 때문에 재생 효율이 저하해버린다. 또한, 이온 교환 반응이 일어나는 영역(이온 교환대)의 길이가 신장되면 유효하게 이용할 수 있는 이온 교환 수지 베드(2)가 작아지기 때문에 이온 교환 용량(관류 교환 용량)이 작아진다. 따라서, 이온 교환 수지 베드(2)의 용량이 20L을 초과하는 바와 같은 경수 연화 장치의 설계에서는 통상 800㎜이상의 깊이가 추장된다. 그러나, 특히 소용량의 경수 연화 장치이면 300㎜이상의 깊이를 확보하면 실용할 수 있다. 이 때문에, 300㎜를 하한값으로 한다. 다음에, 상한값에 대해서 설명한다. 원래, 상한값은 불필요하다. 단, 이온 교환 수지 베드(2)의 깊이(D1)가 지나치게 높으면 통수시의 압력 손실이 상승하거나, 장치 높이가 높아져서 운송상의 문제가 발생하거나 한다. 이러한 사정으로부터, 이온 교환 수지 베드(2)의 깊이가 1500㎜를 초과하는 경수 연화 장치는 제조될 가능성은 낮다. 이 때문에, 1500㎜를 상한값으로 한다.

경도 리크 방지 베드(6)의 깊이(D2)를 10O㎜로 설정하는 이유는 상기 제 2 지견에 의거하는 것이며, 다음과 같다. 우선, 경수 연화 장치는 이온 교환 수지 베드(2)의 깊이(D1)를 300~150O㎜로 하는 것; 제 2 재생 프로세스에서는 경도 리크 방지 베드(6)에 대한 재생 레벨(R2)이 1.0~6.0eq/L-R이 되는 재생제량(U2)을 경도 리크 방지 베드(6)에 통과시키는 것; 및 재생 레벨(R2)은 제 2 재생 프로세스 후의 수처리 프로세스에 있어서 경도 리크 방지 베드(6)에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조가능한 레벨로 하는 것을 전제로 하고 있다. 이 전제에 있어서, 경도 리크 방지 베드(6)를 제외하는 이온 교환 수지 베드(2)에서 원수에 포함되는 경도 성분의 거의 99%를 제거하고, 또한 경도 리크 방지 베드(6)에서 나머지1%를 제거하기 위해 적어도 10O㎜의 깊이(D2)를 확보한다.

재생 레벨(R2)을 1.0~6.0eq/L-R로 하는 것은 다음 이유에 의한다. 재생 레벨(eq/L-R)을 횡축으로 하고, 재생율(%)을 세로축으로 한 재생 레벨―재생율 특성에 있어서 하한값의 1.0eq/L-R이하에서는 재생제량이 작고, 재생이 불안정해진다. 또한, 상한값의 6.0eq/L-R은 실용성과 경제성의 관점에서 정해진 값이다. 재생 레벨(R2)은 보다 바람직하게는 2.6~5.1 eq/L-R로 한다. 이 범위는 실험적으로 확인된 것이다. 보다 바람직한 재생 레벨(R2)은 후술하는 실시예1로 설명하도록 하측 부분 수지 베드(7)의 깊이(D3)를 250㎜로 해서 이 하측 부분 수지 베드(7)에 대한 재생 레벨(R21)로 환산하면 1.0~2.1eq/L-R에 상당한다.

바람직한 예1에 있어서는 경수 연화 장치의 재생 프로세스를 통해서 전체 재생 레벨(R)이 1.0~4.1eq/L-R이 되는 전체 재생제량(U)을 이온 교환 수지 베드(2)에 통과시킨다. 구체적으로는, 제 1 재생 프로세스에서는 전체 재생제량(U)으로부터 상기 재생제량(U2)[재생 레벨(R2)로부터 구해지는 재생제량]을 뺀 나머지의 재생제량(U1)을 이온 교환 수지 베드(2)의 전체에 통과시킨다. 한편, 제 2 재생 프로세스에서는 재생제량(U2)을 경도 리크 방지 베드(6)에 통과시킨다. 즉, 전체 재생 레벨(R)은 제 1 재생 프로세스 및 제 2 재생 프로세스를 통한 포괄적인 재생 레벨로서 정의된다.

(이온 교환 장치의 운전 방법의 바람직한 예2)

상기 바람직한 예1에 있어서는 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다. 바람직한 예2에서는 제 2 재생 프로세스에 있어서의 집액 위치의 깊이(D3)를 이온 교환 수지 베드(2)의 저부를 기점으로 해서 D2~O.8×D1으로 설정하고, 보다 바람직하게는 D2~O.5×D1으로 설정한다.

깊이(D3)의 하한값은 중간 집액 위치가 경도 리크 방지 베드(6)의 깊이(D2)이상이 아니면 경도 리크 방지 베드(6)의 재생이 충분히 행하여지지 않으므로 깊이(D2)와 동일 값으로 한다. 깊이(D3)의 상한값은 이온 교환 수지 베드(2)의 오염과 유동을 방지하는 관점에서 O.8×D1으로 설정한다. 저부로부터의 집액 위치의 깊이(D3)가 높아지면 제 2 재생 프로세스에서 발생한 고농도의 Ca 이온을 함유하는 재생 배액이 이온 교환 수지 베드(2)를 오염시키기 쉽다. 즉, 제 1 재생 프로세스에서 재생된 이온 교환 수지 베드(2)에 경도 성분이 재흡착됨으로써 채수량이 저하할 우려가 있다. 또한, 저부로부터의 집액 위치의 깊이(D3)가 높아지면 제 2 재생 프로세스중에 재생제의 흐름에 의해 하측 부분 수지 베드(7)가 유동하기 쉽다. 즉, 하측 부분 수지 베드(7)에 대하여 상측 부분 수지 베드의 비율이 작고, 하방으로의 가압력이 작을 경우 수지 비즈가 부상함으로써 재생제와의 접촉 시간이 짧아질 우려가 있다. 이 때문에, 실용적인 채수량을 확보할 수 있는 범위 내에서 깊이(D3)의 상한값을 O.8×D1으로 설정한다. 더욱이, 이온 교환 수지 베드(2)의 오염과 유동을 확실히 방지해서 채수량을 높이기 위해서는 깊이(D3)의 상한값을 O.5×D1으로 하는 것이 보다 바람직하다. 또한, 깊이(D3)의 상한값의 예시는 경계적 의의를 갖는 것이 아니고, 변경가능하다.

(이온 교환 장치의 운전 방법의 바람직한 예3)

상기 바람직한 예1 및 바람직한 예2에 있어서는 다음과 같이 조작하는 것이 바람직하다. 바람직한 예3에서는 제 1 재생 프로세스 후에 원수(3)를 이온 교환 수지 베드(2)의 정상부로 배액하면서 이온 교환 수지 베드(2)의 저부로부터 집액함으로써 원수(3)의 하강류를 생성해서 도입된 재생제(5)를 압출하는 제 1 압출 프로세스를 행한다. 그리고, 제 2 재생 프로세스 후에도 원수(3)를 이온 교환 수지 베드(2)의 저부로 배액하면서 이온 교환 수지 베드(2)의 중간부에서 집액함으로써 원수(3)의 상승류를 생성해서 도입된 재생제(5)를 압출하는 제 2 압출 프로세스를 행한다.

바람직한 예3에서는 제 1 압출 프로세스를 행함으로써 제 1 재생 프로세스에서 사용되는 재생제량(U1)을 낭비없이 이온 교환 수지 베드(2)의 말단까지 통과시키고, 또한 수지 비즈로 이탈한 경도 성분이 재흡착하는 것을 방지한다. 이 때문에, 제 1 재생 프로세스의 재생 효율을 올릴 수 있다. 또한, 제 2 재생 프로세스를 행하기 전에 제 1 재생 프로세스에서 이탈한 경도 성분을 경도 리크 방지 베드(6)로부터 계외로 배출하므로 제 2 재생 프로세스의 재생 효율을 올릴 수 있다.

더욱이, 제 1 및 제 2 압출 프로세스에서는 압출수로서 처리수(연수)를 사용하지 않는다. 이 때문에, 압출 프로세스에 처리수를 사용하는 종래의 경수 연화 장치와 비교해서 처리수의 저류 탱크 및 송수 펌프가 불필요해진다. 더해서, 경수 연화 장치의 유로를 스위칭하는 프로세스 제어 밸브의 구조를 간소화할 수 있는 메리트가 있다.

(이온 교환 장치의 운전 방법의 바람직한 예4)

상기 바람직한 예3에 있어서는 원수를 이용해서 압출 프로세스를 행했을 경우에서도 높은 순도의 연수가 얻어지도록 다음과 같이 조작하는 것이 바람직하다. 바람직한 예4에서는 제 2 압출 프로세스는 전기 전도율(K)이 150OμS/cm이하, 또한 전체 경도(H)가 5OO㎎CaCO₃/L이하의 원수를 이용한다. 더욱이, 경도 리크 방지 베드(6)에 대하여 압출량(N)이 O.4~2.5BV(Bed Volume), 또한 압출 선속도(V2)가 0.7~2m/h로 설정된다. 바람직한 예4는 경도 리크 방지 베드(6)에 대한 제 2 압출 프로세스의 조건(이하, 간단히 "압출 조건"이라 함)을 특정한 것이다. 이하, 압출 조건에 대해서 상세히 설명한다.

제 2 압출 프로세스에서는 압출수로서 원수(경수)를 이용한 경우 압출량(N)이 지나치게 많아지면 경도 리크 방지 베드(6)의 하단부 부근에서 이온 교환이 행하여져 경도 성분(Ca 이온 및 Mg 이온)의 흡착이 일어난다. 그러면, 그 후의 수처리 프로세스에서는 경수의 이온 교환에 의해 수중에 방출된 Na 이온이나 K 이온이 경도 리크 방지 베드(6)의 하단부 부근에 흡착되어 있는 경도 성분을 이탈시켜 연수의 경도 리크 레벨을 증가시켜버린다. 이 문제를 해결하기 위해 바람직한 예4에서는 소정 수질의 원수를 이용한 경우의 압출량(N) 및 압출 선속도(V2)를 제한한다. 압출량(N) 및 압출 선속도(V2)의 결정은 다음의 3스텝에 의해 행해진다.

스텝1에서는 경도 리크 방지 베드의 깊이(D2), 원수의 전기 전도율(K), 원수의 전체 경도(H), 전체 재생 레벨(R), 재생제 농도(C), 수처리 프로세스에서 바라는 경도 제거 용량(X), 및 연수의 경도 리크량(Y)을 포함하는 제조건을 제공한다. 경도 리크 방지 베드(6)의 깊이(D2)는 상기 바람직한 예1을 참조해서 깊이(D1)가 300~1500㎜인 이온 교환 수지 베드(2)에 대하여 적어도 100㎜로 설정된다. 원수의 전기 전도율(K)은 대륙성 수질(예를 들면, 중국 대륙나 북미 대륙)의 천연수의 대부분이 포함되도록 1500μS/cm이하로 설정된다. 원수의 전체 경도(H)는 전기 전도율과 같은 취지에 따라 5OO㎎CaCO₃/L이하로 설정된다. 전체 재생 레벨(R)은 상기 바람직한 예1을 참조해서 1.O~4.1eq/L-R(60~240gNaCl/L-R)로 설정된다. 재생제 농도(C)는 표준적인 경수 연화 장치에서 채용되어 있는 5~15wt%로 설정된다. 경도 제거 용량(X)은 병류 재생 타입의 경수 연화 장치와 동등한 채수량을 확보하는 관점에서 30~60gCaCO₃/L-R로 설정된다. 이 범위는 전체 재생 레벨(R)이 1.0~4.1eq/L-R의 경우에 대응한다. 경도 리크량(Y)은 연수를 보일러 장치나 역침투막 장치에 공급하는 것을 상정해서 1㎎CaCO₃/L이하로 설정된다.

스텝2에서는 경도 제거 용량(X)이 재생 레벨(R) 및 재생 선속도(V1)에 관계되는 것을 이용해서 소망의 경도 제거 용량(X)이 얻어지는 재생 선속도(V1)를 설정한다. 재생 선속도(V1)는 먼저 설정된 경도 제거 용량(X)에 의해 결정된다. 단, 다음 이유에 의해 상한값 및 하한값을 정한다. 우선, 상한값에 대해서 설명한다. 제 2 재생 프로세스(부분 향류 재생 프로세스)는 제 1 재생 프로세스(병류 재생 프로세스)와 비교해서 이온 교환 수지 베드(2)와 재생제(5)의 접촉 시간이 짧아지는 경향이 있다. 이 때문에, 재생 선속도(V1)의 상한값을 제한하고, 접촉 시간을 연장시켜서 재생을 촉진시킬 필요가 있다. 그래서, 병류 재생 타입의 경수 연화 장치와 동등한 경도 제거 용량(X)(예를 들면, 43gCaCO₃/L-R)을 확보하기 위해 재생 선속도(V1)는 바람직하게는 2m/h이하로 설정된다. 이 상한값은 도 4에 있어서 선(L1)으로 나타내어진다. 선(L1)보다 좌측의 영역은 경도 제거 용량(X)이 요구량 이상이 되는 재생 선속도(V1)의 범위를 나타내고 있다. 반대로, 선(L1)보다 우측의 영역은 경도 제거 용량(X)이 요구량 미만이 되는 재생 선속도(V1)의 범위를 나타내고 있다. 다음에, 하한값에 대해서 설명한다. 재생 선속도(V1)가 0.7m/h를 하회하면 이온 교환 수지 베드(2) 내에서 재생제(5)의 편류나 쇼트 패스가 생기기 쉽다. 이 하한값은 도 4에 있어서 선(L2)으로 나타내어진다. 선(L2)보다 좌측의 영역에서는 재생이 불충분해지기 쉽고, 수처리 프로세스 시에 이온 교환 수지 베드(2)가 단시간으로 파과될 우려가 있다. 따라서, 재생 선속도(V1)는 선(L1)과 선(L2) 사이의 영역에 대응하는 O.7~2m/h의 범위로 설정된다.

스텝3은 연수의 경도 리크량(Y)이 요구량 이하가 되는 압출 선속도(V2) 및 압출량(N)을 설정한다. 우선, 압출 선속도(V2)는 재생 선속도(V1)와 특정한 상관 관계를 갖고 있으므로 재생 선속도(V1)와 근사할 수 있다. 그 때문에, 스텝2에서 설정된 재생 선속도(V1)를 참조해서 압출 선속도(V2)를 0.7~2m/h의 범위로 설정한다. 그 다음에, 재생 선속도(V1)에 대하여, O.7~2m/h의 조건을 제공하면 경도 리크량(Y)이 요구량 이하가 되는 압출량(N)의 상한값을 구할 수 있다. 이 상한값은 도 4에 있어서의 선(L3)으로 나타내어지므로 압출량(N)의 최대값은 선(L1)과 선(L3)의 교점에 상당하는 2.5BV가 된다. 한편, 압출량(N)의 하한값은 이온 교환 수지 베드(2)의 공극율에 상당하는 O.4BV로 한다. 이 하한값은 도 4에 있어서 선(L4)으로 나타낸다. 선(L4)보다 하측의 영역에서는 압출량(N)이 극단적으로 적고, 이온 교환 수지 베드(2)와 재생제(5)의 접촉 시간이 불충분해지기 때문에 재생 효율이 저하한다. 또한, 이온 교환 수지 베드(2) 내에 재생제(5)가 잔류하기 때문에 수처리 프로세스에서 재생제(5)가 후단의 기기로 유출되고, 부식 파손 등의 장해를 일으킬 우려도 있다. 따라서, 압출량(N)은 선(L3)과 선(L4) 사이의 영역에 대응하는 O.4~25BV의 범위로 설정된다.

이상으로부터, 압출 선속도(V2)[재생 선속도(V1)에 상당] 및 압출량(N)의 적정 범위는, 도 4에 나타낸 대로, 선(L1~L4)으로 둘러싸여지는 영역(A)이 된다. 즉, 영역(A)에서 규정되는 범위가 바람직한 예4의 압출 조건이다. 바람직한 예4의 압출 조건에 의하면, 전기 전도율(K)이 150OμS/cm이하, 또한 전체 경도(H)가 5OO㎎CaCO₃/L이하의 원수를 이용한 경우에서도 경도 리크량(Y)이 1mgCaCO₃/L이하의 연수를 제조할 수 있다.

<이온 교환 장치의 실시형태1>

본 실시형태1은 상기 운전 방법에 의한 실시형태1을 실현하는 이온 교환 장치이다. 이온 교환 장치(1)는 동일종의 이온 교환 수지 비즈로 이루어지는 이온 교환 수지 베드(2)에 재생제(5)를 통액해서 재생하는 것이다. 이온 교환 장치(1)는 이온 교환 수지 베드(2); 이온 교환 수지 베드(2)의 정상부에 제공된 제 1 배액부(8); 이온 교환 수지 베드(2)의 저부에 제공된 제 2 배액부(10); 이온 교환 수지 베드(2)의 저부에 제공된 제 1 집액부(9); 이온 교환 수지 베드(2)의 중간부에 제공된 제 2 집액부(11); 및 밸브 수단을 구비하고 있다.

밸브 수단은 적어도 다음 흐름을 스위칭가능하게 구성되어 있다.

(a) 원수(3)를 제 1 배액부(8)로 배수하면서 제 1 집액부(9)에서 집액함으로써 원수(3)의 하강류를 생성해서 처리수(4)를 제조하는 수처리 프로세스의 유체의 흐름.

(b) 재생제(5)를 제 1 배액부(8)로 배액하면서 제 1 집액부(9)에서 집액함으로써 재생제(5)의 하강류를 생성해서 이온 교환 수지 베드(2)의 전체를 재생시키는 제 1 재생 프로세스의 유체의 흐름.

(c) 재생제(5)를 제 2 배액부(10)로 배액하면서 제 2 집액부(11)에서 집액함으로써 재생제(5)의 상승류를 생성해서 하측 부분 수지 베드(7)를 재생시키는 제 2 재생 프로세스의 유체의 흐름.

더욱이, 이온 교환 장치(1)는 밸브 수단을 제어해서 수처리 프로세스, 제 1 재생 프로세스 및 제 2 재생 프로세스를 순서대로 스위칭하는 제어 수단을 구비하고 있다. 제어 수단은 제 1 재생 프로세스를 행한 후 제 2 재생 프로세스로 스위칭해서 이온 교환 수지 베드(2)의 재생을 이단계로 행한다.

(이온 교환 장치의 바람직한 예1)

실시형태1에 의한 이온 교환 장치(1)는 바람직한 예1~3을 포함한다. 바람직한 예1~3은 경수 연화 장치이다. 바람직한 예1에서는 깊이(D1)가 300~150O㎜인 이온 교환 수지 베드(2)에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 10O㎜인 경도 리크 방지 베드(6)를 설정한다. 제 2 재생 프로세스에서는 경도 리크 방지 베드(6)에 대한 재생 레벨(R2)이 1.0~6.0eq/L-R이 되는 재생제량(U2)을 경도 리크 방지 베드(6)에 통과시킨다. 그리고, 재생 레벨(R2)은 제 2 재생 프로세스 후의 수처리 프로세스(수연화 프로세스)에 있어서 경도 리크 방지 베드(6)에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조가능한 레벨이다.

(이온 교환 장치의 바람직한 예2)

상기 바람직한 예1에 있어서는 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다. 바람직한 예2에서는 경수 연화 장치의 재생 프로세스를 통해서 전체 재생 레벨(R)이 1.0~4.1eq/L-R이 되는 전체 재생제량(U)을 이온 교환 수지 베드(2)에 통과시킨다. 구체적으로는, 제 1 재생 프로세스에서는 전체 재생제량(U)으로부터 상기 재생제량(U2)[재생 레벨(R2)로부터 구해지는 재생제량)을 뺀 나머지의 재생제량(U1)을 이온 교환 수지 베드(2)의 전체에 통과시킨다. 한편, 제 2 재생 프로세스에서는 재생제량(U2)을 경도 리크 방지 베드(6)에 통과시킨다.

(이온 교환 장치의 바람직한 예3)

상기 바람직한 예2에 있어서는 다음과 같이 구성하는 것이 바람직하다. 바람직한 예3에서는 경수 연화 장치는 전체 재생 레벨(R)을 1.0~4.1eq/L-R의 범위 내에서 임의로 선택가능한 선택 수단을 구비한다. 그리고, 제어 수단은 선택된 전체 재생 레벨(R)에 대응해서 재생 레벨(R2)을 1.0~6.0eq/L-R, 바람직하게는 2.6~5.1eq/L―R의 범위에서 설정한다. 재생 레벨(R2)은 전체 재생 레벨(R)의 증가에 따라 증가하는 관계의 설정값이다. 바람직한 예3에 의하면, 높은 전체 재생 레벨(R)을 선택해도 제 2 재생 프로세스에서 필요 이상의 재생제를 사용하지 않는다. 따라서, 제 1 재생 프로세스에서의 재생제의 사용 비율을 많게 할 수 있으므로 채수량을 증가시킬 수 있다.

(이온 교환 장치의 구성 요소)

실시형태1에 의한 이온 교환 장치(1)의 구성 요소에 대해서 설명한다. 이온 교환 수지 비즈는 양이온 교환 수지 비즈 및 음이온 교환 수지 비즈 중 어느 하나를 선택할 수 있다. 또한, 재생제는 양이온 교환 수지 비즈를 이용하는 경수 연화 장치에서는 염화나트륨, 염화 칼륨, 수산화 나트륨 및 수산화 칼륨 등을 이용할 수 있다. 이온 교환 수지 베드(2)는 특정한 구성에 한정되지 않는다. 예컨대, 실리카석이나 불활성 수지로 이루어지는 지지 베드 상에 적층되어 있어도 좋다. 이온 교환 수지 베드(2)는 수지 저장조 내에 배치된다. 수지 저장조는 특정한 형상, 구조 및 재질에 한정되지 않는다.

제 1 배액부(8)는, 바람직하게는 이온 교환 수지 베드(2)의 정상부로부터 재생제(5)를 이온 교환 수지 베드(2)의 횡단면에 걸쳐서 될 수 있는 한 균등하게 흐르게 하는 구조로 한다. 이 때문에, 제 1 배액부(8)는 재생제(5)를 이온 교환 수지 베드(2)의 횡단면에 걸쳐 분산시키는 구조가 바람직하다. 그러나, 이온 교환 수지 베드(2)의 상부에 프리 보드가 존재하고, 이 공간에 재생제(5)이 저류되면 재생제(5)가 이온 교환 수지 베드(2)의 횡단면에 걸쳐서 거의 균등하게 흐른다. 이 때문에, 제 1 배액부(8)의 분산 구조는 필수적인 요건이 아니다.

제 1 집액부(9)는, 바람직하게는 이온 교환 수지 베드(2)의 저부로부터 재생제(5)를 이온 교환 수지 베드(2)의 횡단면에 걸쳐서 될 수 있는 한 균등하게 수집하는 구조로 한다. 이 때문에, 이온 교환 수지 베드(2) 아래에 실리카석이나 불활성 수지로 이루어지는 지지 베드를 제공하고, 지지 베드 중에 제 1 집액부(9)를 배치하는 것이 바람직하다. 또한, 수지 저장조를 원통 형상으로 할 경우에는 제 1 집액부(9)의 사이즈(예를 들면, 외경)는 수지 저장조의 하단부 또는 상단부에 형성된 개구로부터 삽입가능한 것이 바람직하다. 제 1 집액부(9)의 사이즈를 소형화해 둠으로써 장치의 조립이 용이해진다.

제 2 배액부(10)는, 바람직하게는 제 1 집액부(9)과 겸용되지만, 이것에 한정되는 것이 아니다. 즉, 제 2 배액부(10)는 제 1 집액부(9)와 개별로 제공되어도 좋다.

제 2 집액부(11)는, 바람직하게는 이온 교환 수지 베드(2)의 중간부로부터 재생제(5)를 이온 교환 수지 베드(2)의 횡단면에 걸쳐서 될 수 있는 한 균등하게 수집하는 구조의 것으로 한다. 그러나, 현실으로는 이온 교환 수지 베드(2)의 중간부에 있어서 균등한 수집은 곤란하다. 물론, 제 2 집액부(11)를 수평 방향으로 넓히는 구조로 하면 보다 균등한 수집이 가능하다. 그러나, 제 2 집액부(11)에서는 실제로 액이 유입되는 구멍의 위치나 수가 한정되는 관계상 편류를 피할 수는 없다. 또한, 수지 저장조를 원통 형상할 할 경우에는 제 2 집액부(11)의 사이즈(예를 들면, 외경)는 수지 저장조의 하단부 또는 상단부에 형성된 개구로부터 삽입가능한 것이 바람직하다. 제 2 집액부(11)의 사이즈를 소형화해 둠으로써 장치의 조립이 용이해진다.

밸브 수단은 적정한 개수의 밸브에 의해 구성된다. 밸브 수단은 이온 교환 장치(1)의 각 프로세스에 있어서의 유체의 흐름을 제어할 수 있는 것이면 특정한 구성에 한정되지 않는다.

<이온 교환 장치의 운전 방법 및 이온 교환 장치의 실시형태2>

본 발명은 상기 실시형태1에 한정되는 것이 아니고, 다른 실시형태2를 포함한다. 실시형태2는 실시형태1의 제 2 재생 프로세스를 변형한 것이다. 실시형태2에서의 제 2 재생 프로세스는, 도 5에 나타낸 바와 같이, 재생제(5)의 상승류에 더해서 이온 교환 수지 베드(2)의 정상부로 재생제(5)를 배액하면서 중간부에서 집액하는 하강류를 갖는다.

실시형태2에 있어서는 하측 부분 수지 베드(7)의 부분 향류 재생에 더해서 제 2 집액부(11)보다도 상방의 상측 부분 수지 베드의 부분 병류 재생을 동시에 행하게 된다. 부분 향류 재생 및 부분 병류 재생을 동시에 행하는 제 2 재생 프로세스는 종래의 스플릿ㆍ플로우 재생에 준하는 기술이다. 그러나, 실시형태2는 제 2 재생 프로세스에 선행해서 제 1 재생 프로세스에서 전체 병류 재생을 행하는 점에서 스플릿ㆍ플로우 재생과는 본질적으로 다르다.

실시형태2에 있어서는, 실시형태1과 같이, 이온 교환 수지 베드(2)를 양이온 교환 수지 비즈로 구성함으로써 이온 교환 장치(1)를 경수 연화 장치로 할 수 있다. 경수 연화 장치에 있어서는, 바람직하게는 깊이(D1)가 300~1500㎜인 이온 교환 수지 베드(2)에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 10O㎜인 경도 리크 방지 베드(6)를 설정한다. 제 2 재생 프로세스에서는 경도 리크 방지 베드(6)에 대한 소정 재생 레벨(R2)이 1.0~6.0eq/L-R이 되는 재생제량(U2)을 경도 리크 방지 베드(6)에 통과시킨다. 재생 레벨(R2)은 제 2 재생 프로세스 후의 수처리 프로세스(수연화 프로세스)에 있어서 경도 리크 방지 베드(6)에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조가능한 레벨이다.

또한, 경수 연화 장치에 있어서는 제 2 재생 프로세스에 있어서의 집액 위치의 깊이(D3)를 이온 교환 수지 베드(2)의 저부를 기점으로 해서 D2~O.8×D1으로 설정하고, 보다 바람직하게는, D2~O.5×D1으로 설정한다. 더욱이, 부분 향류 재생 및 부분 병류 재생의 재생제의 배분은 부분 향류 재생의 재생제량을 부분 병류 재생의 재생제량보다도 많게 하는 것이 바람직하다. 그러나, 부분 향류 재생 및 부분 병류 재생의 재생제의 배분은 양자를 등량으로서도 좋다.

실시형태2에 의하면, 스플릿ㆍ플로우 재생에 적용되는 수지 저장조 및/또는 밸브 수단을 그대로 사용할 수 있다.

실시예1

<경수 연화 장치의 구성>

도 6은 실시예1에 의한 경수 연화 장치의 전체 구성을 나타낸다. 경수 연화 장치(1)은, 예컨대 가옥이나 맨션 등의 거주 건물; 호텔이나 대중욕탕 등의 집객 시설; 보일러나 쿨링 타워 등의 냉열 기기; 식품 가공 장치나 세정 장치 등의 물사용 기기와 접속된다. 경수 연화 장치(1)는 수지 저장조(12); 밸브 수단으로서의 프로세스 제어 밸브(13)(이하, 단지 "제어 밸브"라 칭함); 재생제로서의 염수를 공급하는 염수 공급 장치(14); 및 염수 유량계(15) 등으로부터의 신호를 입력해서 제어 밸브(13) 등을 제어하는 제어 수단으로서의 제어기(16)를 주로 구비하고 있다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 수지 저장조(12)는 일체형성된 합성 수지제의 베셀(17)을 구비한다. 베셀(17)의 저부에는 미소한 실리카석으로 이루어지는 실리카석 베드(18)가 충전된다. 실리카석 베드(18)의 상부에는 강산성 양이온 교환 수지 비즈로 이루어지는 이온 교환 수지 베드(2)가 충전된다. 이온 교환 수지 베드(2)의 상부에는 프리 보드가 형성된다. 실리카석 베드(18)는 수지 비즈의 유출을 방지하고, 또한 유체의 흐름을 이온 교환 수지 베드(2)의 횡단면에 있어서 균일화하는 정류 부재의 기능을 다한다.

베셀(17)의 상단의 제 1 개구부(19)에는 제 1 통액부(20)가 형성되어 있다. 한편, 베셀(17)의 하단의 제 2 개구부(21)에는 제 2 통액부(22) 및 제 3 통액부(23)가 형성되어 있다.

제 1 통액부(20)는 수지 비즈의 유출을 방지하기 위해 하단이 폐쇄된 통형상의 제 1 스크린(24)을 구비하고 있다. 제 1 스크린(24)의 상단은 제 1 개구부(19)에 고정된 환상의 제 1 고정 부재(25)에 나사 조립되어 있다. 제 1 고정 부재(25)에는 제 1 L형 배관(26)이 상방으로 나사 조립되어 고정되어 있다.

제 2 통액부(22)는 상단이 폐쇄된 통형상의 제 2 스크린(27)을 구비하고 있다. 제 2 스크린(24)의 하단은 제 2 개구부(21)에 고정된 환상의 제 2 고정 부재(28)에 나사 조립되어 있다. 제 2 고정 부재(28)에는 제 2 L형 배관(29)이 하방으로부터 나사 조립되어 고정되어 있다.

제 3 통액부(23)는 제 3 스크린(30) 및 집액관(32)을 포함한다. 제 3 스크린(30)은 이온 교환 수지 베드(2)의 중간에 배치되고, 집액관(32)을 통해서 제 2 L형 배관(29)에 형성된 유출구(31)과 연통 접속된다. 집액관(32)은 제 2 스크린(27)의 상단면을 관통해서 부착된다. 제 3 스크린(30)에는 수지 비즈의 유출을 방지하기 위해 주면에 망목상의 다수의 구멍(부호 생략)이 형성되어 있다. 다수의 구멍은 좁은 슬릿의 집합체로 할 수도 있다. 하측 부분 수지 베드(7)는 구멍의 최하단부로부터 이온 교환 수지 베드(2)의 하단까지의 영역에서 정의된다.

제 1 L형 배관(26) 및 제 2 L형 배관(29)은 코스트 다운을 위해 공통 부품으로 구성되어 있다. 단, 제 1 L형 배관(26)에서는 유출구(31)는 사용되지 않으므로 막혀 있다. 제 1 스크린(24)의 외경은 제 1 개구부(19)의 내경보다도 작게 설정되어 있다. 또한, 제 2 스크린(27) 및 제 3 스크린(30)의 외경은 제 2 개구부(21)의 내경보다도 작게 설정되어 있다. 이 때문에, 각 스크린(24,27,30)은 수지 저장조(12)의 외측으로부터 삽입되어 조립가능하게 되어 있다.

실시예1에서는 베드 깊이(D1~D3)는 다음과 같이 설정된다.

이온 교환 수지 베드(2)의 깊이(D1): 921㎜

경도 리크 방지 베드(6)의 깊이(D2): 10O㎜

하측 부분 수지 베드(7)의 깊이(D3): 250㎜

제어 밸브(13)는 도 8 및 도 9에 나타낸 프로세스를 스위칭한다. 즉, 유로를 스위칭하면서 다음 S1으로부터 S8까지의 프로세스를 순차 실행한다.

(S1) 원수를 이온 교환 수지 베드(2) 전체에 대하여 위로부터 아래로 통과시키는 수처리 프로세스(수연화 프로세스).

(S2) 세정수로서의 원수를 이온 교환 수지 베드(2) 전체에 대하여 아래로부터 위로 통과시키는 역세정 프로세스.

(S3) 재생제로서의 염수를 이온 교환 수지 베드(2) 전체에 대하여 위로부터 아래로 통과시키는 제 1 재생 프로세스.

(S4) 압출수로서의 원수를 이온 교환 수지 베드(2) 전체에 대하여 위로부터 아래로 통과시키는 제 1 압출 프로세스(S4).

(S5) 재생제로서의 염수를 하측 부분 수지 베드(7)에 대하여 아래로부터 위로 통과시키는 제 2 재생 프로세스.

(S6) 압출수로서의 원수를 하측 부분 수지 베드(7)에 대하여 아래로부터 위로 통과시키는 제 2 압출 프로세스.

(S7) 탁수로서의 원수를 이온 교환 수지 베드(2) 전체에 대하여 위로부터 아래로 통과시키는 린스ㆍ프로세스.

(S8) 원수를 염수 공급 장치(14)에 공급하는 보수 프로세스.

제어 밸브(13)는 유수 제어용의 제 1 밸브(M1) 및 제 2 밸브(M2); 바이패스 제어용의 제 3 밸브(M3); 역세정 제어용의 제 4 밸브(M4); 염수 제어용의 제 5 밸브(M5); 이젝터 제어용의 제 6 밸브(M6) 및 제 7 밸브(M7); 배수 제어용의 제 8 밸브(M8); 및 린스 제어용의 제 9 밸브(M9)를 포함해서 구성되어 있다. 각 밸브(M1~M9)는 제어기(16)에 의해, 도 10에 나타낸 바와 같이, 프로세스(S1~S8)마다 개폐가 제어된다. 그 결과, 도 11에 나타낸 바와 같이, 수지 저장조(12) 내에 있어서 프로세스(S1~S7)마다 유체의 흐름이 생성된다. 또한, 수처리 프로세스(S1)와 역세정 프로세스(S2) 사이에는 모든 밸브(M1~M9)를 폐쇄하는 재생 대기 프로세스(도시 생략)를 제공하고 있다. 또한, 보수 프로세스(S8)와 수처리 프로세스(S1) 후에는 모든 밸브(M1~M9)를 폐쇄하는 유수 대기 프로세스(도시 생략)를 제공하고 있다.

도 11에서 나타낸 유체의 흐름이 생성되는 결과, 제 1 통액부(20)는 배액부 또는 집액부로서 기능한다. 즉, 수처리 프로세스(S1), 제 1 재생 프로세스(S3), 제 1 압출 프로세스(S4) 및 린스ㆍ프로세스(S7)에서는 제 1 통액부(20)는 배액부(본 발명의 제 1 배액부)로서 기능한다. 한편, 역세정 프로세스(S2)에서는 제 1 통액부(20)는 집액부로서 기능한다.

제 2 통액부(22)는 배액부 또는 집액부로서 기능한다. 즉, 역세정 프로세스(S2), 제 2 재생 프로세스(S5) 및 제 2 압출 프로세스(S6)에서는 제 2 통액부(22)는 배액부(본 발명의 제 2 배액부)로서 기능한다. 한편, 수처리 프로세스(S1), 제 1 재생 프로세스(S3), 제 1 압출 프로세스(S4) 및 린스ㆍ프로세스(S7)에서는 제 2 통액부(22)는 집액부(본 발명의 제 1 집액부)로서 기능한다.

제 3 통액부(23)는 집액부로서만 기능한다. 즉, 제 2 재생 프로세스(S5) 및 제 2 압출 프로세스(S6)에 있어서 제 3 통액부(23)는 집액부(본 발명의 제 2 집액부)로서 기능한다.

도 6에 있어서, 부호33은 스트레이너를 나타낸다. 부호34는 오리피스를 나타낸다. 부호35는 이젝터를 나타낸다. 부호36은 정유량밸브를 나타낸다. 부호37은 필터를 나타낸다. 수지 저장조(12), 염수 공급 장치(14) 및 밸브(M1~M9) 등의 요소는 제 1 배관(38-1), 제 2 배관(38-2), ㆍㆍㆍ, 및 제 20 배관(38-20)에 의해 접속되어 있다. 이들의 각 배관(38)은 흑환(黑丸)으로 나타낸 분기점(부호 생략)에 의해 구획되는 배관이다.

제어기(16)는 마이크로 컴퓨터 및 메모리(도시 생략)를 포함해서 구성된다. 제어기(16)는 운전 지시기(40), 염수 유량계(15) 등으로부터의 신호를 입력해서 제어 밸브(13) 등을 제어한다. 메모리에는 본 발명의 운전 방법을 실행하는 제어 프로그램이 미리 기억되어 있다.

운전 지시기(40)는 경수 연화 장치(1)의 운전 개시 및 운전 정지의 지시를 접수한다. 또한, 운전 지시기(40)는 원수 경도에 따라 재생 프로세스 전체를 통한 전체 재생 레벨(R)(gNaCl/L-R)을, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이, 60,90,120,180,240의 5단계로 선택해서 입력할 수 있도록 구성되어 있다.

메모리에 기억된 제어 프로그램은 도 8 및 도 9에 나타낸 프로세스를 포함하고 있다. 즉, 제어 프로그램은 제 1 재생 프로세스(S3), 제 1 압출 프로세스(S4), 제 2 재생 프로세스(S5) 및 제 2 압출 프로세스(S6)로 이루어지는 이단 재생을 실행하도록 되어 있다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 제 1 재생 프로세스(S3)에서는 재생제(5)(염수)를 제 1 통액부(20)에 의해 이온 교환 수지 베드(2)의 정상부로 배액하면서 제 2 통액부(22)에 의해 이온 교환 수지 베드(2)의 저부에서 집액함으로써 재생제(5)의 하강류를 생성해서 이온 교환 수지 베드(2)의 전체를 재생시킨다. 한편, 제 2 재생 프로세스(S5)에서는 재생제(5)(염수)를 제 2 통액부(22)에 의해 이온 교환 수지 베드(2)의 저부로 배액하면서 제 3 통액부(23)에 의해 이온 교환 수지 베드(2)의 중간부에서 집액함으로써 재생제(5)의 상승류를 생성하고, 하측 부분 수지 베드(7)를 재생시킨다.

제어 프로그램에 있어서는, 도 12(a)에 나타낸 바와 같이, 선택된 전체 재생 레벨(R)에 따라 재생 프로세스(S3,S5)의 재생제의 배분 패턴을 P1~P5로 설정한다. 즉, 전체 재생 레벨(R)이 60~240gNaCl/L-R의 범위에서 선택되면 제 2 재생 프로세스(S5)의 재생 레벨(R2)이 150~30OgNaCl/L-R의 범위에서 자동적으로 설정된다. 재생 레벨(R2)은 수처리 프로세스(S1)에 있어서 경도 리크 방지 베드(6)에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조가능한 값이다. 또한, 도 12(a)는 재생 레벨을 중량 표기로 나타내고 있지만, NaCl의 분자량을 58.5로서 당량 표기(eq/L-R) 하면, 도 12(b)에 나타낸다.

재생 레벨(R2)의 자동 설정에 있어서는 전체 재생 레벨(R)이 소정값(120gNaCl/L-R)이상에서는 재생 레벨(R2)이 상한값(30OgNaCl/L-R)을 초과하지 않도록 조정하고 있다. 즉, 경도 리크 방지 베드(6)에 대하여 필요 이상의 재생제를 사용하지 않도록 제한하고 있다. 그리고, 전체 재생 레벨(R)에 대응해서 재생 레벨(R2)이 설정된 후 제 1 재생 프로세스(S3)의 재생 레벨(R1)이 다음과 같이 해서 구해져서 자동적으로 설정된다.

재생 프로세스 전체를 통해서 사용되는 전체 재생제량(U)(gNaCl)은 전체 재생 레벨(R)에 이온 교환 수지 베드(2)의 수지량을 승산해서 구해진다. 제 2 재생 프로세스(S5)에 있어서, 경도 리크 방지 베드(6)에 대하여 공급되는 재생제량(U2)(gNaCl)은 재생 레벨(R2)에 경도 리크 방지 베드(6)의 수지량을 승산해서 구해진다. 제 1 재생 프로세스(S3)에 있어서, 이온 교환 수지 베드(2)의 전체에 대하여 공급되는 재생제량(U1)(gNaCl)은 전체 재생제량(U)로 재생제량(U2)을 감산해서 구해진다. 그리고, 제 1 재생 프로세스(S3)의 재생 레벨(R1)은 전체 재생제량(U1)을 이온 교환 수지 베드(2)의 수지량으로 제산해서 구해진다. 또한, 하측 부분 수지 베드(7)에 대한 재생 레벨(R21)은 재생제량(U2)을 하측 부분 수지 베드(7)의 수지량으로 제산해서 구해진다.

도 13은 재생제의 배분 비율(U1/U 또는 U2/U)을 나타내고 있다. 도 13에 의하면, 제 2 재생 프로세스(S5)에서는 전체 재생제량(U) 중 14~27%의 재생제가 사용된다. 재생제량(U2)은 경도 리크량이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조하기 위한 필요량으로서 우선적으로 확보된다. 한편, 제 1 재생 프로세스(S3)에서는 전체 재생제량(U) 중 86~73%의 재생제가 사용된다. 나머지의 재생제량(U1)은 채수량을 증가시키기 위해 확보된다.

<경수 연화 장치의 운전 방법>

다음에, 실시예1에 의한 경수 연화 장치의 운전 방법을 설명한다. 이하에서는 본 발명에 직접 관계가 있는 수처리 프로세스(S1) 및 재생 프로세스(S3,S5)의 동작을 중심으로 설명한다.

(운전 지시)

유저는 경수 연화 장치(1)의 운전 전에 미리 운전 지시기(40)에 의해 전체 재생 레벨(R)을 선택한다. 구체적으로는, 운전 지시기(40)에 5개의 패턴(P1~P5)을 표시시켜서 원수 경도에 따라 1개의 패턴을 선택한다. 그리고, 운전 지시기(40)의 운전 시작 버튼(도시 생략)을 조작한다. 그러면, 이온 교환 수지 베드(2)의 재생이 종료되어 있을 경우에 있어서 수처리 프로세스(S1)가 개시된다.

(수처리 프로세스S1)

제어기(16)로부터의 지령 신호에 의해 제어 밸브(13)(M1~M9)는 도 10의 S1에 나타낸 바와 같이 개폐 상태가 제어된다. 그 결과, 원수(3)는 배관(38-1,38-2,38-3,38-4,38-5)을 순차 흘러서 제 1 통액부(20)로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 원수(3)는 이온 교환 수지 베드(2)를 하강류로 통과하고, 그 과정에서 경도 성분이 Na 이온으로 치환되어 연수화된다. 이온 교환 수지 베드(2)를 통과한 처리수(연수)(4)는 제 2 통액부(22)에서 수집된다. 그 후, 처리수는 배관(38-16,38-13,38-12,38-17)을 순차 흘러서 유스ㆍ포인트로 공급된다(도 6, 및 도 11의 S1을 참조). 그리고, 소정량의 처리수를 채취함으로써 이온 교환 수지 베드(2)가 경도 성분을 치환할 수 없게 되면 재생 프로세스를 실시한다.

(재생 프로세스)

재생 프로세스는 이온 교환 수지 베드(2)의 경도 제거 용량(X)을 회복시키기 위해 프로세스(S2)로부터 S8까지를 순차 실행한다(도 8을 참조). 이들의 프로세스 중 역세정 프로세스(S2), 린스ㆍ프로세스(S7) 및 보수 프로세스(S8)는 본 발명과 직접 관계가 없고, 특허문헌1,2 등에 나타낸 바와 같이 주지이므로 그 설명을 생략한다.

(재생 프로세스: 제 1 재생 프로세스(S2))

제어기(16)로부터의 지령 신호에 의해 제어 밸브(13)(M1~M9)는 도 10의 S3에 나타낸 바와 같이 개폐 상태가 제어된다. 그 결과, 원수(3)는 희석수로서 배관(38-1,38-15)을 경유해서 이젝터(35)의 일차측에 공급된다. 이젝터(35)에서는 원수(3)의 통과에 의해 노즐부의 토출측에서 부압이 발생한다. 그 결과, 염수 공급 장치(14) 내의 포화 염수는 배관(38-18)을 통해서 이젝터(35)로 흡인된다. 그리고, 이젝터(35) 내에서는 포화 염수가 소정의 재생제 농도(C)까지 희석되고, 재생제(5)(희석 염수)가 조제된다. 이 재생제(5)는 배관(38-6,38-5)을 통해서 제 1 통액부(20)로 공급되며, 여기로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 재생제(5)는 이온 교환 수지 베드(2)를 하강류로 통과하고, 이온 교환 수지 베드(2)의 전체를 재생시킨다. 이온 교환 수지 베드(2)를 통과한 재생제(5)는 제 2 통액부(22)에서 수집된다. 사용완료의 재생제(5)는 배관(38-16,38-13,38-9,38-19,38-20)을 통해서 계외로 배출된다(도 6, 및 도 11의 S3을 참조).

제 1 재생 프로세스(S3)는 소위 병류 재생이다. 이 병류 재생에서는 도 22에 나타낸 재생 불량 부분(52)이 생기는 것이 없다. 제 1 재생 프로세스(S3)는 재생제(5)의 공급 용량(Q1)이 설정된 재생제량(U1) 상당에 달하면 종료하고, 제 1 압출 프로세스(S4)로 이행한다(도 9의 S31 및 S32를 참조). 또한, 재생제 비중을 S로 하면 공급 용량(Q1) 및 재생제량(U1)은 다음 관계에 있다.

재생제량(U1)=재생제 농도(C)×재생제 비중(S)×공급 용량(Q1)

(재생 프로세스: 제 1 압출 프로세스(S4))

제어기(16)로부터의 지령 신호에 의해 제어 밸브(13)(M1~M9)는 도 10의 S4에 나타낸 바와 같이 개폐 상태가 제어된다. 그 결과, 원수(3)는 압출수로서 배관(38-1,38-15,38-6,38-5)을 순차 흘러서 제 1 통액부(20)로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 원수(3)는 먼저 도입된 재생제(5)를 압출하면서 이온 교환 수지 베드(2)를 하강류로 통과하고, 이온 교환 수지 베드(2)를 계속 재생시킨다. 이온 교환 수지 베드(2)를 통과한 재생제(5) 및 원수(3)는 제 2 통액부(22)에서 수집된다. 사용완료의 재생제(5)는 원수(3)와 함께 배관(38-16,38-13,38-9,38-19,38-20)을 통해서 계외로 배출된다(도 6, 및 도 11의 S4를 참조).

(재생 프로세스: 제 2 재생 프로세스(S5))

제어기(16)로부터의 지령 신호에 의해 제어 밸브(13)(M1~M9)는 도 10의 S5에 나타낸 바와 같이 개폐 상태가 제어된다. 그 결과, 원수(3)는 희석수로서 배관(38-1,38-15)을 경유해서 이젝터(35)의 일차측으로 공급된다. 염수 공급 장치(14) 내의 포화 염수는 배관(38-18)을 통해서 이젝터(35)로 흡인되고, 소정의 재생제 농도(C)의 재생제(5)(희석 염수)가 조제된다. 이 재생제(5)는 배관(38-8,38-16)을 통해서 제 2 통액부(22)로 공급되고, 여기로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 재생제(5)는 하측 부분 수지 베드(7)를 상승류로 통과하고, 하측 부분 수지 베드(7)를 재생시킨다. 하측 부분 수지 베드(7)를 통과한 재생제(5)는 제 3 통액부(23)에서 수집된다. 사용완료의 재생제(5)는 집액관(32), 배관(38-10,38-20)을 통해서 계외로 배출된다(도 6, 및 도 11의 S5을 참조).

제 2 재생 프로세스(S5)는 소위 부분 향류 재생이다. 이 부분 향류 재생에서는 제 1 재생 프로세스(S3) 시에 충분히 재생되어 있지 않았던 경도 리크 방지 베드(6)가 최초로 재생된다. 하측 부분 수지 베드(7)의 나머지의 부분은 경도 리크 방지 베드(6)의 재생에 사용되지 않았던 재생제(5)에 의해 재생된다. 또한, 제 2 재생 프로세스(S5)에 있어서, 하측 부분 수지 베드(7)의 유동은 제 3 통액부보다 상방의 수지 베드(상측 부분 수지 베드)에 의해 억제된다. 제 2 재생 프로세스(S5)는 재생제(5)의 공급 용량(Q2)이 설정된 재생제량(U2) 상당에 달하면 종료하고, 제 2 압출 프로세스(S6)로 이행한다(도 9의 S51 및 S52를 참조). 또한, 재생제 비중을 S로 하면 공급 용량(Q2) 및 재생제량(U2)은 다음 관계에 있다.

재생제량(U2)=재생제 농도(C)×재생제 비중(S)×공급 용량(Q2)

(재생 프로세스: 제 2 압출 프로세스(S6))

제어기(16)로부터의 지령 신호에 의해, 제어 밸브(13)(M1~M9)는 도 10의 S6에 나타낸 바와 같이 개폐 상태가 제어된다. 그 결과, 원수(3)는 압출수로서 배관(38-1,38-15,38-8,38-16)을 순차 흘러서 제 2 통액부(22)로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 원수(3)는 먼저 도입된 재생제(5)를 압출하면서 하측 부분 수지 베드(7)를 상승류로 통과하고, 하측 부분 수지 베드(7)를 계속 재생시킨다. 하측 부분 수지 베드(7)를 통과한 재생제(5) 및 원수(3)는 제 3 통액부(23)에서 수집된다. 사용완료의 재생제(5)는 원수(3)와 함께 집액관(32), 배관(38-10,38-20)을 통해서 계외로 배출된다(도 6, 및 도 11의 S6을 참조).

압출 프로세스(S4, S6)에 있어서, 압출수로서 이용되는 원수의 수질은 전기 전도율(K)이 150OμS/cm이하, 또한 전체 경도(H)가 50O㎎CaCO₃/L이하이다. 그리고, 특히 제 2 압출 프로세스(S6)에서는 경도 리크 방지 베드(6)에 대하여 압출량(N)이 O.4~2.5BV, 또한 압출 선속도(V2)가 0.7~2m/h가 되도록 조작된다.

<효과>

실시예1에 의한 경수 연화 장치(1)의 효과를 연수의 채수량을 나타내는 경도 제거 용량(X), 및 연수의 순도를 나타내는 경도 리크량(Y)에 대해서 종래의 재생 방식의 경수 연화 장치와 비교해서 설명한다. 종래의 경수 연화 장치는 스플릿ㆍ플로우 재생 또는 병류 재생을 행하는 것이다.

(실험예1)

이단 재생 타입(실시예1), 스플릿ㆍ플로우 재생 타입(종래 ), 및 병류 재생 타입(종래)의 경수 연화 장치에 대해서 다음 조건에서 재생 프로세스 및 압출 프로세스를 행했다. 그 후, 수처리 프로세스를 행하고, 각각의 경수 연화 장치의 특성을 조사했다. 결과를 도 14 및 도 15에 나타낸다.

(1) 장치 조건

이온 교환 수지량: 80OL

이온 교환 수지 베드의 깊이(D1): 921㎜

하측 부분 수지 베드의 깊이(D3): 250㎜

이온 교환 수지 베드의 직경(Z): 1062㎜

(2) 원수 조건

전체 경도(H): 9O㎎CaCO₃/L

전기 전도율(K): 300μS/cm

(3) 재생 프로세스의 조작 조건

전체 재생 레벨(R): 60gNaCl/L-R

재생제 배분 패턴: P5(이단 재생에 적용, 도 12를 참조)

재생제 농도(C): 1Owt%

재생 선속도(V1): 1.5m/h

(4) 압출 프로세스의 조작 조건

압출량(N): 1.5BV

압출 선속도(V2): 1.0m/h

(5) 수처리 프로세스의 조작 조건

급수 유량: 40m³/h (SV50)

도 14는 경도 제거 용량(X)에 대한 경도 리크량(Y)의 변화를 나타내고 있고, 소위 파과 곡선이라 불리는 것이다. 즉, 도 14는 채수량의 증가에 따른 경도 리크량(Y)의 변화를 나타내는 특성도이다. 도 15의 X_BTP값은 도 14에 있어서 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L(관류점)에 달했을 때의 경도 제거 용량(관류 교환 용량)을 나타낸다. 또한, 도 15의 Y_AVE값은 도 14에 있어서 관류점까지의 평균 리크 경도를 나타낸다.

도 15의 결과에 의하면, 이단 재생은 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 X_BTP값이 크다. 따라서, 이단 재생은 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 많은 채수량을 얻을 수 있다. 또한, 이단 재생은 Y_AVE값이 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 약간 높지만, 같은 정도의 오더이다. 따라서, 이단 재생은 스플릿ㆍ플로우 재생과 동등한 연수의 순도를 얻을 수 있다. 또한, 병류 재생은 채수 개시 직후로부터 경도 리크량(Y)이 2㎎CaCO₃/L을 초과하고 있고, X_BTP값 및 Y_AVE값을 특정할 수 없었다. 즉, 병류 재생은 낮은 전체 재생 레벨(R)(60gNaCl/L-R)의 경우 고순도의 연수가 요구되는 용도에는 적합하지 않다.

(실험예2)

다음에, 실험예1에 대하여 원수 조건 및 재생 프로세스의 조작 조건을 변경해서 행했을 경우의 특성에 대해서 설명한다. 실험예2에서 변경된 조건은 다음과 같다.

(2') 원수 조건

전체 경도(H): 3OO㎎CaCO₃/L

전기 전도율(K): 1OOOμS/cm

(3') 재생 프로세스의 조작 조건

전체 재생 레벨(R): 120gNaCl/L-R

재생제 배분 패턴: P3(이단 재생에 적용, 도 12를 참조)

재생제 농도(C): 1Owt%

재생 선속도(V1): 1.5m/h

도 16 및 도 17은 실험예2의 결과를 나타낸다. 이 결과에 의하면, 이단 재생은 스플릿ㆍ플로우 재생보다도 많은 채수량을 얻을 수 있다. 더욱이, 이단 재생은 스플릿ㆍ플로우 재생과 동등한 연수의 순도를 얻을 수 있다. 한편, 병류 재생은 실험예1에 대하여 전체 재생 레벨(R)을 증가하고 있는 것에도 관계되지 않고, 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 얻을 수 없었다.

실시예2

<경수 연화 장치의 구성>

실시예2에 의한 경수 연화 장치는 실시예1과 마찬가지로 도 8 및 도 9에 나타낸 프로세스(S1~S8)를 실시한다. 단, 제 2 재생 프로세스(S5) 및 제 2 압출 프로세스(S6)가 이하의 점에서 차이한다.

(S5') 재생제로서의 염수를 하측 부분 수지 베드(7)에 대하여 아래로부터 위로 통과시킴과 동시에 상측 부분 수지 베드에 대하여 위로부터 아래로 통과시키는 제 2 재생 프로세스.

(S6') 압출수로서의 원수를 하측 부분 수지 베드(7)에 대하여 아래로부터 위로 통과시킴과 동시에, 상측 부분 수지 베드에 대하여 위로부터 아래로 통과시키는 제 2 압출 프로세스.

수지 저장조(12)는 기본적으로는 특허문헌1,2와 같은 구성이다. 그러나, 도 18에 나타낸 바와 같이, 중간 집액부의 위치를 보다 아래로 하고 있는 점에서 상위한다. 수지 저장조(12) 상단의 개구부(41)에는 베셀(17)의 저부 부근으로 연장되는 에 길어지는 제 1 수집관(42)이 접속되어 있다. 제 1 수집관(42)의 선단부에는 수지 비즈의 유출을 방지하는 제 4 스크린(43)이 장착되어 있다. 또한, 개구부(41)에는 깊이(D3)의 위치로 연장되는 제 2 수집관(44)이 접속되어 있다. 제 2 수집관(44)의 선단부에는 수지 비즈의 유출을 방지하는 제 5 스크린(45)이 장착되어 있다. 양 수집관(42,44)의 축심은 수지 저장조(12)의 축심과 같은 축상에 설정되어 있다. 즉, 양 수집관(42,44)은 이중관 구조의 콜렉터로서 기능한다. 더욱이, 개구부(41)에는 제 2 수집관(44)의 외측을 커버하도록 장착된 제 6 스크린(46)이 제공되어 있다.

제 4 스크린(43)은 제 2 배액부 및 제 1 집액부로서 기능한다. 제 5 스크린(45)은 제 2 집액부로서 기능한다. 제 6 스크린(46)은 제 1 배액부로서 기능한다. 하측 부분 수지 베드(7)의 깊이(D3)는 제 5 스크린(45)의 측면에 형성된 복수의 슬릿에 대하여 최상단부와 최하단부 사이의 중간 위치에 설정되어 있다. 프로세스(S1~S8)를 제어하는 제어 밸브(도시 생략)는, 예를 들면 특허문헌2에 기재된 컨트롤 밸브 유닛(3)을 이용할 수 있다. 또한, 도 18은 이온 교환 수지 베드의 직경(Z)에 대한 이온 교환 수지 베드의 깊이(D1)의 비율(D1/Z)이 실시예1보다도 크게 설정된 실시형태를 나타내고 있다. 그러나, 이 비율은 실시예1와 같이 작게 할 수도 있다.

<경수 연화 장치의 운전 방법>

실시예2에 있어서의 수처리 프로세스 및 재생 프로세스의 동작을 도 19를 참조해서 설명한다. 도 19의 화살표는 유체의 흐름을 나타낸다.

(수처리 프로세스(S1))

도 19의 S1에 나타낸 바와 같이, 원수(3)는 제 6 스크린(46)으로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 수지 저장조(12) 내에서는 원수(3)가 이온 교환 수지 베드(2)를 하강류로 통과하고, 그 과정에서 경도 성분이 Na 이온에 치환되어 연수화된다. 이온 교환 수지 베드(2)를 통과한 처리수(연수)(4)는 제 4 스크린(43)에서 수집된 뒤, 제 1 수집관(42)을 통해서 수지 저장조(12)의 외부로 유출된다.

(재생 프로세스: 제 1 재생 프로세스(S3))

도 19의 S3에 나타낸 바와 같이, 재생제(5)(희석 염수)는 제 6 스크린(46)으로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 재생제(5)는 이온 교환 수지 베드(2) 내를 하강류로 통과하고, 이온 교환 수지 베드(2)의 전체를 재생시킨다. 이온 교환 수지 베드(2)를 통과한 재생제(5)는 제 4 스크린(43)에서 수집된 뒤, 제 1 수집관(42)을 통해서 수지 저장조(12)의 외부로 유출된다.

(재생 프로세스: 제 1 압출 프로세스(S4))

도 19의 S4에 나타낸 바와 같이, 원수(3)는 제 6 스크린(46)으로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 원수(3)는 먼저 도입된 재생제(5)를 압출하면서 이온 교환 수지 베드(2)를 하강류로 통과하고, 이온 교환 수지 베드(2)를 계속 재생시킨다. 이온 교환 수지 베드(2)를 통과한 재생제(5) 및 원수(3)는 제 4 스크린(43)에서 수집된다. 사용완료의 재생제(5)는 원수(3)와 함께 제 1 수집관(42)을 통해서 수지 저장조(12)의 외부로 유출된다.

(재생 프로세스: 제 2 재생 프로세스(S5'))

도 19의 S5'에 나타낸 바와 같이, 재생제(5)(희석 염수)의 일부는 제 1 수집관(42)을 통해서 제 4 스크린(43)으로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 재생제(5)는 하측 부분 수지 베드(7)를 상승류로 통과하고, 하측 부분 수지 베드(7)를 재생시킨다. 하측 부분 수지 베드(7)를 통과한 재생제(5)는 제 5 스크린(45)에서 수집된 뒤, 제 2 수집관(44)을 통해서 수지 저장조(12)의 외부로 유출된다. 유출의 흐름은 파선 화살표로 나타낸다. 재생제(5)의 다른 부는 제 6 스크린(46)으로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 재생제(5)는 상측 부분 수지 베드를 하강류로 통과하고, 상측 부분 수지 베드를 재생시킨다. 상측 부분 수지 베드를 통과한 재생제(5)는 제 5 스크린(45)에서 수집된 뒤, 제 2 수집관(44)을 통해서 수지 저장조(12)의 외부로 유출된다.

(재생 프로세스: 제 2 압출 프로세스(S6'))

도 19의 S6'에 나타낸 바와 같이, 원수(3)의 일부는 제 1 수집관(42)을 통해서 제 4 스크린(43)으로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 원수(3)는 먼저 도입된 재생제(5)를 압출하면서 하측 부분 수지 베드(7)를 상승류로 통과하고, 하측 부분 수지 베드(7)를 계속 재생시킨다. 하측 부분 수지 베드(7)를 통과한 재생제(5) 및 원수(3)는 제 5 스크린(45)에서 수집된다. 사용완료의 재생제(5)는 원수(3)와 함께 제 2 수집관(44)을 통해서 수지 저장조(12)의 외부로 유출된다. 유출의 흐름은 파선 화살표로 나타낸다. 원수(3)의 다른 부는 제 6 스크린(46)으로부터 수지 저장조(12) 내로 배수된다. 배수된 원수(3)는 먼저 도입된 재생제(5)를 압출하면서 상측 부분 수지 베드를 하강류로 통과하고, 상측 부분 수지 베드를 계속 재생시킨다. 상측 부분 수지 베드를 통과한 재생제(5) 및 원수(3)는 제 5 스크린(45)에서 수집된다. 사용완료의 재생제(5)는 원수(3)와 함께 제 2 수집관(44)을 통해서 수지 저장조(12)의 외부로 유출된다.

<효과>

실시예2에 의한 경수 연화 장치의 효과를 실시예1과 비교해서 설명한다. 다음 실험예3은 실시예1의 실험예2와 대비하기 위해 장치 조건, 원수 조건 및 조작 조건을 가능한 범위에서 일치시켜 행한 것이다.

(실험예3)

이단 재생 타입(실시예2)의 경수 연화 장치에 대해서 다음 조건에서 재생 프로세스 및 압출 프로세스를 행했다. 그 후, 수처리 프로세스를 행하고, 특성을 조정했다. 결과를 도 20 및 도 21에 나타낸다.

(1") 장치 조건

이온 교환 수지량: 80OL

이온 교환 수지 베드의 깊이(D1): 921㎜

하측 부분 수지 베드의 깊이(D3): 250㎜

이온 교환 수지 베드의 직경(Z): 1062㎜

(2") 원수 조건

전체 경도(H): 3OO㎎CaCO₃/L

전기 전도율(K): 1OOμS/cm

(3") 재생 프로세스의 조작 조건

전체 재생 레벨(R): 120gNaCl/L-R

재생 레벨(R1): 80gNaCl/L-R

재생 레벨(R2): 184gNaCl/L-R(상측 부분 수지 베드 및 하측 부분 수지 베드에 대하여는 40gNaCl/L-R)

재생제 농도(C): 1Owt%

재생 선속도(V1): 1.5m/h

(4") 압출 프로세스의 조작 조건

압출량(N): 1.5BV

압출 선속도(V2): 1.0m/h

(5") 수처리 프로세스의 조작 조건

급수 유량: 40m³/h(SV50)

도 21의 결과에 의하면, 실시예2는 실시예1보다도 X_BTP값이 약 5%감소했다. 또한, 실시예2는 Y_AVE값이 실시예1과 같은 레벨이 되었다. X_BTP값의 감소는 얼마 안되므로 실시예2는 실시예1의 변형으로서 유용하다.

본 발명은 그 정신 또는 주요한 특징으로부터 일탈하지 않고, 다른 여러가지인 형태로 실시할 수 있다. 그 때문에, 상기 실시형태 또는 실시예는 모든 점에서 단순한 예시에 지나치지 않고, 한정적으로 해석해서는 안된다. 본 발명의 범위는 청구의 범위에 의해 나타내어진 것이며, 명세서 본문에는 조금도 구속되지 않는다. 더욱이, 청구의 범위의 균등 범위에 속하는 변형이나 변경은 모두 본 발명의 범위 내의 것이다.

본 발명은 보일러 장치나 역침투막 장치 등 저경도의 급수를 필요로 하는 기기에 접속되는 경수 연화 장치에 널리 이용할 수 있다.

1: 이온 교환 장치(경수 연화 장치) 2: 이온 교환 수지 베드
3: 원수 4: 처리수(연수)
5: 재생제 6: 경도 리크 방지 베드
8: 제 1 배액부 9: 제 1 집액부
10: 제 2 배액부 11: 제 2 집액부
D1: 이온 교환 수지 베드의 깊이 D2: 경도 리크 방지 베드의 깊이
D3: 집액 위치의 깊이(하측 부분 수지 베드의 깊이)
H: 원수의 전체 경도 K: 원수의 전기 전도율
N: 제 2 압출 프로세스의 압출량
R2: 제 2 재생 프로세스의 경도 리크 방지 베드에 대한 재생 레벨
U2: 제 2 재생 프로세스의 재생제량
V2: 제 2 압출 프로세스의 압출 선속도 X: 경도 제거 용량
Y: 경도 리크량

Claims

깊이(D1)를 갖는 이온 교환 수지 베드에 대하여 원수를 하강류로 통과시켜서 처리수를 제조하는 수처리 프로세스, 및 상기 이온 교환 수지 베드에 대하여 재생제를 통과시키는 재생 프로세스를 포함하는 이온 교환 장치의 운전 방법으로서:
상기 이온 교환 수지 베드는 동일종의 이온 교환 수지 비즈로 이루어지며;
상기 재생 프로세스는 상기 이온 교환 수지 베드의 교환 용량을 회복시키기 위하여, 상기 재생 프로세스 전체를 통하여 전체 재생제량을 사용하고, 또한 상기 재생 프로세스는 상기 전체 재생제량 중 일부의 재생제를 사용하는 제 1 재생 프로세스 및 상기 제 1 재생 프로세스 종료 후에 상기 전체 재생제량 중 잔부의 재생제를 사용하는 제 2 재생 프로세스를 포함하며;
상기 제 1 재생 프로세스는 재생제를 상기 이온 교환 수지 베드의 정상부로 배액하면서 상기 이온 교환 수지 베드의 저부에서 집액함으로써 재생제의 하강류를 생성해서 상기 이온 교환 수지 베드의 전체를 재생시키는 프로세스이고;
상기 제 2 재생 프로세스는 재생제를 상기 이온 교환 수지 베드의 저부로 배액하면서 상기 이온 교환 수지 베드의 중간부에서 집액함으로써 재생제의 상승류를 생성해서 상기 이온 교환 수지 베드의 일부를 재생시키는 프로세스인 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치의 운전 방법.
제 1 항에 있어서,
상기 제 2 재생 프로세스는 재생제를 상기 이온 교환 수지 베드의 저부로 배액하면서 상기 이온 교환 수지 베드의 중간부에서 집액함으로써 재생제의 상승류를 생성해서 상기 이온 교환 수지 베드의 일부를 재생시킴과 아울러 재생제를 상기 이온 교환 수지 베드의 정상부로 배액하면서 상기 이온 교환 수지 베드의 중간부에서 집액함으로써 재생제의 하강류를 생성해서 상기 이온 교환 수지 베드의 다른 부를 재생시키는 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치의 운전 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 이온 교환 장치는 경수 연화 장치이며;
상기 이온 교환 수지 베드는 강산성 양이온 교환 수지 비즈로 이루어지며;
깊이(D1)가 300~1500㎜인 이온 교환 수지 베드에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 10O㎜인 경도 리크 방지 베드가 설정되어 있으며;
상기 제 2 재생 프로세스는 상기 경도 리크 방지 베드에 대한 재생 레벨(R2)이 1.0~6.0eq/L-R이 되는 재생제량(U2)을 상기 경도 리크 방지 베드에 통과시키는 프로세스이고;
상기 재생 레벨(R2)은 상기 제 2 재생 프로세스 후의 상기 수처리 프로세스에 있어서 상기 경도 리크 방지 베드에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조가능한 레벨인 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치의 운전 방법.
제 3 항에 있어서,
상기 제 2 재생 프로세스에 있어서의 집액 위치의 깊이(D3)는 상기 이온 교환 수지 베드의 저부를 기점으로 해서 D2~O.8×D1으로 설정되는 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치의 운전 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 이온 교환 장치는 경수 연화 장치이며;
상기 이온 교환 수지 베드는 강산성 양이온 교환 수지 비즈로 이루어지며;
상기 제 1 재생 프로세스 후에 원수를 상기 이온 교환 수지 베드의 정상부로 배액하면서 상기 이온 교환 수지 베드의 저부에서 집액함으로써 원수의 하강류를 생성해서 도입된 재생제를 압출하는 제 1 압출 프로세스를 행하고;
상기 제 2 재생 프로세스 후에 원수를 상기 이온 교환 수지 베드의 저부로 배액하면서 상기 이온 교환 수지 베드의 중간부에서 집액함으로써 원수의 상승류를 생성해서 도입된 재생제를 압출하는 제 2 압출 프로세스를 행하는 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치의 운전 방법.
제 5 항에 있어서,
깊이(D1)가 300~1500㎜인 상기 이온 교환 수지 베드에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 10O㎜인 경도 리크 방지 베드가 설정되어 있으며;
상기 제 2 압출 프로세스는 전기 전도율(K)이 1500μS/cm이하, 또한 전체 경도(H)가 5OO㎎CaCO₃/L이하의 원수를 이용하고;
상기 경도 리크 방지 베드에 대하여 압출량(N)이 O.4~2.5BV(Bed Volume), 또한 압출 선속도(V2)가 0.7~2m/h로 설정되는 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치의 운전 방법.
동일종의 이온 교환 수지 비즈로 이루어지고, 깊이(D1)를 갖는 이온 교환 수지 베드;
상기 이온 교환 수지 베드의 정상부에 설치된 제 1 배액부;
상기 이온 교환 수지 베드의 저부에 설치된 제 2 배액부;
상기 이온 교환 수지 베드의 저부에 설치된 제 1 집액부;
상기 이온 교환 수지 베드의 중간부에 설치된 제 2 집액부;
원수를 상기 제 1 배액부로 배액하면서 상기 제 1 집액부에서 집액함으로써 원수의 하강류를 생성해서 처리수를 제조하는 수처리 프로세스의 물의 흐름과, 재생제를 상기 제 1 배액부로 배액하면서 상기 제 1 집액부에서 집액함으로써 재생제의 하강류를 생성해서 상기 이온 교환 수지 베드의 전체를 재생시키는 제 1 재생 프로세스의 재생제의 흐름과, 재생제를 상기 제 2 배액부로 배액하면서 상기 제 2 집액부에서 집액함으로써 재생제의 상승류를 생성해서 상기 이온 교환 수지 베드의 일부를 재생시키는 제 2 재생 프로세스의 재생제의 흐름을 스위칭가능한 밸브 수단; 및
상기 밸브 수단을 제어함으로써 상기 수처리 프로세스, 상기 제 1 재생 프로세스 및 상기 제 2 재생 프로세스를 순서대로 스위칭하는 제어 수단을 구비하고,
상기 제어 수단은 상기 이온 교환 수지 베드의 교환 용량을 회복시키기 위하여, 재생 프로세스 전체를 통하여 전체 재생제량을 사용하도록 제어하고, 상기 제 1 재생 프로세스에서는 상기 전체 재생제량 중 일부의 재생제를 사용하도록 제어하고, 상기 제 2 프로세스에서는 상기 전체 재생제량 중 잔부의 재생제를 사용하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 재생 프로세스의 재생제의 흐름은 재생제를 상기 제 2 배액부로 배액하면서 상기 제 2 집액부에서 집액함으로써 재생제의 상승류를 생성해서 상기 이온 교환 수지 베드의 일부를 재생시킴과 아울러 상기 제 1 배액부로 배액하면서 제 2 집액부에서 집액함으로써 재생제의 하강류를 생성해서 상기 이온 교환 수지 베드의 다른 부를 재생시키는 흐름인 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치.
제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
상기 이온 교환 장치는 경수 연화 장치이며;
상기 이온 교환 수지 베드는 강산성 양이온 교환 수지 비즈로 이루어지며;
깊이(D1)가 300~150O㎜인 이온 교환 수지 베드에 대하여 저부를 기점으로 해서 깊이(D2)가 10O㎜인 경도 리크 방지 베드이 설정되어 있으며;
상기 제 2 재생 프로세스는 상기 경도 리크 방지 베드에 대한 재생 레벨(R2)이 1.0~6.0eq/L-R이 되는 재생제량(U2)을 상기 경도 리크 방지 베드에 통과시키는 프로세스이고;
상기 재생 레벨(R2)은 상기 제 2 재생 프로세스 후의 상기 수처리 프로세스에 있어서 상기 경도 리크 방지 베드에 의해 경도 리크량(Y)이 1㎎CaCO₃/L이하의 연수를 제조가능한 레벨인 것을 특징으로 하는 이온 교환 장치.