JPH0235986A - 純水製造用イオン交換装置の再生方法 - 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〉 本発明は純水製造用イオン交換装置の再生方法に関し、
特にＣａ　”やＭｇ　Ｚ　゛等の硬度成分を多く含む原
水を被処理水として純水を製造する場合のイオン交換装
置に最適な再生方法に関するものである。

〈従来の技術さ 純水製造のためのイオン交換装置としては、カチオン交
換樹脂とアニオン交換樹脂との混合イオン交換樹脂を塔
内に充填した温床式イオン交換装置、あるいは前記各イ
オン交換樹脂をカチオン交換塔とアニオン交換塔とにそ
れぞれ別々に充填した複床式イオン交換装置が良く知ら
れている。

第２図はこのようなイオン交換装置を用いた従来の純水
製造装置のフローを示す説明図であり、図中１は原水貯
槽、２はイオン交換装置、３は当該イオン交換装置２か
ら得られる純水を貯留するための純水貯槽をそれぞれ示
している。

第２図に示したようなフローの純水製造装置を用いて純
水を製造する場合は、原水貯槽１内に貯留した工業用水
、市水等の原水を、原水ポンプ４及び原水流入ライン５
を介してイオン交換装置２に通水して行う。当該イオン
交換装置２においては、予めＨ形になしたカチオン交換
樹脂によって原水中に含まれているＣａ２＋、Ｍｇｚ′
″、Ｎａ”等のカチオン成分が吸着、除去され、また予
めＯＨ形になしたアニオン交換樹脂によってＣｌ−１８
０４′−等のアニオン成分が吸着、除去され、これらの
不純物イオンを除去した処理水、すなわち純水を得る。

得られた純水は処理水流出ライン６を介して純水貯槽３
に導き、次いで純水供給ライン７を介して使用箇所に供
給される。

このような純水製造を続行するうちに、イオン交換装置
２に使用しているイオン交換樹脂の能力、−船釣にはカ
チオン交換樹脂の能力が低下して所定の純度の処理水が
得られな（なったり、あるいは予め定めた処理量（定体
積処理量）に達した場合等、いわゆる通水終点に達した
場合には、カチオン交換樹脂を塩酸等の鉱酸を用いて、
またアニオン交換樹脂を苛性ソーダ等のアルカリ剤を用
いてそれぞれ再生する。当該再生工程は、概略以下の如
くである。すなわち、■塔内のイオン交換樹脂を逆洗す
る工程、■各イオン交換樹脂層に再生剤を通薬する工程
、■当該通薬工程終了後に、各イオン交換樹脂層内に残
留する再生剤を押し出す工程、■当該押し出し工程後、
各イオン交換樹脂層内に残留している少量の再生剤を洗
い流す工程とからなる。

各工程においては、それぞれ逆洗用水、通薬時の再生剤
希釈用水、押し出し用水及び洗浄用水等の、いわゆる再
生用水を必要とする。通常、当該再生用水としては、イ
オン交換装置の被処理水である原水が使用され、その場
合は原水を原水ポンプによってイオン交換装置に供給し
て行われる。

しかしながら、原水中にＣａ２゛、Ｍ　ｇＺ−等の硬度
成分が多く含まれている場合は、以下に述べる理由から
再生用水として原水を使用することが出来ない。すなわ
ち、このような原水を使用してイオン交換装置の再生を
行った場合には、アニオン交換樹脂の再生工程において
、原水中の硬度成分が、苛性ソーダ等のアルカリ再生剤
と反応したり、あるいはアニオン交換樹脂から脱着され
たシリカと反応したり、あるいは再生によって生成する
ＯＨ形のアニオン交換樹脂を洗浄する際に当該ＯＨ形の
アニオン交換樹脂と反応したりしてＣａ（ＯＨ）２、Ｍ
ｇ（ＯＨ）２、ＣａＣＯ３、ＭｇＣＯ２及びケイ酸カル
シウム等を生成し、アニオン交換樹脂層内に析出すると
ともに析出した固形物が再生後においても、混床式イオ
ン交換塔内、あるいは複床式イオン交換装置のアニオン
交換塔内に残留することとなるからである。その結果、
再生終了後の通水工程において、前記残留固形物が徐々
に溶解して処理水中に漏出し、所定の純度の処理水を得
ることが出来なくなる。

従って、硬度成分の多い原水を処理する純水製造装置に
おいては、再生用水として通常当該装置の処理水である
純水を使用する。すなわち、第２図に示した如く、純水
貯槽３内に貯留した純水を再生用水ポンプ８によってイ
オン交換装置２に供給して再生を行うのである。

なお、第２図において９は原水を原水貯槽１に供給する
ための原水供給ラインを、１０はイオン交換装置２を再
生した際に排出される再生廃液の排出ラインをそれぞれ
示している。

〈発明が解決しようとする問題点〉 Ｃａ２°、Ｍｇ２゛等の硬度成分を比較的多く含む原水
を被処理水とする純水製造装置においては、上述の如く
再生用水として純水を使用するのが一般的であり、この
場合原水ポンプ４とは別に再生専用の、通常ＳＵＳ製等
の高価な再生用水ポンプ８を設けなければならない。従
って、再生用水として原水を使用し、原水ポンプを再生
の際にも使用する、いわゆる原水再生の場合に比べて純
水製造装置全体のコストが高くなるという問題点がある
。なお、第２図において原水ポンプ４のサクション側と
純水貯槽３とを配管で連通ずれば、再生の際に原水ポン
プ４を用いて純水貯槽３内の純水をイオン交換装置２に
供給することが可能であるが、このような構造とすると
、操作ミスや装置的トラブル等により原水貯槽１内の原
水が前記配管内を逆流して純水貯槽３内に混入する恐れ
があるので、実際には行われていない。

また、純水を再生用水として使用する場合には、純水貯
槽３の容量を、再生に必要な水量を確保出、来る程度に
大きくしなければならない。しかしながら、当該貯槽３
は純水を貯留するためのものであるから高価な内面塗装
やライニング等を施したり、あるいは槽目体をＳＵＳ等
の高価な材質のもので製作したりしなければならず、従
って当該貯槽３を大きくすることもまた装置コストの増
大を招く。

本発明は、Ｃａ”°、Ｍ　ｇＺ−等の硬度成分を比較的
多く含む原水を被処理水とする純水製造装置における上
述のような問題点を解決するためになされたものであり
、このような場合にも原水再生の場合とほぼ同様な設備
で良好な再生を行うことが出来るイオン交換装置の再生
方法を提供することを目的とするものである。

く問題点を解決するための手段〉 本発明は、原水貯槽に一旦貯留した原水をイオン交換装
置に通水して純水を得るようにした純水製造装置におい
て、イオン交換装置の処理水を原水貯槽に戻すための循
環ラインを設け、前記イオン交換装置を再生するにあた
っては、通水終点に達したイオン交換装置を用いて原水
貯槽内の原水を引き続き処理するとともに得られる処理
水を前記循環ラインを介して原水貯槽に循環するように
し、当該循環処理によって原水貯槽内の原水を前記処理
水と置換した後に、当該貯槽内に得た処理水を用いて前
記イオン交換装置の再生を行うことを特徴とするもので
ある。

く作用〉 Ｃａ　ｇ　＋、Ｍ　ｇＺ−１Ｎａ”等のイオンを含む原
水を混床式イオン交換装置、あるいは複床式イオン交換
装置に下降流で通水した場合の、通水終点におけるカチ
オン交換樹脂中のイオン形の分布を模式的に示すと、第
３図の如くとなる。すなわち、カチオン交換樹脂に対す
る吸着力が最も強いＣａ”の吸着層（Ｃａ形層）が樹脂
層の最上部に形成され、次いでＭｇＺ−の吸着層（Ｍｇ
形層）が形成され、更にその下に吸着力の最も弱いＮａ
”の吸着層（Ｎａ形層）が形成され、樹脂層の最下部に
未反応のＨ形カチオン交換樹脂が残留している。このよ
うな分布を呈するのは、通水時において、旦カチオン交
換樹脂に吸着されたＮ　ａ　＋が、当該Ｎａ”より吸着
力の強いｃａ”やＭ　ｇＺ−によって脱着されて樹脂層
の下方へと追いやられるためであり、その結果通水工程
においてはＮａ”が最も速く処理水中にリークする。

第３図に示した状態のカチオン交換樹脂に更に原水を通
水し続けると、Ｎａ　＋のり−ク量が次第に多くなるが
、Ｎ　ａ＋よりも吸着力の強いＣａ２゜やＭｇ”は、第
３図におけるＮａ形層においてＮａ形のカチオン交換樹
脂に吸着されるため、しばらくの間処理水中にＣａ”及
びＭｇ”のリークしない状態が続く。すなわち、カチオ
ン交換樹脂の能力が低下したために通水終点に達したイ
オン交換装置に引き続き原水を通水した場合には、純度
は低いがＣａ２゛やＭ　ｇＺ−等の硬度成分を含まない
処理水を一定量得ることが出来るのである。

また、イオン交換装置に使用しているカチオン交換樹脂
及びアニオン交換樹脂のいずれも能力低下を来していな
いが、定体積処理量に達したために通水終点としたイオ
ン交換装置の場合には、引き続き原水を通水することに
よって当然のことながら純水を得ることが出来る。

以上の如く、いずれにしても通水終点に達したイオン交
換装置に引き続き原水を通水した場合には、Ｃａ　”や
Ｍ　ｇ２＋等の硬度成分を含まない処理水を得ることが
出来るのであり、本発明は正にこのような事実に着目し
てなされたものである。

以下に本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

第１図は本発明の実施態様の一例を示す純水製造装置の
フローの説明図であり、図中１は原水貯槽、２は当該貯
槽１内の原水を処理して純水を得るためのイオン交換装
置、３は当該イオン交換装置２の処理水である純水を貯
留する純水貯槽、４は原水を前記イオン交換装置２に供
給するための原水ポンプを示しており、また５は原水流
入ライン、６は処理水流出ライン、７は純水供給ライン
、９は原水供給ラインをそれぞれ示しており、これらは
前記従来の純水製造装置の場合と同様である。

上記構成において、本発明の装置的な特徴は、イオン交
換装置２の処理水を原水貯槽１に循環する循環ラインを
設ける点にあり、第１図において１１がイオン交換装置
２の処理水流出ライン６がら分岐して原水貯槽１に至る
循環ラインである。

なお、第１図において１２及び１３は処理水の流路を純
水貯槽３側と原水貯槽１側とに切り換えるための切り換
え弁をそれぞれ示している。

第１図に示したようなフローの純水製造装置を用いて純
水を製造する場合には、循環ライン１１に付設した切り
換え弁１３を閉じるとともに処理水流出ライン６に付設
した切り換え弁１２を開とし、原水貯槽１内の原水を原
水ポンプ４によってイオン交換装置２に通水すればよく
、当該通水工程は従来と全く同様である。

このような通水工程を続行してイオン交換装置２から所
定の純度の処理水が得られなくなったり、あるいはイオ
ン交換装置２の処理量が定体積処理量に達したりした場
合等、いわゆる通水終点に達した場合には、イオン交換
装置２の再生を行うわけであるが、本発明においては当
該再生に先立つて以下のような処理を行う。

すなわち、原水貯槽９内に予め再生に必要な水量の原水
を貯留するとともに弁１２を閉じて弁１３を開とし、原
水貯槽１内の原水を原水ポンプ４によって引き続き通水
終点に達したイオン交換装置２に通水しイオン交換処理
を行う。当該イオン交換処理においては前述した如く原
水中のＣａ”やＭｇ２°等の硬度成分を引き続き除去す
ることが出来、使用しているカチオン交換樹脂の能力が
低下したために通水終点に達した場合にあってはＮａ゛
を含むものの前記硬度成分を含まない処理水を得ること
が出来、またカチオン、アニオン両イオン交換樹脂の能
力が低下していないにもかかわらず定体積処理量に達し
たために通水終点とした場合にあっては処理水として純
水を得ることが出来る。得られた処理水は弁１３及び循
環ライン１１を介して原水貯槽１に循環する。このよう
な原水の循環処理を所定時間行うことによって、原水貯
槽１内の原水を、純度は低いがＣａ”やｙｌ　ｇＺ　−
等の硬度成分をほとんど含まない処理水、あるいは不純
物イオンをほとんど含まないほぼ純水に近い処理水と置
換することが出来るので、適当な時期に前記循環処理を
停止し、イオン交換装置２の再生に移行する。

イオン交換装置２の再生においては、上述のようにして
原水貯槽１内に得た処理水を再生用水とし、これを原水
ポンプ４によってイオン交換装置２に供給して常法によ
り再生を行い、再生廃液は再生廃液排出ライン１０を介
して系外に排出させる。当該再生においては、Ｃａ２４
、Ｍ　ｇＺ−等の硬度成分の低い水を再生用水として使
用するのであるからアニオン交換樹脂層中に前記硬度成
分に由来する固形物が析出しないのは当然であり、従っ
て再生後の通水時において良質の処理水を得ることが出
来る。

なお、本発明方法を実施するに際しては、いかなる事態
が生じても原水貯槽１内の原水が循環ライン１１を介し
て処理水側に逆流しないような装置的配慮を必要とする
が、例えば循環ライン１１の原水貯槽１への接続部を原
水貯槽１の最上部付近とし、当該接続部の下方の原水貯
槽Ｉに原水のオーバーフローラインを設けることによっ
て前記原水の逆流を確実に防止することが出来る。

また、上述した如く、イオン交換装置に使用しているイ
オン交換樹脂の能力がある程度残っている時点で通水終
点とし、その後本発明方法を実施するようにすれば、原
水貯槽ｌ内にほぼ純水に近い処理水を得ることが出来る
ので、本発明は上述したＣａ　２　＋やｙｌ　ｇ２°等
の硬度成分を多（含む原水を処理するイオン交換装置の
場合に限らず、純水並の良質な水を使用して再生を行い
たい場合にはいかなる場合にも適用することが出来る。

本発明方法を適用出来るイオン交換装置としては、例え
ば前記温床式イオン交換装置、あるいはカチオン交換塔
、アニオン交換塔及び脱炭酸塔を適宜組み合わせてなる
２床式、２床３塔式、３塔４床式等の複床式イオン交換
装置、更に同種類の門型イオン交換樹脂と強型イオン交
換樹脂とを同一の塔内に積層して充填してなる複層床式
イオン交換塔を用いた複床式イオン交換装置等が例示出
来る。

〈効果〉 本発明によれば、通水終点に達したイオン交換装置を利
用して、原水貯槽内に純度はよくないがＣａ２゛やＭｇ
２゛等の硬度成分の濃度を低下させた処理水、あるいは
ほぼ純水に近い処理水を得ることが出来る。従って、前
記イオン交換装置の再生にあたっては、原水貯槽内に得
られた前記処理水を再生用水とし、これを原水ポンプに
よってイオン交換装置に供給すればよく、再生時におい
てアニオン交換樹脂層中に前記硬度成分に由来する固形
物が析出するのを防止することが出来るのは勿論、純水
を用いて再生を行う従来法において必要であった再生用
水ポンプを省略することが出来て、従来より装置全体の
コストを低減させることが出来る。

また、前記従来法においては、高価な内面塗装やライニ
ング等を要し、従って製作費の高価な純水貯槽の容量を
再生に必要な水量を確保出来る程度に大きくしなければ
ならなかったのに対し、本発明においては特に高価な内
面塗装やライニング等を要しない、安価に製作出来る原
水貯槽の容量を大とすればよく、その代わり高価な純水
貯槽の容量を従来法に比べて小とすることが出来るので
、装置全体のコストを従来より更に低減することが出来
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施態様の一例を示すフローの説明図
、第２図は従来の純水製造装置のフローの説明図であり
、また第３図は通水路−点に達したイオン交換装置にお
けるカチオン交換樹脂中のイオン分布を示す模式図であ
る。 ■・・・原水貯槽　　　　　２・・・イオン交換装置３
・・・純水貯槽　　　　　４・・・原水ポンプ５・・・
原水流入ライン　　６・・・処理水流出ライン７・・・
純水供給ライン　　８・・・再生用水ポンプ９・・・原
水供給ライン １０・・・再生廃液排出ライン １１・・・循環ライン　　　１２．１３・・・切り換え
弁第１図 第３図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 原水貯槽に一旦貯留した原水をイオン交換装置に通水し
   て純水を得るようにした純水製造装置において、イオン
   交換装置の処理水を原水貯槽に戻すための循環ラインを
   設け、前記イオン交換装置を再生するにあたっては、通
   水終点に達したイオン交換装置を用いて原水貯槽内の原
   水を引き続き処理するとともに得られる処理水を前記循
   環ラインを介して原水貯槽に循環するようにし、当該循
   環処理によって原水貯槽内の原水を前記処理水と置換し
   た後に、当該貯槽内に得た処理水を用いて前記イオン交
   換装置の再生を行うことを特徴とする純水製造用イオン
   交換装置の再生方法。