JP2001205263A - 複床式イオン交換装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 装置点数を減少し、装置の設置面積を小さく
して省スペース化を図り、装置コストを低減する。 【解決手段】 樹脂塔１１内の中心部にカチオン交換樹
脂室１２を設け、該カチオン交換樹脂室１２の周囲にア
ニオン交換樹脂室１３を設ける。原水供給管２７をカチ
オン交換樹脂室１２に連結し、処理水流出管２９をアニ
オン交換樹脂室１３に連結すると共に、処理水送水管２
８をカチオン交換樹脂室１２とアニオン交換樹脂室１３
との間に連結する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複床式イオン交換装
置に関し、更に詳しくはカチオン交換樹脂室とアニオン
交換樹脂室とを１つの樹脂塔内に設置して省スペースを
実現した複床式イオン交換装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】イオン交換装置は原水中の塩類や遊離し
た弱酸等を除去して純水を製造する装置として広く用い
られている。イオン交換装置にはカチオン交換樹脂とア
ニオン交換樹脂とを１つの樹脂塔内に充填混合してなる
混床式のものと、それらの樹脂を別々の樹脂塔に充填し
てなる複床式のものとがあり、ここで後者の複床式イオ
ン交換装置の概略図を示すと図３のようになる。

【０００３】同図に示すように、複床式イオン交換装置
は、カチオン交換樹脂を充填したカチオン樹脂塔１とア
ニオン交換樹脂を充填したアニオン樹脂塔２とを別個に
設置し、両者間に処理水送水管３を配管すると共に、カ
チオン樹脂塔１には原水供給管４を、アニオン樹脂塔２
には処理水流出管５をそれぞれ設けてなるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】複床式イオン交換装置
は、混床式のものに見られる再生時のイオン交換樹脂の
分離不良という問題を生じることはなく、再生処理が容
易であるという利点があるが、他方において、樹脂塔が
二塔必要である上、樹脂塔が複数になることによって必
然的に配管数も増え、全体として装置コストが上昇する
という欠点がある。

【０００５】また、樹脂塔を二塔設ける必要があること
からいきおい設置面積が増え、それに見合うだけの設置
スペースがない場所には装置を設置できないという問題
点があった。

【０００６】本発明は叙上の点に鑑みなされたもので、
カチオン樹脂塔とアニオン樹脂塔を同一の樹脂塔に収め
ることによって、装置点数を減らし、コストを低減なら
しめると共に、装置全体の設置面積を減少して省スペー
ス化を図ることのできる複床式イオン交換装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、（１） 樹脂
塔内にカチオン交換樹脂室とアニオン交換樹脂室を区画
して設けてなることを特徴とする複床式イオン交換装
置、（２） 樹脂塔は中心部に位置する第１樹脂室と、
該第１樹脂室の周囲に形成される第２樹脂室とを備えて
いる前記（１）記載の複床式イオン交換装置、（３）
第１樹脂室をカチオン交換樹脂室として構成し、第２樹
脂室をアニオン交換樹脂室として構成してなる前記
（２）記載の複床式イオン交換装置、（４） カチオン
交換樹脂室の入口側に原水供給管を連結し、カチオン交
換樹脂室の出口側とアニオン交換樹脂室の入口側との間
に処理水送水管を連結し且つアニオン交換樹脂室の出口
側に処理水流出管を設けてなる前記（１）記載の複床式
イオン交換装置を要旨とするものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施例を示すもの
で、同図に示す複床式イオン交換装置は、樹脂塔１１内
にカチオン交換樹脂室１２と、アニオン交換樹脂室１３
を区画して設けてなるものである。即ち、樹脂塔１１
は、中心部に位置する第１樹脂室１４と、該第１樹脂室
１４の周囲に形成される第２樹脂室１５とを備えてお
り、それらの樹脂室１４、１５は図２に示すように相互
に同心円状に形成されていると共に、隔壁１６によって
区画されている。各樹脂室１４、１５にはイオン交換樹
脂が充填されるが、本実施例では第１樹脂室１４にカチ
オン交換樹脂を充填して該樹脂室１４をカチオン交換樹
脂室１２として構成し、また第２樹脂室１５にアニオン
交換樹脂を充填して該樹脂室１５をアニオン交換樹脂室
１３として構成している。

【０００９】第１樹脂室１４をアニオン交換樹脂室１３
として構成し、また第２樹脂室１５をカチオン交換樹脂
室１２として構成することもできるが、本実施例のよう
に第１樹脂室１４をカチオン交換樹脂室１２として構成
し、また第２樹脂室１５をアニオン交換樹脂室１３とし
て構成することが好ましい。これは次のような理由に基
づく。

【００１０】即ち、カチオン交換樹脂はアニオン交換樹
脂の約２倍のイオン交換容量を持つため、樹脂室に充填
する両イオン交換樹脂の量は体積比で、カチオン交換樹
脂：アニオン交換樹脂＝１：２となる。従って、カチオ
ン交換樹脂室の容積はアニオン交換樹脂室の容積の約２
分の１となるが、ここにおいて、同心円状に２つの樹脂
室を形成する場合、容積の小さい樹脂室を中心部に位置
させることが製作上有利である。仮に、容積の小さい樹
脂室を中心部の周囲に位置させると、樹脂室の厚みが薄
くなり、製作上の困難を伴うばかりか、イオン交換樹脂
を均一状態で充填することが困難となる場合がある。こ
のような理由から、中心部に位置する第１樹脂室１４を
カチオン交換樹脂室１２として構成することが好まし
い。

【００１１】カチオン交換樹脂層２２の上部にはディス
トリビュータ１７が、また下部にはコレクター１８がそ
れぞれ設けられている。これらのディストリビュータ１
７及びコレクター１８はイオン交換装置において通常用
いられている公知の構造のものを採用できる。

【００１２】アニオン交換樹脂層２３の上部にはディス
トリビュータ１９が、また下部にはコレクター２０がそ
れぞれ設けられている。ディストリビュータ１９は図２
に示すように、輪状の管体として構成され、管体内部が
原水等の通路になっており、且つ管体底面に多数の空孔
２１が穿設されている。空孔２１はアニオン交換樹脂を
通過させない大きさとなっている。コレクター２０もデ
ィストリビュータ１９と同様な形状、構造を有するが、
空孔２１は管体の上面に穿設されている。

【００１３】カチオン交換樹脂層２２の下部及びアニオ
ン交換樹脂層２３の下部にはそれぞれ樹脂支持層２４が
非固定状に設けられている。樹脂支持層２４は、不活性
樹脂粒子を多数敷き詰めた不活性樹脂粒子層２５と、カ
チオン交換樹脂層２２またはアニオン交換樹脂層２３と
不活性樹脂粒子層２５との間に介在させた透水性シート
２６とからなる。上記不活性樹脂粒子はイオン交換能を
有しない樹脂粒子であり、該粒子として例えば、直径４
〜５ｍｍのポリプロピレン樹脂粒子を用いることができ
る。また透水性シート２６は原水等の液体は通過させる
が、不活性樹脂粒子は通過させないような材料から構成
される。そのような材料として例えば不織布が挙げられ
る。樹脂支持層２４は樹脂室内に非固定状に設けられて
いるので、上向流通水、通薬工程時に、樹脂層２２、２
３の下部に接触した状態で樹脂層２２、２３と共に上方
に押し上げられる。従って、樹脂層２２、２３が上方に
押し上げられたとしても樹脂層２２、２３の下部は常に
樹脂支持層２４によって押し付けられているため、樹脂
層２２、２３の下部が流動するのを防止でき、その結
果、再生効率を向上できる。尚、上記したコレクター１
８、２０は樹脂支持層２４の中に埋入された状態になっ
ている。

【００１４】カチオン交換樹脂室１２の入口側、即ちカ
チオン交換樹脂室１２内のディストリビュータ１７に原
水供給管２７が連結されている。カチオン交換樹脂室１
２の出口側とアニオン交換樹脂室１３の入口側との間に
処理水送水管２８が連結されている。即ち、処理水送水
管２８の一端はカチオン交換樹脂室１２内のコレクター
１８に連結され、他端はアニオン交換樹脂室１３内のデ
ィストリビュータ１９に連結されている。またアニオン
交換樹脂室１３の出口側、即ちアニオン交換樹脂室１３
内のコレクター２０に処理水流出管２９が連結されてい
る。

【００１５】本実施例は原水を最初にカチオン交換樹脂
室１２に通し、次いでアニオン交換樹脂室１３に通す方
式の構造となっているが、本発明はこれに限定されるも
のではなく、通水方向を逆にして、原水を最初にアニオ
ン交換樹脂室１３に通し、次いでカチオン交換樹脂室１
２に通す方式の構造のものとしてもよい。後者の構造を
採用する場合には、原水供給管２７をアニオン交換樹脂
室１３内のディストリビュータ１９に連結し、コレクタ
ー２０とカチオン交換樹脂室１２内のディストリビュタ
ー１７との間に処理水送水管２８を連結し、且つカチオ
ン交換樹脂室１２内のコレクター１８に処理水流出管２
９を連結する。

【００１６】カチオン交換樹脂室１２のコレクター１８
には処理水送水管２８と分岐する形で酸再生剤供給管３
０が連結され、またディストリビュター１７には原水供
給管２７と分岐する形で再生排液排出管３１が連結され
ている。更に、アニオン交換樹脂室１３のコレクター２
０には処理水流出管２９と分岐する形でアルカリ再生剤
供給管３２が連結され、またディストリビュター１９に
は処理水送水管２８と分岐する形で再生排液排出管３３
が連結されている。

【００１７】上記の如く、本実施例では原水を下向流で
通水し、再生剤を上向流で通薬する向流再生方式の構造
を採用しているが、本発明はこれに限定されず、原水を
上向流で通水し、再生剤を下向流で通薬する向流再生方
式の構造としてもよい。後者の構造を採用する場合は、
例えばコレクター１８に原水供給管２７を連結し、ディ
ストリビュター１７とコレクター２０の間に処理水送水
管２８を連結し、且つディストリビュター１９に処理水
流出管２９を連結する。またディストリビュター１７に
酸再生剤供給管３０を連結し、コレクター１８に再生排
液排出管３１を連結すると共に、ディストリビュター１
９にアルカリ再生剤供給管３２を連結し、コレクター２
０に再生排液排出管３３を連結する。

【００１８】しかしながら、本発明は処理水の純度を高
める観点から、下向流通水、上向流再生の通水、通薬方
式構造を採用することが好ましい。この場合において、
上向流再生を行うとき、イオン交換樹脂層は上方に持ち
上げられるが、その上方への移動距離は極力小さくなる
ようにすべきである。それは樹脂層の移動に伴う樹脂の
流動が起こると樹脂に吸着されたイオンの分布状態が乱
れ、再生効率が低下するためである。そのため、カチオ
ン交換樹脂室１２及びアニオン交換樹脂室１３にはそれ
ぞれ、カチオン交換樹脂、アニオン交換樹脂をほぼ満杯
になる程度に充填し、僅かな上方空間部を残すようにす
ることが好ましい。このような構造の場合には、再生剤
通薬工程前の逆洗は行うことができないが、本発明は必
ずしも逆洗を行わなければならないものではない。

【００１９】また、本発明は必ずしも向流再生方式の構
造に限定されるものではなく、必要に応じて下向流通
水、下向流再生の並流再生方式の構造とすることも可能
であるが、再生効率を高めるためには向流再生方式の構
造とすることが好ましい。

【００２０】本発明は、不活性樹脂層２５及び透水性シ
ート２６からなる樹脂支持層２４に代えて目板を設けて
もよい。特に図示しないが、目板としては例えば、微細
な透孔を多数設けた基板に透水性の濾布を巻設してなる
ものを用いることができる。要は原水等の液体は通過さ
せるが、イオン交換樹脂は通過させない構造のものであ
ればいかなるものでもよい。この場合、目板は樹脂室内
に固定される。そのため上向流通水、通薬工程時に樹脂
層２２、２３のみが上方に押し上げられるので、樹脂層
２２、２３の下部が流動する虞れがある。従って、樹脂
層２２、２３の流動化を防止するためには目板よりも樹
脂支持層２４のほうが好ましいといえる。

【００２１】本発明において、カチオン交換樹脂室とア
ニオン交換樹脂室の部屋構成は、上述した如き樹脂塔内
を同心円状に区画形成する構造のものに限定されず、樹
脂塔内を左右に或いは上下に区画形成する構造のもので
あってもよい。

【００２２】尚、本発明は上記の如く構成される樹脂塔
１１を複数段連結して複床式イオン交換装置を構成する
こともできる。

【００２３】図１、図２に基づき本発明の作用を説明す
ると、原水供給管２７を通して原水を樹脂塔１１内のカ
チオン交換樹脂室１２内に導き、ディストリビュータ１
７を経て下向流で通水する。原水としては一般に市水、
工業用水等が用いられる。原水はカチオン交換樹脂層２
２を通り、イオン交換されてカチオン交換処理水とな
り、コレクター１８を経て処理水送水管２８より流出す
る。カチオン交換処理水は処理水送水管２８を通ってア
ニオン交換樹脂室１３に導かれ、ディストリビュータ１
９を経て下向流で同樹脂室１３内を流下する。ここにお
いて、ディストリビュータ１９は輪状に形成されている
ので、空孔２１を通してカチオン交換処理水を均一にア
ニオン交換樹脂室１３内に流下せしめることができる。
カチオン交換処理水はアニオン交換樹脂層２３を通り、
ここでイオン交換されて脱塩処理は終了する。脱塩処理
された処理水はコレクター２０を経て処理水流出管２９
より流出し、かくして純度の高い処理水（純水）が得ら
れる。

【００２４】通水量の増加に伴いイオン交換樹脂のイオ
ン交換容量が次第に低下し、イオン交換装置としての処
理能力が低下する。このため、その処理能力を回復させ
るべく定期的に再生処理が施される。再生処理に当って
は、カチオン交換樹脂には酸再生剤が、アニオン交換樹
脂にはアルカリ再生剤がそれぞれ通薬される。一般に酸
再生剤としては塩酸が、またアルカリ再生剤としてはカ
セイソーダがそれぞれ用いられる。酸再生剤は酸再生剤
供給管３０よりコレクター１８を経てカチオン交換樹脂
室１２内に上向流で流入し、カチオン交換樹脂を再生す
る。このとき、カチオン交換樹脂層２２は樹脂支持層２
４と共に上方に押し上げられるが、該樹脂層２２の下部
に樹脂支持層２４が接触した状態で押し上げられるた
め、該樹脂層２２の下部において樹脂の流動化が起こる
虞はなく、従って、再生効率が低下する虞もない。再生
終了後の再生排液はディストリビュータ１７を経て、再
生排液排出管３１より流出する。

【００２５】一方、アルカリ再生剤はアルカリ再生剤供
給管３２よりコレクター２０を経てアニオン交換樹脂室
１３内に上向流で流入し、アニオン交換樹脂を再生す
る。このとき、アニオン交換樹脂層２３は樹脂支持層２
４と共に上方に押し上げられるが、上記したと同様の作
用でアニオン交換樹脂層２３の下部において樹脂の流動
化が起こる虞はない。再生終了後の再生排液はディスト
リビュータ１９を経て、再生排液排出管３３より流出す
る。

【００２６】

【発明の効果】本発明は複床式イオン交換装置を、樹脂
塔内にカチオン交換樹脂室とアニオン交換樹脂室を区画
して設ける構造として構成したので、複床式でありなが
ら、カチオン交換樹脂室とアニオン交換樹脂室を同一の
樹脂塔内に収めることができ、その結果、従来において
別個に必要とされていたカチオン交換樹脂塔とアニオン
交換樹脂塔を１つの樹脂塔として構成することができ、
２つの樹脂塔の機能を併有するものとして工業的価値は
極めて大きいものである。

【００２７】しかして本発明によれば、装置点数を減ら
すことができると共に、装置点数が減ることによって配
管数も減少し、全体としてコストを大幅に低減できる効
果がある。また装置点数が減ることによりメンテナンス
の面でも有利となる。

【００２８】更に本発明によれば、装置の設置面積を減
少できるので省スペース化を図ることができ、スペース
が充分にない場所にも簡単に設置できるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例を示す縦断面略図である。

【図２】図１の実施例において、樹脂室及びディストリ
ビュータを平面方向から見た状態を示す平断面略図であ
る。

【図３】従来の複床式イオン交換装置を示す略図であ
る。

【符号の説明】

１１ 樹脂塔 １２ カチオン交換樹脂室 １３ アニオン交換樹脂室

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 樹脂塔内にカチオン交換樹脂室とアニオ
   ン交換樹脂室を区画して設けてなることを特徴とする複
   床式イオン交換装置。
2. 【請求項２】 樹脂塔は中心部に位置する第１樹脂室
   と、該第１樹脂室の周囲に形成される第２樹脂室とを備
   えている請求項１記載の複床式イオン交換装置。
3. 【請求項３】 第１樹脂室をカチオン交換樹脂室として
   構成し、第２樹脂室をアニオン交換樹脂室として構成し
   てなる請求項２記載の複床式イオン交換装置。
4. 【請求項４】 カチオン交換樹脂室の入口側に原水供給
   管を連結し、カチオン交換樹脂室の出口側とアニオン交
   換樹脂室の入口側との間に処理水送水管を連結し且つア
   ニオン交換樹脂室の出口側に処理水流出管を設けてなる
   請求項１記載の複床式イオン交換装置。