JPH05253568A - 純水製造装置 - Google Patents
純水製造装置Info
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- JPH05253568A JPH05253568A JP4087870A JP8787092A JPH05253568A JP H05253568 A JPH05253568 A JP H05253568A JP 4087870 A JP4087870 A JP 4087870A JP 8787092 A JP8787092 A JP 8787092A JP H05253568 A JPH05253568 A JP H05253568A
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Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Treatment Of Water By Ion Exchange (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【構成】 複層床式（Ｃ）もしくは単層床式カチオン交
換塔（Ｉ，Ｊ）と複層床式（Ｅ）もしくは単層床式アニ
オン交換塔（Ｋ，Ｌ）等からなる純水製造装置におい
て、該装置の前段に装置内への懸濁物質の混入を防止す
る膜分離装置（Ｂ）を設置し、各交換塔内にはその上部
に充填樹脂の膨潤又は収縮分に対応する余裕高さを持た
せて各樹脂を充填し、さらに上記膜分離装置で処理され
た原水を下降流通水方式で処理することにより、逆洗工
程を省略した純水製造装置。 【効果】 従来装置に比べ樹脂の再生時間が大幅に削減
でき、さらに交換塔自体がシンプルで塔高さも低くでき
た。また得られる処理水は従来に比べて極めて高純度で
ある。
換塔（Ｉ，Ｊ）と複層床式（Ｅ）もしくは単層床式アニ
オン交換塔（Ｋ，Ｌ）等からなる純水製造装置におい
て、該装置の前段に装置内への懸濁物質の混入を防止す
る膜分離装置（Ｂ）を設置し、各交換塔内にはその上部
に充填樹脂の膨潤又は収縮分に対応する余裕高さを持た
せて各樹脂を充填し、さらに上記膜分離装置で処理され
た原水を下降流通水方式で処理することにより、逆洗工
程を省略した純水製造装置。 【効果】 従来装置に比べ樹脂の再生時間が大幅に削減
でき、さらに交換塔自体がシンプルで塔高さも低くでき
た。また得られる処理水は従来に比べて極めて高純度で
ある。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は純水の製造装置に関し、
特に従来の逆洗を無くしてイオン交換反応を化学量論的
におこなわせ、樹脂の再生時間を短縮し、またイオン交
換塔を小さく且つシンプルにしたものである。
特に従来の逆洗を無くしてイオン交換反応を化学量論的
におこなわせ、樹脂の再生時間を短縮し、またイオン交
換塔を小さく且つシンプルにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】原水中の塩類や遊離した弱酸、珪酸など
をすべて除去した純水は、高圧ボイラー給水、プロセス
用水、電子工業用水、原子炉用水、その他きわめて高純
度の水が要求される工業用水および試験・研究用水等と
して広く用いられている。
をすべて除去した純水は、高圧ボイラー給水、プロセス
用水、電子工業用水、原子炉用水、その他きわめて高純
度の水が要求される工業用水および試験・研究用水等と
して広く用いられている。
【０００３】そしてこのような純水は通常イオン交換樹
脂を使用して製造され、実際には上層に弱酸性陽イオン
交換樹脂、下層に強酸性陽イオン交換樹脂を夫々充填し
た複層床式カチオン交換塔と、上層に弱塩基性陰イオン
交換樹脂、下層に強塩基性陰イオン交換樹脂を夫々充填
した複層床式アニオン交換塔、またさらに要すれば脱炭
酸塔を組み合わせた２床２塔もしくは２床３塔式あるい
は上記の各イオン交換樹脂を夫々別々に充填した単層床
式の４床４塔式もしくしは４床５塔式とした純水製造装
置が用いられている。
脂を使用して製造され、実際には上層に弱酸性陽イオン
交換樹脂、下層に強酸性陽イオン交換樹脂を夫々充填し
た複層床式カチオン交換塔と、上層に弱塩基性陰イオン
交換樹脂、下層に強塩基性陰イオン交換樹脂を夫々充填
した複層床式アニオン交換塔、またさらに要すれば脱炭
酸塔を組み合わせた２床２塔もしくは２床３塔式あるい
は上記の各イオン交換樹脂を夫々別々に充填した単層床
式の４床４塔式もしくしは４床５塔式とした純水製造装
置が用いられている。
【０００４】そしてこの複層床式の装置においては、再
生液は塔内を上向きに強酸性陽イオン交換樹脂から弱酸
性陽イオン交換樹脂および強塩基性陰イオン交換樹脂か
ら弱塩基性陰イオン交換樹脂へ一貫して通薬し、原水は
塔内を下向きに通水する上昇流再生・下降流通水方式が
知られている。
生液は塔内を上向きに強酸性陽イオン交換樹脂から弱酸
性陽イオン交換樹脂および強塩基性陰イオン交換樹脂か
ら弱塩基性陰イオン交換樹脂へ一貫して通薬し、原水は
塔内を下向きに通水する上昇流再生・下降流通水方式が
知られている。
【０００５】これは、イオン交換樹脂に、一貫して上向
流で通薬することにより、まず強酸性陽イオン交換樹脂
・強塩基性陰イオン交換樹脂を再生し、残りの酸または
アルカリで再生効率のよい弱酸性陽イオン交換樹脂・弱
塩基性陰イオン交換樹脂を再生するため、強酸性陽イオ
ン交換樹脂・強塩基性陰イオン交換樹脂のみを用いた方
式に比べ再生薬品の使用量が大幅に少ない等の利点を有
しているからである。
流で通薬することにより、まず強酸性陽イオン交換樹脂
・強塩基性陰イオン交換樹脂を再生し、残りの酸または
アルカリで再生効率のよい弱酸性陽イオン交換樹脂・弱
塩基性陰イオン交換樹脂を再生するため、強酸性陽イオ
ン交換樹脂・強塩基性陰イオン交換樹脂のみを用いた方
式に比べ再生薬品の使用量が大幅に少ない等の利点を有
しているからである。
【０００６】又単層床式の装置においては、強酸性陽イ
オン交換樹脂および強塩基性陰イオン交換樹脂では夫々
上昇流再生、下降流通水方式をとり、弱酸性陽イオン交
換樹脂および弱塩基性陰イオン交換樹脂では夫々上昇流
もしくは下降流再生、下降流通水方式をとることが知ら
れている。
オン交換樹脂および強塩基性陰イオン交換樹脂では夫々
上昇流再生、下降流通水方式をとり、弱酸性陽イオン交
換樹脂および弱塩基性陰イオン交換樹脂では夫々上昇流
もしくは下降流再生、下降流通水方式をとることが知ら
れている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従来のイオン交換塔に
おいては原水の通水によって原水の懸濁物質（以下濁質
という）が樹脂層に蓄積するため、再生工程の第１段階
として必ず樹脂の逆洗を行い、塔内の上記濁質を除去し
なければならない。
おいては原水の通水によって原水の懸濁物質（以下濁質
という）が樹脂層に蓄積するため、再生工程の第１段階
として必ず樹脂の逆洗を行い、塔内の上記濁質を除去し
なければならない。
【０００８】そしてこの逆洗のためには充填した樹脂の
塔内の上方にかなり大きな空間部（以下これをフリーボ
ードと呼ぶ）が必要であった。例えばアニオン交換樹脂
塔においては、フリーボードの高さはアニオン交換樹脂
層の高さの６０％以上の高さが必要であり、カチオン交
換塔においてもカチオン交換樹脂層の高さの約６０％以
上も必要であった。このためこれらの交換塔の全高はか
なり大きなものとなり、製作費の上昇や設置建屋の大型
化等の問題がった。
塔内の上方にかなり大きな空間部（以下これをフリーボ
ードと呼ぶ）が必要であった。例えばアニオン交換樹脂
塔においては、フリーボードの高さはアニオン交換樹脂
層の高さの６０％以上の高さが必要であり、カチオン交
換塔においてもカチオン交換樹脂層の高さの約６０％以
上も必要であった。このためこれらの交換塔の全高はか
なり大きなものとなり、製作費の上昇や設置建屋の大型
化等の問題がった。
【０００９】また上記上昇流再生においては、再生剤の
上昇流により交換樹脂層が押し上げられて流動するのを
防ぐため、再生剤を交換塔内の下部に設置したディスト
リビューターから流入して交換樹脂層の上部に設置した
コレクターから排出する方式を採っている。またさらに
再生時に上記フリーボードの上部から水や空気を流入せ
しめて当該水や空気の流入圧力によって樹脂層を押圧保
持してその流動化を防ぐ方法もとられている。このよう
なディストリビューターは再生剤を均一に分散させ且つ
樹脂層の流動化を防止するために特殊なものであり、ま
たコレクターも均一集液のため特殊なものであって、い
ずれも交換塔のコストを押し上げていた。
上昇流により交換樹脂層が押し上げられて流動するのを
防ぐため、再生剤を交換塔内の下部に設置したディスト
リビューターから流入して交換樹脂層の上部に設置した
コレクターから排出する方式を採っている。またさらに
再生時に上記フリーボードの上部から水や空気を流入せ
しめて当該水や空気の流入圧力によって樹脂層を押圧保
持してその流動化を防ぐ方法もとられている。このよう
なディストリビューターは再生剤を均一に分散させ且つ
樹脂層の流動化を防止するために特殊なものであり、ま
たコレクターも均一集液のため特殊なものであって、い
ずれも交換塔のコストを押し上げていた。
【００１０】これを解決するため、従来専用の逆洗塔を
交換塔の上方に設置してこの逆洗塔と交換塔とを連通管
で接続することにより、上記濁質を逆洗塔の上部から排
出する方式も採用されている。しかしこの場合にも逆洗
塔が必要となり、製作費と設置スペースの問題は依然と
して残っている。
交換塔の上方に設置してこの逆洗塔と交換塔とを連通管
で接続することにより、上記濁質を逆洗塔の上部から排
出する方式も採用されている。しかしこの場合にも逆洗
塔が必要となり、製作費と設置スペースの問題は依然と
して残っている。
【００１１】さらにこのような上昇流再生・下降流通水
方式の純水製造において、再生時に逆洗を行うと通水終
了時点で塔下部に未反応のまま残留しているＨ型カチオ
ン交換樹脂（Ｒ−Ｈ）あるいはＯＨ型アニオン交換樹脂
（Ｒ−Ｈ）の層が乱されるために、これら残留Ｒ−Ｈ、
Ｒ−ＯＨの有効利用がなされぬばかりか、化学量論的な
再生ができなくなるため、高純度の純水を得るために
は、多量の再生剤が必要となり、そのため当該方式の前
記した利点が失われてしまうという問題があった。
方式の純水製造において、再生時に逆洗を行うと通水終
了時点で塔下部に未反応のまま残留しているＨ型カチオ
ン交換樹脂（Ｒ−Ｈ）あるいはＯＨ型アニオン交換樹脂
（Ｒ−Ｈ）の層が乱されるために、これら残留Ｒ−Ｈ、
Ｒ−ＯＨの有効利用がなされぬばかりか、化学量論的な
再生ができなくなるため、高純度の純水を得るために
は、多量の再生剤が必要となり、そのため当該方式の前
記した利点が失われてしまうという問題があった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明はこれに鑑み種々
検討の結果、上記フリーボードや逆洗塔を必要としない
イオン交換塔からなる純水製造装置を開発したものであ
る。
検討の結果、上記フリーボードや逆洗塔を必要としない
イオン交換塔からなる純水製造装置を開発したものであ
る。
【００１３】本発明は強酸性陽イオン交換樹脂と弱酸性
陽イオン交換樹脂を充填した複層床式カチオン交換塔お
よび強塩基性陰イオン交換樹脂と弱塩基性陰イオン交換
樹脂を充填した複層床式アニオン交換塔からなる２床２
塔式純水製造装置もしくはこれに脱炭酸塔を組合せてな
る２床３塔式純水製造装置あるいは弱酸性陽イオン交換
樹脂を充填した単層床式弱酸性カチオン交換塔、強酸性
陽イオン交換樹脂を充填した単層床式強酸性カチオン交
換塔、弱塩基性陰イオン交換樹脂を充填した単層床式弱
塩基性アニオン交換塔および強塩基性陰イオン交換樹脂
を充填した単層床式強塩基性アニオン交換塔からなる４
床４塔式純水製造装置もしくはこれに脱炭酸塔を組合せ
てなる４床５塔式純水製造装置において、該純水製造装
置の前段にそのカチオン交換塔内およびアニオン交換塔
内への濁質の混入を抑止するための膜分離装置を設置
し、各カチオン交換塔および各アニオン交換塔にはそれ
ぞれの交換塔内の空間に各充填樹脂の通水、再生による
膨潤分もしくは収縮分に対応する余裕高をその上部に持
たせて各樹脂を隙間なく充填し、上記の膜分離装置で予
備処理された原水を下降流通水方式で処理することによ
り、逆洗工程を省略したことを特徴とするものである。
陽イオン交換樹脂を充填した複層床式カチオン交換塔お
よび強塩基性陰イオン交換樹脂と弱塩基性陰イオン交換
樹脂を充填した複層床式アニオン交換塔からなる２床２
塔式純水製造装置もしくはこれに脱炭酸塔を組合せてな
る２床３塔式純水製造装置あるいは弱酸性陽イオン交換
樹脂を充填した単層床式弱酸性カチオン交換塔、強酸性
陽イオン交換樹脂を充填した単層床式強酸性カチオン交
換塔、弱塩基性陰イオン交換樹脂を充填した単層床式弱
塩基性アニオン交換塔および強塩基性陰イオン交換樹脂
を充填した単層床式強塩基性アニオン交換塔からなる４
床４塔式純水製造装置もしくはこれに脱炭酸塔を組合せ
てなる４床５塔式純水製造装置において、該純水製造装
置の前段にそのカチオン交換塔内およびアニオン交換塔
内への濁質の混入を抑止するための膜分離装置を設置
し、各カチオン交換塔および各アニオン交換塔にはそれ
ぞれの交換塔内の空間に各充填樹脂の通水、再生による
膨潤分もしくは収縮分に対応する余裕高をその上部に持
たせて各樹脂を隙間なく充填し、上記の膜分離装置で予
備処理された原水を下降流通水方式で処理することによ
り、逆洗工程を省略したことを特徴とするものである。
【００１４】なお上記濁質とは、例えば粘土質、水酸化
物類、有機物、木片その他の異物である。
物類、有機物、木片その他の異物である。
【００１５】また上記膜分離装置としては、逆浸透膜装
置、限外濾過膜装置またはマイクロフィルター（精密濾
過膜装置）が有効である。
置、限外濾過膜装置またはマイクロフィルター（精密濾
過膜装置）が有効である。
【００１６】また上記余裕高とは、各充填樹脂の通水・
再生による膨潤量もしくは収縮量（即ち弱酸性陽イオン
交換樹脂および弱塩基性陰イオン交換樹脂の場合は再生
形から塩形に変化するときの膨潤量であり、強酸性陽イ
オン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂の場合は塩
形から再生形に変化するときの膨潤量である。）に見合
う容積を各交換樹脂の高さに換算したものである。
再生による膨潤量もしくは収縮量（即ち弱酸性陽イオン
交換樹脂および弱塩基性陰イオン交換樹脂の場合は再生
形から塩形に変化するときの膨潤量であり、強酸性陽イ
オン交換樹脂及び強塩基性陰イオン交換樹脂の場合は塩
形から再生形に変化するときの膨潤量である。）に見合
う容積を各交換樹脂の高さに換算したものである。
【００１７】このように純水製造装置の前段に濁質の流
入を抑止するための膜分離装置を設置したので、逆洗を
実施する必要がなくなり、また下記に示すように、向流
再生方式の利点を、工業装置においても化学量論的に発
揮することが可能となった。
入を抑止するための膜分離装置を設置したので、逆洗を
実施する必要がなくなり、また下記に示すように、向流
再生方式の利点を、工業装置においても化学量論的に発
揮することが可能となった。
【００１８】即ち、本発明では、カチオン交換塔におい
て再生前に逆洗を行わないため、樹脂層のイオン配列
は、樹脂層上部から下部に向かってＲ−Ｃａ、Ｒ−Ｍ
ｇ、Ｒ−Ｎａ、Ｒ−Ｈの選択性の順に配列し、また、ア
ニオン交換塔では、再生前に逆洗を行わないため、樹脂
層のイオン配列は、樹脂層の上部から下部に向かって、
Ｒ−ＳＯ4 、Ｒ−Ｃｌ、Ｒ−シリカ、Ｒ−ＯＨの選択性
の順位に配列するため、再生時に残留していた残Ｒ−
Ｈ、残Ｒ−ＯＨを１００％有効に利用できるばかりか、
化学量論的な再生が可能となり、極めて低い酸またはア
ルカリの再生剤使用量で、高純度水を製造することが可
能となり、かつ再生時間を大巾に低減することが可能と
なった。また逆洗塔やフリーボードをなくすことができ
るので、塔高さを低くでき、従って製作費が低減する。
て再生前に逆洗を行わないため、樹脂層のイオン配列
は、樹脂層上部から下部に向かってＲ−Ｃａ、Ｒ−Ｍ
ｇ、Ｒ−Ｎａ、Ｒ−Ｈの選択性の順に配列し、また、ア
ニオン交換塔では、再生前に逆洗を行わないため、樹脂
層のイオン配列は、樹脂層の上部から下部に向かって、
Ｒ−ＳＯ4 、Ｒ−Ｃｌ、Ｒ−シリカ、Ｒ−ＯＨの選択性
の順位に配列するため、再生時に残留していた残Ｒ−
Ｈ、残Ｒ−ＯＨを１００％有効に利用できるばかりか、
化学量論的な再生が可能となり、極めて低い酸またはア
ルカリの再生剤使用量で、高純度水を製造することが可
能となり、かつ再生時間を大巾に低減することが可能と
なった。また逆洗塔やフリーボードをなくすことができ
るので、塔高さを低くでき、従って製作費が低減する。
【００１９】また上記フリーボードをなくし、各交換塔
内の空間にはイオン交換樹脂を、その余裕高を上部に持
たせて隙間なく充填してあるので、例えば塔内の上下に
目板を設置してこれら両目板間にイオン交換樹脂を充填
した装置の場合は、再生剤を通常の流速より多少速めた
流速の上昇流で流入させることによって樹脂層を上部の
目板に容易に押しつけることができ、よって樹脂層が流
動することはなくなる。従って従来のコレクターやディ
ストリビューターが不要となり、塔の構造がシンプルと
なる。
内の空間にはイオン交換樹脂を、その余裕高を上部に持
たせて隙間なく充填してあるので、例えば塔内の上下に
目板を設置してこれら両目板間にイオン交換樹脂を充填
した装置の場合は、再生剤を通常の流速より多少速めた
流速の上昇流で流入させることによって樹脂層を上部の
目板に容易に押しつけることができ、よって樹脂層が流
動することはなくなる。従って従来のコレクターやディ
ストリビューターが不要となり、塔の構造がシンプルと
なる。
【００２０】なお塔内に充填したイオン交換樹脂の頂面
に接して、当該イオン交換樹脂の再生時における膨潤も
しくは収縮に応じて伸張可能な可撓性多孔膜、例えば多
数の小孔を有する２枚のゴム製板の間に、液体は通すが
イオン交換樹脂は通過させない程度の目開きを有するサ
ラン布等を挟み込んで接着したものを設け、当該可撓性
多孔膜によってイオン交換樹脂を押さえつけるようにし
てもよく、このようにすると再生時における樹脂層の流
動化をより確実に防止することができる。
に接して、当該イオン交換樹脂の再生時における膨潤も
しくは収縮に応じて伸張可能な可撓性多孔膜、例えば多
数の小孔を有する２枚のゴム製板の間に、液体は通すが
イオン交換樹脂は通過させない程度の目開きを有するサ
ラン布等を挟み込んで接着したものを設け、当該可撓性
多孔膜によってイオン交換樹脂を押さえつけるようにし
てもよく、このようにすると再生時における樹脂層の流
動化をより確実に防止することができる。
【００２１】
【実施例】次に本発明の実施例について説明する。
【００２２】今、本発明方法の実施態様を図面によって
説明する。
説明する。
【００２３】（１）複層床式カチオン交換塔および複層
床式アニオン交換塔を用いた２床２塔式もしくはこれに
脱炭酸塔を組合せた２床３塔式の純水製造装置の場合
（図１）。
床式アニオン交換塔を用いた２床２塔式もしくはこれに
脱炭酸塔を組合せた２床３塔式の純水製造装置の場合
（図１）。
【００２４】濁質を含む原水（Ａ）は膜分離装置（Ｂ）
を経て実質的に濁質を除かれた状況で上部には弱酸性陽
イオン交換樹脂（ＷＣ）を、下部には強酸性陽イオン交
換樹脂（ＳＣ）を夫々充填した複層床式カチオン交換塔
（Ｃ）の頂部より送入され下降流通水方式でＷＣ層、次
いでＳＣ層を通過して塔（Ｃ）の底部より含有カチオン
の除かれた原水が送出され、脱炭酸塔（Ｄ）に送られ
る。ここでＣＯ2 を除去してから残存アニオンを含む原
水を上部には弱塩基性陰イオン交換樹脂（ＷＡ）を、下
部には強塩基性陰イオン交換樹脂（ＳＡ）を夫々充填し
た複層床式アニオン交換塔（Ｅ）の頂部より送入し下降
流通水方式でＷＡ層、次いでＳＡ層を通過して塔（Ｅ）
の底部より更に含有アニオンの除かれた処理水（Ｆ）が
得られる。
を経て実質的に濁質を除かれた状況で上部には弱酸性陽
イオン交換樹脂（ＷＣ）を、下部には強酸性陽イオン交
換樹脂（ＳＣ）を夫々充填した複層床式カチオン交換塔
（Ｃ）の頂部より送入され下降流通水方式でＷＣ層、次
いでＳＣ層を通過して塔（Ｃ）の底部より含有カチオン
の除かれた原水が送出され、脱炭酸塔（Ｄ）に送られ
る。ここでＣＯ2 を除去してから残存アニオンを含む原
水を上部には弱塩基性陰イオン交換樹脂（ＷＡ）を、下
部には強塩基性陰イオン交換樹脂（ＳＡ）を夫々充填し
た複層床式アニオン交換塔（Ｅ）の頂部より送入し下降
流通水方式でＷＡ層、次いでＳＡ層を通過して塔（Ｅ）
の底部より更に含有アニオンの除かれた処理水（Ｆ）が
得られる。
【００２５】尚、塔（Ｃ）の充填樹脂（ＷＣ）および
（ＳＣ）の再生は再生液（Ｇ）を塔（Ｃ）の底部より送
入して頂部より排出する上昇流再生方式で行い、又塔
（Ｅ）の充填樹脂（ＷＡ）および（ＳＡ）の再生も同様
の上昇流再生方式で行う。
（ＳＣ）の再生は再生液（Ｇ）を塔（Ｃ）の底部より送
入して頂部より排出する上昇流再生方式で行い、又塔
（Ｅ）の充填樹脂（ＷＡ）および（ＳＡ）の再生も同様
の上昇流再生方式で行う。
【００２６】（２）単層床式の各強、弱カチオン交換塔
および単層床式の各強、弱アニオン交換塔を用いた４床
４塔式もしくはこれに脱炭酸塔を組合せた４床５塔式の
純水製造装置の場合（図２）。
および単層床式の各強、弱アニオン交換塔を用いた４床
４塔式もしくはこれに脱炭酸塔を組合せた４床５塔式の
純水製造装置の場合（図２）。
【００２７】濁質を含む原水（Ａ）は膜分離装置（Ｂ）
を経て実質的に濁質を除かれた状態でＷＣを充填した単
層床式弱酸性カチオン交換塔（Ｉ）の頂部から底部へ充
填ＷＣを下降流通水方式で通過してから、引続きＳＣを
充填した単層床式強酸性カチオン交換塔（Ｊ）頂部から
底部へ充填ＳＣを下降流通水方式で通過して原水中の含
有カチオンが除かれる。この含有カチオンの除かれた原
水は脱炭酸塔（Ｄ）を通りＣＯ2 を除かれてからＷＡを
充填した単層床式弱塩基性アニオン交換塔（Ｋ）の頂部
から底部へ充填ＷＡを下降流通水方式で通過してから引
続きＳＡを充填した単層床式強塩基性アニオン交換樹脂
（Ｌ）の頂部から底部へ充填ＳＡを下降流通水方式で通
過して更に含有アニオンの除かれた処理水（Ｆ）が得ら
れる。
を経て実質的に濁質を除かれた状態でＷＣを充填した単
層床式弱酸性カチオン交換塔（Ｉ）の頂部から底部へ充
填ＷＣを下降流通水方式で通過してから、引続きＳＣを
充填した単層床式強酸性カチオン交換塔（Ｊ）頂部から
底部へ充填ＳＣを下降流通水方式で通過して原水中の含
有カチオンが除かれる。この含有カチオンの除かれた原
水は脱炭酸塔（Ｄ）を通りＣＯ2 を除かれてからＷＡを
充填した単層床式弱塩基性アニオン交換塔（Ｋ）の頂部
から底部へ充填ＷＡを下降流通水方式で通過してから引
続きＳＡを充填した単層床式強塩基性アニオン交換樹脂
（Ｌ）の頂部から底部へ充填ＳＡを下降流通水方式で通
過して更に含有アニオンの除かれた処理水（Ｆ）が得ら
れる。
【００２８】尚、塔（Ｊ）および塔（Ｉ）の各充填樹脂
（ＳＣ）および（ＷＣ）の再生は、再生液（Ｇ）を塔
（Ｊ）では上昇流再生方式で通過させて行い、引続きこ
の再生液（Ｇ）を塔（Ｉ）に上昇流再生又は下降流のい
ずれかの方式で通過させて行う。また塔（Ｌ）および塔
（Ｋ）の各充填樹脂（ＳＡ）および（ＷＡ）の再生は再
生液（Ｈ）を塔（Ｌ）では上昇流再生方式で通過させて
行い、引続きこの再生液（Ｈ）を塔（Ｋ）に上昇流再生
又は下降流再生のいずれかの方式で通過させて行う。
（ＳＣ）および（ＷＣ）の再生は、再生液（Ｇ）を塔
（Ｊ）では上昇流再生方式で通過させて行い、引続きこ
の再生液（Ｇ）を塔（Ｉ）に上昇流再生又は下降流のい
ずれかの方式で通過させて行う。また塔（Ｌ）および塔
（Ｋ）の各充填樹脂（ＳＡ）および（ＷＡ）の再生は再
生液（Ｈ）を塔（Ｌ）では上昇流再生方式で通過させて
行い、引続きこの再生液（Ｈ）を塔（Ｋ）に上昇流再生
又は下降流再生のいずれかの方式で通過させて行う。
【００２９】実施例１（図１の方式） 次のようなカチオン及びアニオンを含んだ水質の原水
を、通常の凝集沈殿装置、濾過器で順に処理した。
を、通常の凝集沈殿装置、濾過器で順に処理した。
【００３０】 カチオン成分 アニオン成分 Ｎａ＋Ｋ＝２３．５mgCaCO3 /リットル ＨＣＯ3 ＝３５．６mgCaCO3 /リットル Ｃａ＝３４．８ 〃 ＳＯ4 ＝１５．０ 〃 Ｍｇ＝２３．２ 〃 Ｃｌ＝２６．１ 〃 ────────────────── ＮＯ3 ＝ ４．８ 〃 全カチオン＝８１．５ 〃 ────────────────── 塩構成全アニオン＝８１．５ 〃 ＣＯ2 ＝１４．３ 〃 ＳｉＯ2 ＝１５．７ 〃 ────────────────── 全アニオン＝１１１．５ 〃
【００３１】その後上記処理水を限外濾過膜（ロミコン
社製 ＧＭ−８０）を装着した限外濾過膜装置で処理し
た。限外濾過膜装置処理前の原水の濁度２〜５度、ＳＤ
Ｉ（Silt density index）は測定不能であったのに対
し、得られた透過水は濁度が０．１度以下、ＳＤＩは２
以下であった。この透過水を図３に示すような複層床式
カチオン交換塔（１）および図４に示すような複層床式
アニオン交換塔（２）と両塔（１）（２）間に設けたＣ
Ｏ2 を除去するための脱炭酸塔（図示せず）からなる複
層床式純水製造装置に通水した。
社製 ＧＭ−８０）を装着した限外濾過膜装置で処理し
た。限外濾過膜装置処理前の原水の濁度２〜５度、ＳＤ
Ｉ（Silt density index）は測定不能であったのに対
し、得られた透過水は濁度が０．１度以下、ＳＤＩは２
以下であった。この透過水を図３に示すような複層床式
カチオン交換塔（１）および図４に示すような複層床式
アニオン交換塔（２）と両塔（１）（２）間に設けたＣ
Ｏ2 を除去するための脱炭酸塔（図示せず）からなる複
層床式純水製造装置に通水した。
【００３２】即ち塔（１）（２）内の図に示す高さの位
置に液体は通すがイオン交換樹脂は通過させない構造の
公知の目板（３）（４）を装着し、この間にカチオン交
換塔（１）内には強酸性陽イオン交換樹脂（５）として
アンバーライトＩＲ−１２４を１３．６リットル（Ｎａ
形基準）、弱酸性陽イオン交換樹脂（６）としてアンバ
ーライトＩＲＣ−７６を６．８リットル（Ｈ型基準）、
アニオン交換塔（２）内には強塩基性陰イオン交換樹脂
（７）としてアンバーライトＩＲＡ−４００を１４．８
リットル（Ｃｌ形基準）、弱塩基性陰イオン交換樹脂
（８）としてＩＲＡ−９４Ｓを１６．８リットル（遊離
塩基形基準）充填し、さらにそれぞれの塔内にそれぞれ
の樹脂の膨潤率を見込んだ余裕高さ（９）を上部の目板
（３）と充填樹脂の頂面との間に設けた交換塔を用い
た。
置に液体は通すがイオン交換樹脂は通過させない構造の
公知の目板（３）（４）を装着し、この間にカチオン交
換塔（１）内には強酸性陽イオン交換樹脂（５）として
アンバーライトＩＲ−１２４を１３．６リットル（Ｎａ
形基準）、弱酸性陽イオン交換樹脂（６）としてアンバ
ーライトＩＲＣ−７６を６．８リットル（Ｈ型基準）、
アニオン交換塔（２）内には強塩基性陰イオン交換樹脂
（７）としてアンバーライトＩＲＡ−４００を１４．８
リットル（Ｃｌ形基準）、弱塩基性陰イオン交換樹脂
（８）としてＩＲＡ−９４Ｓを１６．８リットル（遊離
塩基形基準）充填し、さらにそれぞれの塔内にそれぞれ
の樹脂の膨潤率を見込んだ余裕高さ（９）を上部の目板
（３）と充填樹脂の頂面との間に設けた交換塔を用い
た。
【００３３】なお上記カチオン交換塔とアニオン交換塔
には、それぞれ６０ｍ／ｈおよび４０ｍ／ｈの流速（以
下ＬＶと記す）で上記透過水を下降流で通水し、貫流点
に達した段階で、逆洗を行わず次の条件にて交換樹脂を
上昇流再生することにより、純水の製造を平均１２トン
／１サイクルでくりかえし行った。その結果６カ月にわ
たり、通水時に電気伝導率０．１μＳ／cm、シリカ濃度
０．００１mg／リットルの純水を安定して製造すること
ができた。
には、それぞれ６０ｍ／ｈおよび４０ｍ／ｈの流速（以
下ＬＶと記す）で上記透過水を下降流で通水し、貫流点
に達した段階で、逆洗を行わず次の条件にて交換樹脂を
上昇流再生することにより、純水の製造を平均１２トン
／１サイクルでくりかえし行った。その結果６カ月にわ
たり、通水時に電気伝導率０．１μＳ／cm、シリカ濃度
０．００１mg／リットルの純水を安定して製造すること
ができた。
【００３４】再生条件 （１）カチオン交換塔 ・再生剤 ３％塩酸 ・再生レベル ３５％ＨＣｌ １５０ｇ／リットル
-TOTAL-CER ・再生工程 （採水終了）→ＨＣｌ通薬（ＬＶ＝１６ｍ／Ｈ、１５分
間）→押し出し（ＬＶ＝１６ｍ／Ｈ、１２分間）→洗浄
（２０分間） ・再生所要時間 ：４７分間
-TOTAL-CER ・再生工程 （採水終了）→ＨＣｌ通薬（ＬＶ＝１６ｍ／Ｈ、１５分
間）→押し出し（ＬＶ＝１６ｍ／Ｈ、１２分間）→洗浄
（２０分間） ・再生所要時間 ：４７分間
【００３５】（２）アニオン交換塔 ・再生剤 １．３％及び２．５％苛性ソーダ ・再生レベル １００％ＮａＯＨ ３０ｇ／リット
ル-TOTAL-AER ・再生工程 （採水終了）→ＮａＯＨ通薬（ＬＶ＝１４ｍ／Ｈ、１．
３％：８．５分間）、２．５％：６．５分間）→押し出
し（ＬＶ＝１４ｍ／Ｈ、２４分間）→洗浄（１５分間） ・再生所要時間 ：５４分間
ル-TOTAL-AER ・再生工程 （採水終了）→ＮａＯＨ通薬（ＬＶ＝１４ｍ／Ｈ、１．
３％：８．５分間）、２．５％：６．５分間）→押し出
し（ＬＶ＝１４ｍ／Ｈ、２４分間）→洗浄（１５分間） ・再生所要時間 ：５４分間
【００３６】実施例２（図２の方式） 図５に示す弱酸性陽イオン交換樹脂（６）としてＩＲＣ
−７６を充填した単層床式弱酸性カチオン交換塔（１
０）、図６に示す強酸性陽イオン交換樹脂（５）として
ＩＲ−１２４を充填した単層床式強酸性カチオン交換塔
（１１）、図７に示す弱塩基性陰イオン交換樹脂（８）
としてＩＲＡ−９４Ｓを充填した単層床式弱塩基性アニ
オン交換塔（１２）および図８に示す強塩基性陰イオン
交換樹脂（７）としてＩＲＡ−４００を充填した単層床
式強塩基性アニオン交換塔（１３）を夫々用いて実施例
１と同様に実施し実施例１と同様の結果を得た。
−７６を充填した単層床式弱酸性カチオン交換塔（１
０）、図６に示す強酸性陽イオン交換樹脂（５）として
ＩＲ−１２４を充填した単層床式強酸性カチオン交換塔
（１１）、図７に示す弱塩基性陰イオン交換樹脂（８）
としてＩＲＡ−９４Ｓを充填した単層床式弱塩基性アニ
オン交換塔（１２）および図８に示す強塩基性陰イオン
交換樹脂（７）としてＩＲＡ−４００を充填した単層床
式強塩基性アニオン交換塔（１３）を夫々用いて実施例
１と同様に実施し実施例１と同様の結果を得た。
【００３７】尚塔（１０）では再生形の充填樹脂（６）
の高さが７２cmに対し、余裕高さ（９）は２５cmであ
り、塔（１１）では塩形の充填樹脂（５）の高さが１４
３cmに対し、余裕高さ（９）は６cmであり、塔（１２）
では再生形の充填樹脂（８）の高さが１０９cmに対し、
余裕高さ（９）は１７cmであり、また塔（１３）では塩
形の充填樹脂（７）の高さが９６cmに対して余裕高さ
（９）は１５cmであった。
の高さが７２cmに対し、余裕高さ（９）は２５cmであ
り、塔（１１）では塩形の充填樹脂（５）の高さが１４
３cmに対し、余裕高さ（９）は６cmであり、塔（１２）
では再生形の充填樹脂（８）の高さが１０９cmに対し、
余裕高さ（９）は１７cmであり、また塔（１３）では塩
形の充填樹脂（７）の高さが９６cmに対して余裕高さ
（９）は１５cmであった。
【００３８】従来例 一方、再生工程にて逆洗を行う従来の下降流通水・上昇
流再生方式の複層床式純水製造装置において、上記実施
例１と同じ再生レベルでの再生工程及び再生所要時間は
下記表１に示すようになる。
流再生方式の複層床式純水製造装置において、上記実施
例１と同じ再生レベルでの再生工程及び再生所要時間は
下記表１に示すようになる。
【００３９】
【表１】
【００４０】表１に示したような条件での再生及び実施
例の場合と同じ流速での透過水の通水による純水製造を
行ったところ、得られた処理水の水質は、電気伝導率が
２μＳ／cm、シリカ濃度０．２mgＳｉＯ2 ／リットルで
あって、本発明装置による場合に比べて極めて低い純度
のものであった。
例の場合と同じ流速での透過水の通水による純水製造を
行ったところ、得られた処理水の水質は、電気伝導率が
２μＳ／cm、シリカ濃度０．２mgＳｉＯ2 ／リットルで
あって、本発明装置による場合に比べて極めて低い純度
のものであった。
【００４１】
【発明の効果】このような本発明によれば、従来に比べ
てイオン交換樹脂の再生の際の工程数、再生に要する時
間をともに大幅に削減することができ、さらにこれに伴
って再生に要する水の使用量も大きく減少する。
てイオン交換樹脂の再生の際の工程数、再生に要する時
間をともに大幅に削減することができ、さらにこれに伴
って再生に要する水の使用量も大きく減少する。
【００４２】また従来必要であったコレクターは全く不
要であり、その他ディストリビューター等の塔内部品も
実質的に不要となり、交換塔がシンプルな構造となり、
且つ逆洗用のフリーボードをなくしたことによって従来
装置よりも塔高さを低くすることができたので構造のシ
ンプル化と共に製作費の低減に大きく寄与するものであ
る。
要であり、その他ディストリビューター等の塔内部品も
実質的に不要となり、交換塔がシンプルな構造となり、
且つ逆洗用のフリーボードをなくしたことによって従来
装置よりも塔高さを低くすることができたので構造のシ
ンプル化と共に製作費の低減に大きく寄与するものであ
る。
【００４３】さらに本発明によれば、再生時に逆洗を行
わないため、通水終了時に塔下部に未反応のまま残留す
るＲ−ＨやＲ−ＯＨの層を乱さずにそのまま有効利用で
き、化学量論的な再生が工業装置として可能となるた
め、得られる処理水の電気伝導率、シリカ濃度ともに、
従来法に比べて極めて高純度である。
わないため、通水終了時に塔下部に未反応のまま残留す
るＲ−ＨやＲ−ＯＨの層を乱さずにそのまま有効利用で
き、化学量論的な再生が工業装置として可能となるた
め、得られる処理水の電気伝導率、シリカ濃度ともに、
従来法に比べて極めて高純度である。
【図１】本発明装置の一実施装置を示す系統説明図であ
る。
る。
【図２】本発明装置の他の実施態様を示す系統説明図で
ある。
ある。
【図３】本発明の一実施例に係る複層床式カチオン交換
塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
【図４】本発明の一実施例に係る複層床式アニオン交換
塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
【図５】本発明の一実施例に係る単層床式弱酸性カチオ
ン交換塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
ン交換塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
【図６】本発明の一実施例に係る単層床式強酸性カチオ
ン交換塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
ン交換塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
【図７】本発明の一実施例に係る単層床式弱塩基性アニ
オン交換塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
オン交換塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
【図８】本発明の一実施例に係る単層床式強塩基性アニ
オン交換塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
オン交換塔内の樹脂の充填高さを示す説明図である。
Ａ 原水 Ｂ 膜分離装置 ＷＣ 弱酸性陽イオン交換樹脂 ＳＣ 強酸性陽イオン交換樹脂 Ｃ 複層床式カチオン交換塔 Ｄ 脱炭酸塔 ＷＡ 弱塩基性陰イオン交換樹脂 ＳＡ 強塩基性陰イオン交換樹脂 Ｅ 複層床式アニオン交換塔 Ｆ 処理水 Ｇ 再生液 Ｉ 単層床式弱酸性カチオン交換塔 Ｊ 単層床式強酸性カチオン交換塔 Ｋ 単層床式弱塩基性アニオン交換塔 Ｌ 単層床式強塩基性アニオン交換塔
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０２Ｆ 9/00 Ｚ 8515−4Ｄ
Claims (6)
- 【請求項１】 強酸性陽イオン交換樹脂と弱酸性陽イオ
ン交換樹脂を充填した複層床式カチオン交換塔および強
塩基性陰イオン交換樹脂と弱塩基性陰イオン交換樹脂を
充填した複層床式アニオン交換塔からなる２床２塔式純
水製造装置もしくはこれに脱炭酸塔を組合せてなる２床
３塔式純水製造装置あるいは弱酸性陽イオン交換樹脂を
充填した単層床式弱酸性カチオン交換塔、強酸性陽イオ
ン交換樹脂を充填した単層床式強酸性カチオン交換塔、
弱塩基性陰イオン交換樹脂を充填した単層床式弱塩基性
アニオン交換塔および強塩基性陰イオン交換樹脂を充填
した単層床式強塩基性アニオン交換塔からなる４床４塔
式純水製造装置もしくはこれに脱炭酸塔を組合せてなる
４床５塔式純水製造装置において、該純水製造装置の前
段にそのカチオン交換塔内およびアニオン交換塔内への
懸濁物質の混入を抑止するための膜分離装置を設置し、
各カチオン交換塔および各アニオン交換塔にはそれぞれ
の交換塔内の空間に、各充填樹脂の通水、再生による膨
潤分もしくは収縮分に対応する余裕高をその上部に持た
せて各樹脂を隙間なく充填し、上記の膜分離装置で予備
処理された原水を下降流通水方式で処理することによ
り、逆洗工程を省略したことを特徴とする純水製造装
置。 - 【請求項２】 複層床式カチオン交換塔および複層床式
アニオン交換塔を用いた２床２塔式もしくは２床３塔式
純水製造装置において、各交換塔の充填樹脂の再生を上
昇流で処理する請求項１記載の純水製造装置。 - 【請求項３】 単層床式弱酸性カチオン交換塔、単層床
式強酸性カチオン交換塔、単層床式弱塩酸性アニオン交
換塔および単層床式強塩基性アニオン交換塔を用いた４
床４塔式もしくは４床５塔式純水製造装置において強酸
性カチオン交換塔および強塩基性アニオン交換塔の各充
填樹脂の再生を上昇流で処理し、弱酸性カチオン交換塔
および弱塩基性アニオン交換塔の各充填樹脂の再生を夫
々上昇流もしくは下降流のいずれかで処理する請求項１
記載の純水製造装置。 - 【請求項４】 請求項１記載の膜分離装置が、逆浸透膜
装置、限外濾過膜装置、またはマイクロフィルターであ
る純水製造装置。 - 【請求項５】 請求項１記載の余裕高は、塔内上部に固
設した目板と充填樹脂面との間に設けられた、各充填樹
脂の再生・通水による膨潤収縮高に対応する純水製造装
置。 - 【請求項６】 請求項１記載の余裕高は、交換樹脂の頂
面に接して設けられた可撓性多孔質膜の許容膨張高に相
当する純水製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4087870A JP2940651B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 純水製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4087870A JP2940651B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 純水製造装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05253568A true JPH05253568A (ja) | 1993-10-05 |
| JP2940651B2 JP2940651B2 (ja) | 1999-08-25 |
Family
ID=13926908
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4087870A Expired - Fee Related JP2940651B2 (ja) | 1992-03-11 | 1992-03-11 | 純水製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2940651B2 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002343388A (ja) * | 2001-05-21 | 2002-11-29 | Mitsubishi Chemicals Corp | 燃料電池へ供給する水の処理方法 |
| JP2008073630A (ja) * | 2006-09-22 | 2008-04-03 | Japan Organo Co Ltd | イオン交換装置の再生方法および装置 |
| JP2016117001A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-06-30 | 栗田工業株式会社 | 超純水製造装置及び超純水製造方法 |
| WO2022113741A1 (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-02 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 軟水化装置、軟水化装置の再生方法、及び軟水化装置の洗浄方法 |
| JP2022086033A (ja) * | 2020-11-30 | 2022-06-09 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 軟水化装置 |
| JP2022095010A (ja) * | 2020-12-16 | 2022-06-28 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 軟水化装置 |
| JP2022116415A (ja) * | 2021-01-29 | 2022-08-10 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 軟水化装置 |
| JP2022129612A (ja) * | 2021-02-25 | 2022-09-06 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 軟水化装置並びにその再生方法及び洗浄方法 |
-
1992
- 1992-03-11 JP JP4087870A patent/JP2940651B2/ja not_active Expired - Fee Related
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