(57)【要約】  劣悪な原水を押出水として用いた場合でも、許容リーク硬度以下の純度の処理水を確保し、かつ他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を実現する。所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を用いてスプリット・フロー再生プロセスを行うに際し、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２が１５０〜７５０ｍｍの下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも含む。【産業上の利用可能性】  【０１１３】  本発明は、ボイラ装置や逆浸透膜装置等、低硬度の給水を必要とする機器に接続される軟水化装置に広く利用することができる。
2010103640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃかつ所定再生線速度Ｖ１で通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎの原水を所定押出線速度Ｖ２で通過させる原水押出モードとを少なくとも含み、（ｃ）所定水温での再生プロセス後の軟水化プロセスにおける処理水のリーク硬度ｙが、下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈ，再生レベルｒ，押出線速度ｖ２および押出量ｎに関係することを利用して、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を用いる場合の所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを以下のステップ（１）〜（３）により設定する、軟水化装置の運転方法。
（１）所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，再生プロセス後の軟水化プロセスにおける所望硬度除去容量Ｘおよび処理水の許容リーク硬度Ｙを含む諸条件を与える。
（２）硬度除去容量ｘが再生レベルｒおよび再生線速度ｖ１に関係することを利用して、所望硬度除去容量Ｘ以上となる所定再生線速度Ｖ１を設定する。
（３）処理水のリーク硬度ｙが許容リーク硬度Ｙ以下となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定する。
【請求項２】
ステップ（３）における所定押出線速度Ｖ２は、予め設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める、請求項１に記載の軟水化装置の運転方法。
【請求項３】
ステップ（１）における所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｅ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，所望硬度除去容量Ｘおよび許容リーク硬度Ｙは、以下の範囲：Ｄ２＝１５０〜７５０ｍｍ，Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍ，Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，Ｒ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒ，Ｃ＝５〜１５ｗｔ％，Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒ，Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで設定する、請求項２に記載の軟水化装置の運転方法。
【請求項４】
ステップ（２），（３）における所定再生線速度Ｖ１および所定押出線速度Ｖ２は、０．７〜２ｍ／ｓの範囲で設定する、請求項３に記載の軟水化装置の運転方法。
【請求項５】
所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２＝１５０〜７５０ｍｍの下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも含む、軟水化装置の運転方法。
【請求項６】
所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを実行する制御器を備え、制御器は、再生プロセスにおいて、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃかつ所定再生線速度Ｖ１で通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎの原水を所定押出線速度Ｖ２で通過させる原水押出モードとを少なくとも実行し、（ｃ）所定水温における再生プロセス後の軟水化プロセスにおける処理水のリーク硬度ｙが下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈ，再生レベルｒ，押出線速度ｖ２および押出量ｎに関係することを利用して、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を用いる場合の所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎが以下のステップ（１）〜（３）により予め設定される、軟水化装置。
（１）所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，再生プロセス後の軟水化プロセスにおける所望硬度除去容量Ｘおよび処理水の許容リーク硬度Ｙを含む諸条件を与える。
（２）硬度除去容量ｘが再生レベルｒおよび再生線速度ｖ１に関係することを利用して、所望硬度除去容量Ｘとなる所定再生線速度Ｖ１を設定する。
（３）処理水のリーク硬度ｙが許容リーク硬度Ｙ以下となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定する。
【請求項７】
ステップ（３）における所定押出線速度Ｖ２は、予め設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める、請求項６に記載の軟水化装置。
【請求項８】
ステップ（１）における所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，所望イオン交換容量Ｘおよび許容リーク硬度Ｙは、以下の範囲：Ｄ２＝１５０〜７５０ｍｍ，Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍ，Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，Ｒ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒ，Ｃ＝５〜１５ｗｔ％，Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒ，Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで設定する、請求項７に記載の軟水化装置。
【請求項９】
所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを実行する制御器を備え、制御器は、再生プロセスにおいて、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定高さＤ２が１５０〜７５０ｍｍの下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも実行する、軟水化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スプリット・フロー再生を行う軟水化装置の運転方法および軟水化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な軟水化装置は、構造がシンプルであるという理由で並流再生を採用しているものが多い。しかし、並流再生は、硬度リークレベルが比較的高いため、処理水を使用する熱機器等でスケール障害が起きやすい。このため、高純度の処理水を得るために、再生レベル（イオン交換樹脂１リットル当たりの再生剤使用量）を高く設定する必要がある。一方、スプリット・フロー再生は、再生レベルを低く設定しても高純度の処理水が得られるので、高効率の再生ができる。従って、並流再生と同じ再生レベルに設定した場合には、相対的に硬度除去容量が多くなるため、再生剤使用量の経済性が良いという特徴がある。【０００３】
スプリット・フロー再生においては、再生プロセスにおける再生モードおよび押出モードは、特許文献１のように、処理水（軟化水）を用いて行われるのが一般的である。しかしながら、処理水を用いる場合には、処理水の貯留タンクおよび送水ポンプを必要としたり、軟水化装置の流路を切り換えるプロセス制御バルブの構造が複雑となったりする。これら課題は、特許文献２のように、原水を用いて再生モードおよび押出モードを行うことにより解決できる。
【先行技術文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１−３０７４５７号公報
【特許文献２】特開２００７−２６０５７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明者らは、原水を用いて再生モードおよび押出モードを行おうと試みたところ、他の課題が存在することが判明した。その課題とは、押出モードを原水で行うと、軟水化プロセスでの硬度リークレベルが高く、処理水純度が低下することである。この処理水純度の低下は、劣悪な原水（全硬度２００〜３００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以上）を用いる場合に顕著となる。このため、硬度リークレベルの調整を誤ると、ボイラ装置や逆浸透膜装置において深刻なスケール障害を与える場合がある。【０００６】
そこで、本発明者らは、硬度リークレベルがどのようなファクターと関係し、支配されているのかについて、試験および研究を行った。その結果、軟水化プロセスにおける平均リーク硬度は、下部樹脂床深さ，再生レベル，押出線速度，押出量（再生剤の押出しに樹脂量の何倍の水量を使用するかを示す数値），全硬度および電気伝導率と関係することが見出された。【０００７】
そして、本知見に基づき研究を進めた結果、劣悪な原水を押出水として用いた場合でも、ボイラ装置や逆浸透膜装置にスケール障害を与えない純度（平均リーク硬度が３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下、好ましくは、１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下、さらに好ましくは、０．１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下）の処理水を確保し、かつ他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を得ることができるスプリット・フロー再生プロセスを完成するに至った。【０００８】
すなわち、本発明は、劣悪な原水を押出水として用いた場合でも、許容リーク硬度以下の純度の処理水を確保し、かつ他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成する第１発明は、所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃかつ所定再生線速度Ｖ１で通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎの原水を所定押出線速度Ｖ２で通過させる原水押出モードとを少なくとも含み、（ｃ）所定水温での再生プロセス後の軟水化プロセスにおける処理水のリーク硬度ｙが、下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈ，再生レベルｒ，押出線速度ｖ２および押出量ｎに関係することを利用して、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を用いる場合の所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを以下のステップ（１）〜（３）により設定する、軟水化装置の運転方法である。
（１）所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，再生プロセス後の軟水化プロセスにおける所望硬度除去容量Ｘおよび処理水の許容リーク硬度Ｙを含む諸条件を与える。
（２）硬度除去容量ｘが再生レベルｒおよび再生線速度ｖ１に関係することを利用して、所望硬度除去容量Ｘ以上となる所定再生線速度Ｖ１を設定する。
（３）処理水のリーク硬度ｙが許容リーク硬度Ｙ以下となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定する。【００１０】
第１発明によれば、劣悪な原水を用いた場合でも、許容リーク硬度Ｙ以下の純度の処理水を確保することができ、かつ他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を実現することができる。【００１１】
第２発明は、ステップ（３）における所定押出線速度Ｖ２は、予め設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める、軟水化装置の運転方法である。【００１２】
第２発明によれば、第１発明による効果に加え、所定再生線速度Ｖ１を設定すれば、所定押出線速度Ｖ２を自動的に設定することができる。【００１３】
第３発明は、ステップ（１）における所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，所望硬度除去容量Ｘおよび許容リーク硬度Ｙは、以下の範囲：Ｄ２＝１５０〜７５０ｍｍ，Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍ，Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，Ｒ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒ，Ｃ＝５〜１５ｗｔ％，Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒ，Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで設定する、軟水化装置の運転方法である。【００１４】
第３発明によれば、第１，２発明による効果に加え、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を用いる場合において、所望硬度除去容量Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒかつ許容リーク硬度Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの純度の処理水を生成することが可能となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定することができる。【００１５】
第４発明は、ステップ（２），（３）における所定再生線速度Ｖ１および所定押出線速
度Ｖ２は、０．７〜２ｍ／ｓの範囲で設定する、軟水化装置の運転方法である。【００１６】
第４発明によれば、第１〜３発明による効果に加え、所定再生線速度Ｖ１および所定押出線速度Ｖ２を０．７ｍ／ｓ以上とすることで、安定した再生動作を実現できる。【００１７】
上記の目的を達成する第５発明は、所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２が１５０〜７５０ｍｍの下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも含む、軟水化装置の運転方法である。【００１８】
第５発明によれば、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を用いた場合において、他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を実現するとともに、許容リーク硬度Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの純度の処理水を生成することが可能となる。また、所定再生線速度Ｖ１および所定押出線速度を０．７ｍ／ｓ以上とすることで、安定した再生動作を実現できる。【００１９】
上記の目的を達成する第６発明は、所定全樹脂床高Ｄ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを行う制御器を備え、制御器は、再生プロセスにおいて、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃかつ所定再生線速度Ｖ１で通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎの原水を所定押出線速度Ｖ２で通過させる原水押出モードとを少なくとも実行し、（ｃ）所定水温における再生プロセス後の軟水化プロセスにおける処理水のリーク硬度ｙが下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈ，再生レベルｒ，押出線速度ｖ２および押出量ｎに関係することを利用して、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を用いる場合の所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎが以下のステップ（１）〜（３）により予め設定される、軟水化装置である。
（１）所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，再生プロセス後の軟水化プロセスにおける所望硬度除去容量Ｘおよび処理水の許容リーク硬度Ｙを含む諸条件を与える。
（２）硬度除去容量ｘが再生レベルｒ，再生線速度ｖ１に関係することを利用して、所望硬度除去容量Ｘとなる所定再生線速度Ｖ１を設定する。
（３）処理水のリーク硬度ｙが許容リーク硬度Ｙ以下となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定する。【００２０】
第６発明によれば、劣悪な原水を用いた場合でも、許容リーク硬度Ｙ以下の純度の処理水を確保することができ、かつ他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を実現することができる。【００２１】
第７発明は、第６発明において、ステップ（３）における所定押出線速度Ｖ２は、予め
設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める、軟水化装置である。【００２２】
第７発明によれば、第６発明による効果に加え、所定再生線速度Ｖ１を設定すれば、所定押出線速度Ｖ２を自動的に設定することができる。【００２３】
第８発明は、第７発明において、ステップ（１）における所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，所望硬度除去容量Ｘおよび許容リーク硬度Ｙは、以下の範囲：Ｄ２＝１５０〜７５０ｍｍ，Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍ，Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，Ｒ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒ，Ｃ＝５〜１５ｗｔ％，Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒ，Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで設定する、軟水化装置である。【００２４】
第８発明によれば、第６，７発明による効果に加え、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を用いる場合において、所望硬度除去容量Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒかつ許容リーク硬度Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの純度の処理水を生成することが可能となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定することができる。【００２５】
上記の目的を達成する第９発明は、所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を配液しながら樹脂床の略中央部で集液するスプリット・フロー再生プロセスとを行う制御器を備え、制御器は、再生プロセスにおいて、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２が１５０〜７５０ｍｍの下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも実行する、軟水化装置である。【００２６】
第９発明によれば、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を用いた場合において、他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を実現するとともに、許容リーク硬度Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの純度の処理水を生成することが可能となる。また、所定再生線速度Ｖ１および所定押出線速度を０．７ｍ／ｓ以上とすることで、安定した再生動作を実現できる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、劣悪な原水を用いた場合でも、許容リーク硬度以下の純度の処理水を確保し、かつ他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】軟水化装置のプロセス・フローと諸条件を示す。
【図２】許容リーク硬度Ｙにおける押出線速度ｖ２と押出量ｎの関係を示す。
【図３】再生線速度ｖ１と硬度除去容量ｘの関係を示す。
【図４】再生線速度ｖ１および押出量ｎの適正範囲を示す。
【図５】軟水化装置の全体構成を示す。
【図６】軟水化プロセスのフローを示す。
【図７】再生剤通過モードのフローを示す。
【図８】原水押出モードのフローを示す。
【図９】所定押出量Ｎ＝２．５ＢＶの条件にて、所定再生線速度Ｖ１を変化させたときのリーク硬度ｙおよび硬度除去容量ｘの変化を示す。
【図１０】所定押出量Ｎ＝２．２５ＢＶの条件にて、所定再生線速度Ｖ１を変化させたときのリーク硬度ｙおよび硬度除去容量ｘの変化を示す。
【図１１】所定押出量Ｎ＝１．５ＢＶの条件にて、所定再生線速度Ｖ１を変化させたときのリーク硬度ｙおよび硬度除去容量ｘの変化を示す。
【図１２】所定押出量Ｎ＝０．４ＢＶの条件にて、所定再生線速度Ｖ１を変化させたときのリーク硬度ｙおよび硬度除去容量ｘの変化を示す。
【図１３】軟水化装置を用いたボイラシステムの構成を示す。
【図１４】軟水化装置を用いた逆浸透膜システムの構成を示す。
【符号の説明】
【００２９】
１      軟水化装置
１Ｃ    制御器
５      陽イオン交換樹脂床
５Ａ    下部樹脂床
ｃ      再生剤濃度
Ｃ      所定再生剤濃度
ｄ１    全樹脂床深さ
Ｄ１    所定全樹脂床深さ
ｄ２    下部樹脂床深さ
Ｄ２    所定下部樹脂床深さ
ｈ      全硬度
Ｈ      所定全硬度
ｋ      電気伝導率
Ｋ      所定電気伝導率
ｎ      押出量
Ｎ      所定押出量
ｒ      再生レベル
Ｒ      所定再生レベル
ｖ１    再生線速度
Ｖ１    所定再生線速度
ｖ２    押出線速度
Ｖ２    所定押出線速度
ｘ      硬度除去容量
Ｘ      所望硬度除去容量
ｙ      リーク硬度
Ｙ      許容リーク硬度                                                                                                  
【発明を実施するための形態】
【００３０】
（軟水化装置の運転方法の実施形態）
本実施形態に係る軟水化装置の運転方法は、所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含んでいる。なお、所定電気伝導率Ｋは、原水中の溶存イオン類の量に対応しているので、溶解性蒸発残留物ＴＤＳと置き換えることができる。水道水や工業用水の場合、概ねＴＤＳ［ｍｇ／Ｌ］≒０．５〜０．７×Ｋ［μＳ／ｃｍ］の関係である。
【００３１】
そして、再生プロセスは、以下のモード（ａ），（ｂ）を少なくとも含んでいる。
（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃかつ所定再生線速度Ｖ１で通過させる再生剤通過モード。
（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、下部樹脂床および上部樹脂床に対して原水を通過させるモードであって、下部樹脂床に対しては所定押出量Ｎ（再生剤の押出しに樹脂量の何倍の水量を使用するかを示す数値）の原水を所定押出線速度Ｖ２で通過させる原水押出モード。
【００３２】
図１に示すように、軟水化プロセスでは、樹脂床に対して原水を下降流で通過させる。実線矢示Ｓ１１は、原水を示し、一点鎖線矢示Ｓ１２は、途中でイオン交換が行われ、最終的に処理水となって流出することを示している。再生剤通過モードでは、破線矢示Ｓ２１，Ｓ２２で示すように、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤を分配しながら樹脂床の略中央部に位置するコレクタで収集した後、破線矢示Ｓ２３で示すように、樹脂床外へ流出することを示している。原水押出モードでは、実線矢示Ｓ３１，Ｓ３２で示すように、樹脂床の上端部および下端部の両側から原水を分配し、再生剤を押し出しながら樹脂床の略中央部に位置するコレクタで収集した後、実線矢示Ｓ３３で示すように、樹脂床外へ流出することを示している。
【００３３】
原水押出モードでは、コレクタよりも下方に位置する樹脂床（下部樹脂床）に対する原水の押出量が多くなり過ぎると、下部樹脂床の下端部付近でイオン交換が行われ、原水に含まれる硬度成分（ＣａイオンおよびＭｇイオン）の吸着が起こる。すると、軟水化プロセスにおいて、硬度成分とのイオン交換により水中に放出されたＮａイオンやＫイオンが下端部付近に吸着している硬度成分を脱着させ、処理水の硬度リークレベルを増加させる。これに対して、コレクタよりも上方に位置する樹脂床（上部樹脂床）においても、上端部付近で下部樹脂床と同様な硬度成分の吸着が生じ、この硬度成分の脱着が軟水化プロセスで起こる。しかしながら、樹脂床の両端部付近以外の大部分は、十分に再生されており、硬度成分による汚染も無い。このため、脱着した硬度成分が樹脂床の中間部分で再び除去されるので、硬度成分が樹脂床からリークする問題は生じない。このような理由から、原水押出モードでは、軟水化プロセスにおける硬度リークレベルを下げるために、下部樹脂床に対する原水の押出量，すなわち所定押出量Ｎの調整が必要となる。
【００３４】
さらに、再生プロセスは、つぎの設定方法（Ｃ）を含んでいる。この設定方法（Ｃ）は、硬度除去容量ｘとして所望硬度除去容量Ｘを確保し、かつ処理水の平均リーク硬度ｙ（以下、単に「リーク硬度ｙ」という。）が許容リーク硬度Ｙ以下となる押出線速度ｖ２および押出量ｎを、所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎに設定、または調整する方法である。なお、リーク硬度ｙは、軟水化プロセスの開始直後から貫流点（例えば、１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ）までに採取された処理水のリーク硬度の平均値で定義される。また、許容リーク硬度Ｙは、処理水の供給先で許容される水の硬度である。処理水の供給先が、ボイラ装置や逆浸透膜装置の場合、許容リーク硬度Ｙは、装置内での濃縮倍率および炭酸カルシウム等のスケール種の溶解度に基づいて定められる。
【００３５】
所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎの設定方法は、再生プロセス後に行われる軟水化プロセスにおける処理水のリーク硬度ｙが、下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈ，再生レベルｒ，押出線速度ｖ２および押出量ｎを含むパラメータに関係し、支配されているという新たな知見に基づき、創出したものである。そして、この新たな知見は、リーク硬度ｙと上記各パラメータとの関係を示すつぎの式１で代表される。
【００３６】
【数１】
2010103640.tif 000003
【００３７】
式１における各パラメータの単位は、以下の通りである。
ｄ２：下部樹脂床深さ［ｍｍ］
ｋ  ：原水の電気伝導率［μＳ／ｃｍ］
ｈ  ：原水の全硬度［ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ］
ｒ  ：再生レベル［ｇ／Ｌ−Ｒ（ｇ・ＮａＣｌ／Ｌ−Ｒまたはｇ・ＫＣｌ／Ｌ−Ｒ）］
ｖ２：押出線速度［ｍ／ｓ］
ｎ  ：押出量［ＢＶ（Ｂｅｄ  Ｖｏｌｕｍｅ）］
【００３８】
また、α，β，γ，δは、定数であり、軟水化装置の構造等によってその値が変化するが、以下の範囲に設定する。
α＝０．５〜２×１０-10
β＝１〜３
γ＝０．１〜０．５
δ＝０．１〜０．５
【００３９】
式１は、本発明者らが、種々の実験を行い、原水温度が一定という条件下での実験結果を近似して求めたものである。なお、近似式としては、上記の各パラメータを含むものであれば、式１に限定されるものではない。
【００４０】
式１が示すように、処理水のリーク硬度ｙは、右辺の各パラメータの値を調整することで、許容リーク硬度Ｙ以下にすることができる。因みに、ボイラ装置の許容リーク硬度Ｙは、３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下であり、好ましくは１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下である。特に、燃焼反応部に水管群を配置したタイプの貫流ボイラにおいては、好ましくは０．１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下である。また、逆浸透膜装置の許容リーク硬度Ｙは、３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下であり、好ましくは１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下である。
【００４１】
また、式１を用いて処理水のリーク硬度ｙを許容リーク硬度Ｙ以下に調整するに際し、各パラメータのうち、下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈおよび所定再生レベルｒに対しては、実用的な軟水化装置を設計する観点から、以下の条件値を与える。
【００４２】
下部樹脂床深さｄ２に対して与える所定下部樹脂床深さＤ２は、所定全樹脂床深さＤ１との関係において、Ｄ２≒０．２〜０．８×Ｄ１とする。その理由は、つぎの通りである。上部樹脂床深さ（樹脂床上端部からコレクタまでの深さ）と下部樹脂床深さ（コレクタから樹脂床下端部までの深さ）とが大きく異なる場合、様々な問題が生じる。第１に、上部樹脂床深さの比率と下部樹脂床深さの比率との差が極端に大きい場合、ほぼ均等に再生剤を分配すると、上部樹脂床と下部樹脂床の実質的な再生レベルｒの差が極端に大きくなる。すなわち、床深さが浅い側（樹脂量が少ない側）の再生レベルｒは、床深さが深い側（樹脂量が多い側）の再生レベルｒに比べて過度に高くなる。このため、床深さが深い側の再生効率が低下し、ひいては樹脂床全体の再生効率も低下する。第２に、上部樹脂床深さの比率と下部樹脂床深さの比率との差が極端に大きい場合、床深さの比率に合わせて再生剤を分配すると、床深さが浅い側（樹脂量が少ない側）の再生線速度ｖ１は、床深さが深い側（樹脂量が多い側）の再生線速度ｖ１に比べて極端に小さくなる。後述するように、再生線速度ｖ１の下限値よりも床深さが浅い側の再生線速度ｖ１が小さい場合には、再生が不十分となるおそれがある。このため、床深さが浅い側の再生効率が低下し、ひいては樹脂床全体の再生効率も低下する。第３に、樹脂床全体に占める上部樹脂床の割合が少ない場合、再生中の樹脂流動の抑制力が小さくなり、再生不良の原因になる場合もある。従って、上部樹脂床深さと下部樹脂床深さとは、１：１の比率が再生の安定性・経済性の点から最も好適である。しかし、多少バランスが悪くても許容できる事から、所定全樹脂床深さＤ１に占める所定下部樹脂床深さＤ２の割合を０．２〜０．８の範囲に設定する。
【００４３】
一方、所定全樹脂床深さＤ１は、つぎの理由により下限および上限を定める。まず、下限について説明する。所定全樹脂床深さＤ１が極端に低い場合、再生剤の偏流やショートパスが起こりやすくなるため、再生効率が低下してしまう。また、イオン交換帯の形成により有効に利用できる層長が短くなり、イオン交換容量（貫流交換容量）が少なくなる。従って、陽イオン交換樹脂量が２０Ｌを超えるような軟水化装置の設計では、通常は８００ｍｍ以上の床深さが推奨される。しかしながら、特に小容量の軟水化装置であれば、３００ｍｍ以上の床深さを確保すれば実用できる。このため、３００ｍｍを下限とする。つぎに、上限について説明する。本来、上限は不要である。ただし、運送上の理由および陽イオン交換樹脂を収容するベッセル製造上の理由により、１５００ｍｍ以上の床深さを持つ軟水化装置は製造される可能性は低い。このため、１５００ｍｍを上限とする。以上の理由により、所定全樹脂床深さＤ１は、３００〜１５００ｍｍの範囲に設定する。そして、所定下部樹脂床深さは、Ｄ２≒０．５×Ｄ１とすることにより、１５０〜７５０ｍｍの範囲で設定する。
【００４４】
電気伝導率ｋに対して与える所定電気伝導率Ｋは、１５００μＳ／ｃｍ以下とし、全硬度ｈに対して与える所定全硬度Ｈは、５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下とする。本実施形態に係る軟水化装置は、特に中国大陸や北米大陸で利用されることを念頭に置いている。これらの大陸では、ボイラ給水等に使用される天然水の大半は、電気伝導率が１５００μＳ／ｃｍ以下であり、全硬度が５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下であるため、上記の範囲に設定する。
【００４５】
再生レベルｒに対して与える所定再生レベルＲは、６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒとする。再生レベルが極端に高い場合、再生効率が低下する。すなわち、不経済である。逆に、再生レベルが極端に低い場合、再生頻度が高くなる。これに伴い、処理水を供給できない時間が多くなるとともに、再生に使用する水量が増えるため、トータルのランニングコストが悪化する。よって、常識的な範囲として、所定再生レベルＲを上記の範囲に設定する。
【００４６】
よって、リーク硬度ｙを調整するパラメータは、下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈおよび再生レベルｒに対して所定値Ｄ２，Ｋ，ＨおよびＲを与えることで、実質的に押出量ｎおよび押出線速度ｖ２に集約される。勿論、押出量ｎおよび押出線速度ｖ２以外のパラメータの設定に当り、これらのパラメータは、リーク硬度ｙを減少させる値に設定することができる。
【００４７】
式１から明らかなように、リーク硬度ｙを減少させるには、原水押出モードにおける押出線速度ｖ２を増加させればよい。これは、原水の通過速度を速くすれば、下部樹脂床での硬度成分の吸着量が少なくなることを意味している。また、式１は、押出量ｎを減少させることによって、リーク硬度ｙが減少することを意味している。そして、押出線速度ｖ２の増加または押出量ｎの減少に対するリーク硬度ｙの低下度合は、押出線速度ｖ２の増加よりも押出量ｎの減少の方が影響の大きいことを示している。要するに、式１において、ボイラ給水等の許容リーク硬度Ｙ以下を実現する押出量ｎは、押出線速度ｖ２をパラメータとするつぎの式２，３として表現できる。
【００４８】
【数２】
2010103640.tif 000004
【００４９】
【数３】
2010103640.tif 000005
【００５０】
式２は、Ｙ＝１とした場合、図２の線Ｑ１で表される。リーク硬度ｙは、線Ｑ１より上側の領域では、許容リーク硬度Ｙを超え、下側の領域では、許容リーク硬度Ｙを未満となる。
【００５１】
式２から明らかなように、押出線速度ｖ２を設定すれば、許容リーク硬度Ｙ以下を実現する押出量ｎを求めることができる。逆に、押出量ｎを設定すれば、許容リーク硬度Ｙ以下を実現する押出線速度ｖ２を求めることができる。前述したように、押出線速度ｖ２は、その値を増加させるほどリーク硬度ｙを減少できるが、一般的には制約条件がある。その制約条件とは、押出線速度ｖ２および再生線速度ｖ１は、原水圧力や軟水化装置の構造に依存しており、個別に流速調整手段を備えない限り、相関関係を有していることである。本実施形態においては、両者が相関関係を有している場合に限定されないが、相関関係を有する場合には、以下のように取り扱うことができる。
【００５２】
式２において、押出線速度ｖ２および再生線速度ｖ１が相関関係を有し、押出線速度ｖ２が再生線速度ｖ１で近似できるとすると、押出量ｎは、再生線速度ｖ１を変数とする式４で表現される。なお、押出線速度ｖ２を再生線速度ｖ１で近似しない場合、ｖ２とｖ１との関係式を式２に代入することで、式４に相当する関係式を求めことができる。
【００５３】
【数４】
2010103640.tif 000006
【００５４】
ところで、前述のように、リーク硬度ｙを表す式は、式１に限定されるものではないこ
とから、式２および式４もこれに限定されるものではない。そこで、式２および式４を一般化すると、それぞれつぎの式５，式６および式７のように表現できる。
【００５５】
【数５】
2010103640.tif 000007
【００５６】
式５において、ｆ1（ｎ）は、押出量ｎの関数であり、ｎの増加とともに値が増加する。この関数を式１で近似する場合、ｆ1（ｎ）＝ｎである。また、ｆ2（ｖ２）は、押出線速度ｖ２の関数であり、ｖ２の減少とともに値が増加する。この関数を式１で近似する場合、ｆ2（ｖ２）＝ｅｘｐ（−δ×ｖ２）である。さらに、ａ2は、下部樹脂床深さｄ１，原水伝導率ｅ，全硬度ｈおよび再生レベルｒによって変動する係数であり、式１で近似する場合、ａ2＝１／ａ1である。
【００５７】
【数６】
2010103640.tif 000008
【００５８】
式６において、ｆ3（ｖ２）は、押出線速度ｖ２の関数であり、ｖ２の増加とともに値が増加する。この関数を式２で近似する場合、ｆ3（ｖ２）＝１／ｅｘｐ（−δ×ｖ２）である。また、ａ3は、許容リーク硬度Ｙによって変動する係数であり、式２で近似する場合、ａ3＝Ｙ×ａ1である。
【００５９】
【数７】
2010103640.tif 000009
【００６０】
式７において、ｆ4（ｖ１）は、再生線速度ｖ１の関数であり、ｖ１の増加とともに値が増加する。また、ａ4は、許容リーク硬度Ｙによって変動する係数である。式４で近似する場合、ｆ4（ｖ１）＝ｆ3（ｖ２）；ａ4＝ａ3である。
【００６１】
また、再生線速度ｖ１は、再生レベルｒとともに、硬度除去容量ｘを決める主な支配的要因である。軟水化装置の硬度除去容量ｘは、実質的にイオン交換容量と同じ意味である。軟水化装置の硬度除去容量を算出する方法は古くから提案されており、その一例として、つぎの式８を示す。
【００６２】
【数８】
2010103640.tif 000010
【００６３】
式８において、ｘ１は、基本的な硬度除去容量であり、再生レベルｒに依存する関数で示される。このｘ１は、陽イオン交換樹脂の種類によって若干の差異がある。また、ｇ1〜ｇ8は、軟水化装置の諸条件に応じてｘ１を増減させるファクターである。各ファクターｇ1〜ｇ8は、それぞれ原水の電気伝導率ｋ，原水の温度ｔ，全陽イオンに対するナトリウムイオンの比率ｓ，原水硬度に対する貫流点硬度の比率ｂ，通水流速ｗ，全樹脂床深さｄ１，再生線速度ｖ１および再生剤濃度ｃの変化に応じて、通常、１前後（実質的には０．５〜１．５程度の範囲）に設定される。なお、再生剤濃度ｃは、標準的な軟水化装置の場合、５〜１５ｗｔ％の範囲で設定される。さらに、硬度除去容量ｘを求める方法は、上記の式８に限定されるものではなく、つぎの式９に一般化することができる。
【００６４】
【数９】
2010103640.tif 000011
【００６５】
式９において、ｆ5（ｖ１）は、再生線速度ｖ１の関数であり、ｖ１の増加とともに値が増加する。また、ａ5は、軟水化装置の諸条件により変化する係数である。
【００６６】
式８および式９で示される硬度除去容量ｘは、換言すれば処理水の採水量である。図３の線Ｑ２で示されるように、硬度除去容量ｘは、再生線速度ｖ１の減少にともなって増加する特性を有している。本実施形態においては、並流再生方式の軟水化装置と同等の経済性を確保する観点から、所望硬度除去容量Ｘは、３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒの範囲に設定する。この所望硬度除去容量Ｘは、所望再生レベルＲが６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの場合に相当する。
【００６７】
式８および式９から明らかなように、再生線速度ｖ１は、硬度除去容量ｘにより決まる。すなわち、所望硬度除去容量Ｘを与えると、所定再生線速度Ｖ１が決まる。ただし、つぎの理由により上限および下限を定める。まず、上限について説明する。スプリット・フロー再生は、並流再生と比較して、陽イオン交換樹脂床と再生剤との接触時間が短くなる傾向がある。このため、再生線速度の上限を抑制し、接触時間を延ばして再生を促進させる必要がある。そこで、並流再生と同等の所望硬度除去容量Ｘとして、４３ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒを確保するために、所定再生線速度Ｖ１は、好ましくは２ｍ／ｓ以下に設定する。この上限は、図３および図４において線Ｑ３で表され、線Ｑ３より左側の領域は、硬度除去容量ｘが所望硬度除去容量Ｘを超える再生線速度ｖ１の範囲を示している。逆に、線Ｑ３より右側の領域は、硬度除去容量ｘが所望硬度除去容量Ｘ未満となる再生線速度ｖ１の範囲を示している。つぎに、下限について説明する。本発明者らの知見によれば、再生線速度ｖ１が０．７ｍ／ｓを下回ると、樹脂床内で再生剤の偏流やショートパスが生じやすい。この下限は、図４において線Ｑ４で表され、線Ｑ４より左側の領域では、再生が不十分になりやすく、短時間で樹脂床が破過するおそれがある。従って、所定再生線速度Ｖ１は、上限以下（図４で線Ｑ３より左側の領域）であって、好ましくは０．７〜２ｍ／ｓの範囲（図４で線Ｑ３と線Ｑ４との間の領域）に設定する。
【００６８】
つぎに、再生線速度ｖ１に対して所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓの条件を与えると、式４により、許容リーク硬度Ｙ以下を実現する所定押出量Ｎの上限を求めることができる。この上限は、図４における線Ｑ１で表されるので、所定押出量Ｎの最大値は、線Ｑ１と線Ｑ３の交点に相当する２．５ＢＶとなる。一方、所定押出量Ｎの下限は、樹脂床の空隙率に相当する０．４ＢＶとする。この下限は、図４において線Ｑ５で表される。線Ｑ５より下側の領域では、押出量Ｎが極端に少なく、再生剤と樹脂床との接触時間が不十分になるため、再生効率が低下する。また、樹脂床内に再生剤が残留するため、軟水化プロセスで再生剤が後段の機器に流入し、腐食破損などの障害を引き起こすおそれもある。従って、所定押出量Ｎは、上限以下であって、好ましくは、０．４〜２．５ＢＶの範囲（図４で線Ｑ１と線Ｑ５との間の領域）に設定する。
【００６９】
以上から、所定再生線速度Ｖ１と所定押出量Ｎの好ましい適正範囲は、図４に示す通り、線Ｑ１，線Ｑ３，線Ｑ４および線Ｑ５で囲まれる領域Ａとなる。許容リーク硬度Ｙを示す線Ｑ１は、式３によるものである。つまり、本実施形態の運転方法は、諸条件を与えて線Ｑ１を求め、領域Ａの範囲内で所定再生線速度Ｖ１および所定押出量Ｎを設定する方法ということができる。なお、上記の制約条件がない場合は、所定再生線速度Ｖ１と別個に所定押出線速度Ｖ２を設定することにより、式２から許容リーク硬度Ｙ以下を実現する所定押出量Ｎを求めることができる。
【００７０】
結局のところ、新たな知見に基づく所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定または調整する方法（Ｃ）は、つぎのステップ（１）〜（３）を含む。
（１）所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，再生プロセス後の軟水化プロセスにおける所望硬度除去容量Ｘおよび処理水の許容リーク硬度Ｙを含む諸条件を与える。
（２）硬度除去容量ｘが再生レベルｒおよび再生線速度ｖ１に関係することを利用して、所望硬度除去容量Ｘとなる所定再生線速度Ｖ１を設定する。
（３）処理水のリーク硬度ｙが許容リーク硬度Ｙ以下となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定する。
【００７１】
ステップ（１）〜（３）においては、リーク硬度ｙに影響する各パラメータの値は、つぎのように設定するのが好ましい。まず、ステップ（１）おいては、所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，所望硬度除去容量Ｘおよび許容リーク硬度Ｙは、以下の範囲：Ｄ２＝１５０〜７５０ｍｍ，Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍ，Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，Ｒ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒ，Ｃ＝５〜１５ｗｔ％，Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒ，Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで設定する。ついで、ステップ（２）においては、所望硬度除去容量Ｘとなる所定再生線速度Ｖ１は、０．７〜２ｍ／ｓの範囲で設定する。そして、ステップ（３）では、所定押出線速度Ｖ２は、予め設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める。その後、所定押出量Ｎを式４に従って０．４〜２．５ＢＶの範囲で設定する。こうした設定により、軟水化装置の処理水は、許容リーク硬度Ｙが３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下の純度とすることができる。
【００７２】
以上の説明をまとめると、本実施形態は、つぎの軟水化装置の運転方法を含む。すなわち、所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２が１５０〜７５０ｍｍの下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも含む、軟水化装置の運転方法である。
【００７３】
この運転方法においては、各パラメータが取り得る数値の組合せにおいて、許容リーク硬度Ｙを満たさない場合があれば、許容リーク硬度Ｙを満たすように、所定押出量Ｎ等を調整する。すなわち、所定再生線速度Ｖ１は、所望硬度除去容量Ｘが確保される上限以下で、かつ０．７〜２ｍ／ｓの範囲で設定する。そして、所定押出線速度Ｖ２は、予め設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める。その後、所定押出量Ｎを式４に従って０．４〜２．５ＢＶの範囲で設定する。
【００７４】
なお、本実施形態においては、再生プロセスには、周知の逆洗モード，洗浄モードおよび補水モード等を含ませることができる。
【００７５】
（軟水化装置の実施形態）
本実施形態は、上記の運転方法を実現する軟水化装置である。この軟水化装置は、所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを実行する制御器を備え、制御器は、再生プロセスにおいて、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃかつ所定再生線速度Ｖ１で通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎの原水を所定押出線速度Ｖ２で通過させる原水押出モードとを少なくとも実行し、（ｃ）所定水温における再生プロセス後の軟水化プロセスにおける処理水のリーク硬度ｙが下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈ，再生レベルｒ，押出線速度ｖ２および押出量ｎに関係することを利用して、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を用いる場合の所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎが以下のステップ（１）〜（３）により予め設定される。
（１）所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，再生プロセス後の軟水化プロセスにおける所望硬度除去容量Ｘおよび処理水の許容リーク硬度Ｙを含む諸条件を与える。
（２）硬度除去容量ｘが再生レベルｒおよび再生線速度ｖ１に関係することを利用して、所望硬度除去容量Ｘとなる所定再生線速度Ｖ１を設定する。
（３）処理水のリーク硬度ｙが許容リーク硬度Ｙ以下となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定する。
【００７６】
本実施形態においては、ステップ（１）〜（３）により、所定押出量Ｎを予め設定し、原水押出モードにおける押出量ｎが設定された所定押出量Ｎとなるように原水押出ステップを制御する。この制御は、タイマにより行うのが簡単であるが、流量計を設けて、この流量計が所定押出量Ｎを計数したとき、原水押出モードを終了させるように構成することもできる。
【００７７】
ステップ（１）〜（３）においては、リーク硬度ｙに影響する各パラメータの値は、つぎのように設定するのが好ましい。まず、ステップ（１）おいては、所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，所望硬度除去容量Ｘおよび許容リーク硬度Ｙは、以下の範囲：Ｄ２＝１５０〜７５０ｍｍ，Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍ，Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，Ｒ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒ，Ｃ＝５〜１５ｗｔ％，Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒ，Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで設定する。ついで、ステップ（２）においては、所望硬度除去容量Ｘとなる所定再生線速度Ｖ１は、０．７〜２ｍ／ｓの範囲で設定する。そして、ステップ（３）では、所定押出線速度Ｖ２は、予め設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める。その後、所定押出量Ｎを式４に従って０．４〜２．５ＢＶの範囲で設定する。こうした設定により、軟水化装置の処理水は、許容リーク硬度Ｙが３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下の純度とすることができる。
【実施例】
【００７８】
図５は、この本実施例に係る軟水化装置の全体構成を示す。軟水化装置１は、家屋やマンション等の居住建物，ホテルや大衆浴場等の集客施設，ボイラやクーリングタワー等の冷熱機器，食品加工装置や洗浄装置等の水使用機器と接続される。【００７９】
図５において、軟水化装置１は、樹脂貯槽２と、プロセス制御バルブ３と、塩水供給装置４とを主に備えている。樹脂貯槽２は、陽イオン交換樹脂床５（所定床深さ：Ｄ１）が充填された有底のベッセル６を備えており、このベッセル６の開口部は、キャップ７で閉鎖されている。このキャップ７には、プロセス制御バルブ３が一体的に装着されており、軟水化装置１の軟水化プロセスの流路と再生プロセスの流路とを制御器１Ｃからの指令信号によって切り換えることができるように構成されている。キャップ７には、流体の供給および排出を行う第１流路８，第２流路９および第３流路１０がそれぞれ形成されている。これらの各流路８，９，１０は、後述するように、プロセス制御バルブ３を構成する各種ラインとそれぞれ接続されている。【００８０】
第１流路８には、ベッセル６の底部付近へ延びる第１収集管１１が接続されている。そして、第１収集管１１の先端部には、樹脂ビーズの流出を防止する第１スクリーン１２が装着されている。すなわち、第１収集管１１内は、第１流路８と連通されるとともに、第１スクリーン１２による収集位置がベッセル６の底部付近に設定されている。【００８１】
第２流路９には、陽イオン交換樹脂床５の略中央部（所定床深さ：Ｄ２）へ延びる第２収集管１３が接続されている。そして、第２収集管１３の先端部には、樹脂ビーズの流出を防止する第２スクリーン１４が装着されている。すなわち、第２収集管１３内は、第２流路９と連通されるとともに、第２スクリーン１４による収集位置が陽イオン交換樹脂床５の略中央部に設定されている。【００８２】
第２収集管１３の内径は、第１収集管１１の外径よりも大径に設定されている。また、両収集管１１，１３の軸芯は、ともに樹脂貯槽２の軸芯と同軸上に設定されている。すなわち、両収集管１１，１３は、第１収集管１１が内管に設定され、また第２収集管１３が外管に設定された二重管構造のコレクタとして樹脂貯槽２に装着されている。【００８３】
さらに、キャップ７の下面側には、樹脂ビーズの流出を防止する第３スクリーン１５が装着されている。すなわち、第３流路１０は、第３スクリーン１５を介して樹脂貯槽２内と連通されている。【００８４】
さて、第３流路１０には、プロセス制御バルブ３を介して原水ライン１６が接続されている。また、第１流路８には、プロセス制御バルブ３を介して処理水ライン１７が接続されている。すなわち、原水ライン１６および処理水ライン１７の一部は、それぞれプロセス制御バルブ３内に形成されている。【００８５】
原水ライン１６には、上流側から順に圧力スイッチ１８および第１バルブ１９が設けられている。圧力スイッチ１８は、再生プロセスにおいて、原水圧力の有無を検出するために設けられており、例えば再生プロセスを正常に行うために必要な０．１ＭＰａ前後の圧力でオンオフするタイプのものである。一方、処理水ライン１７には、第２バルブ２０が設けられている。圧力スイッチ１８，第１バルブ１９および第２バルブ２０は、いずれもプロセス制御バルブ３に組み込まれている。【００８６】
プロセス制御バルブ３の構成について、さらに詳細に説明する。プロセス制御バルブ３内において、第１バルブ１９の上流側の原水ライン１６は、第２バルブ２０の下流側の処理水ライン１７とバイパスライン２１で接続されている。このバイパスライン２１には、第３バルブ２２が設けられている。【００８７】
第１バルブ１９の上流側の原水ライン１６は、第２バルブ２０の上流側の処理水ライン１７と第１再生剤ライン２３で接続されている。この第１再生剤ライン２３には、原水ライン１６側から順にストレーナ２４，第一定流量バルブ２５，エゼクタ２６，第４バルブ２７および第１オリフィス２８が設けられている。ストレーナ２４は、原水中に含まれる懸濁物質を除去し、第１定流量バルブ２５およびエゼクタ２６の詰まりを防止するためのものである。また、第１定流量バルブ２５は、エゼクタ２６へ供給する原水を所定範囲の流量に調節するためのものである。【００８８】
エゼクタ２６と第４バルブ２７の間の第１再生剤ライン２３は、第１バルブ１９の下流側の原水ライン１６と第２再生剤ライン２９で接続されている。この第２再生剤ライン２９には、第２オリフィス３０が設けられている。第１オリフィス２８および第２オリフィス３０は、後述する再生剤通過モードおよび原水押出モードにおいて、第１流路８および第３流路１０に対して再生剤または原水を均等に分配するためのものである。【００８９】
エゼクタ２６のノズル部の吐出側には、塩水供給装置４から延設された塩水ライン３１が接続されている。この塩水ライン３１には、第５バルブ３２が設けられている。すなわち、エゼクタ２６は、原水がノズル部から吐出されるときに発生する負圧を利用して、塩水供給装置４から塩水（例えば、塩化ナトリウムの飽和水溶液）を吸引可能に構成されている。そして、エゼクタ２６では、塩水供給装置４からの塩水は、原水で所定再生剤濃度Ｃ（５〜１５ｗｔ％）まで希釈されるようになっている。【００９０】
第２バルブ２０の上流側の処理水ライン１７には、プロセス制御バルブ３の外部へ延びる第１排水ライン３３が接続されている。この第１排水ライン３３には、処理水ライン１７側から順に第６バルブ３４および第２定流量バルブ３５が設けられている。また、第２オリフィス３０の下流側の第２再生剤ライン２９は、第６バルブ３４の下流側の第１排水ライン３３と第２排水ライン３６で接続されている。この第２排水ライン３６には、第７バルブ３７が設けられている。さらに、第２流路９は、第６バルブ３４の下流側の第１排水ライン３３と第３排水ライン３８で接続されている。この第３排水ライン３８には、第８バルブ３９が設けられている。第２定流量バルブ３５は、樹脂貯槽２からの排水量を所定範囲の流量に調節するためのものである。第３排水ライン３８は、第２定流量バルブ３５の下流側に接続しているが、圧力損失を低減するために、第２定流量バルブ３５の下流側に接続することができる。【００９１】
つぎに、塩水供給装置４の構成について、詳細に説明する。塩水供給装置４は、塩水タンク４０を備えている。この塩水タンク４０内には、筒状の塩水井戸４１と、塩水の貯留部および再生塩４２（例えば、粒状やペレット状の塩化ナトリウム）の貯蔵部を区画する透水性プレート４３とが配置されている。塩水井戸４１の下方の側壁には、連通孔４４が設けられており、塩水または補給水が自在に流通できるようになっている。【００９２】
塩水井戸４１内には、ストレーナ４５が収容されている。このストレーナ４５には、エアチェックボール４６と、このエアチェックボール４６が当接または離反する弁座４７とが内蔵されている。そして、この弁座４７は、塩水ライン３１と接続されている。すなわち、プロセス制御バルブ３は、塩水タンク４０と塩水ライン３１で接続されている。塩水ライン３１には、塩水供給方向の流量および補給水供給方向の流量を検出する流量計４８が設けられている。そして、この流量計４８からの検出信号は、制御器１Ｃへ入力されるようになっている。【００９３】
つぎに、本実施例に係る軟水化装置の運転方法を説明する。以下では、本発明に直接関係のある通水プロセスと再生プロセスの基本的な動作を説明する。【００９４】
（通水プロセス）
図６に示すように、通水プロセスでは、制御器１Ｃからの指令信号により、第１バルブ１９および第２バルブ２０は、それぞれ開状態に設定される。一方、第３バルブ２２，第４バルブ２７，第５バルブ３２，第６バルブ３４，第７バルブ３７および第８バルブ３９は、それぞれ閉状態に設定される。原水ライン１６を流れる原水は、実線矢示Ｓ１１のように、第３流路１０を介して供給されたのち、第３スクリーン１５から分配される。【００９５】
第３スクリーン１５から分配された原水は、陽イオン交換樹脂床５を下降流で通過する過程で硬度成分がＮａイオンまたはＫイオンに置換され、軟水化される。陽イオン交換樹脂床５を通過した処理水は、第１スクリーン１２で収集されたのち、一点鎖線矢示Ｓ１２のように、第１収集管１１，第１流路８および処理水ライン１７を流れ、ユース・ポイントへ供給される。そして、所定量の処理水を採取することにより、陽イオン交換樹脂床５が硬度成分を置換できなくなると、再生プロセスを実施する。【００９６】
（再生プロセス）
再生プロセスは、陽イオン交換樹脂床５の硬度除去容量を回復させるために、逆洗モード，再生剤通過モード，原水押出モード，すすぎモードおよび補水モードをこの順で行う。これらのうち、逆洗モード，すすぎモードおよび補水モードは、本発明と直接関係がなく、特許文献２に示されるように周知であることから、その説明を省略する。【００９７】
図７に示すように、再生剤通過モードでは、制御器１Ｃからの指令信号により、第３バルブ２２，第４バルブ２７，第５バルブ３２および第８バルブ３９は、それぞれ開状態に設定される。一方、第１バルブ１９，第２バルブ２０，第６バルブ３４および第７バルブ３７は、それぞれ閉状態に設定される。原水ライン１６を流れる原水は、希釈水として、第１再生剤ライン２３を介してエゼクタ２６の一次側へ供給される。このとき、原水中の懸濁物質は、ストレーナ２４により除去される。また、原水の流量は、第１定流量バルブ２５により所定範囲に調節される。【００９８】
エゼクタ２６では、原水の通過によってノズル部の吐出側で負圧が発生すると、塩水ライン３１内も負圧となる。この結果、塩水タンク４０内の塩水は、塩水ライン３１を介してエゼクタ２６へ吸引される。そして、エゼクタ２６内では、塩水が原水で所定再生剤濃度Ｃまで希釈され、再生剤が調製される。【００９９】
再生剤の一部は、破線矢示Ｓ２１のように、第１再生剤ライン２３，処理水ライン１７，第１流路８および第１収集管１１を介して供給されたのち、第１スクリーン１２から分配される。一方、再生剤の残部は、破線矢示Ｓ２２のように、第２再生剤ライン２９，原水ライン１６および第３流路１０を介して供給されたのち、第３スクリーン１５から分配される。このとき、再生剤は、第１オリフィス２８および第２オリフィス３０によって、均等に分配される。【０１００】
第１スクリーン１２から分配された再生剤は、陽イオン交換樹脂床５を上昇流で通過し、下部樹脂床５Ａを再生させる。一方、第３スクリーン１５から分配された再生剤は、陽イオン交換樹脂床５を下降流で通過し、上部樹脂床を再生させる。すなわち、本実施例では、陽イオン交換樹脂床５のスプリット・フロー再生が行われる。このとき、下降流の再生剤は、樹脂床を下向きに押圧し、上昇流の再生剤によって樹脂床が展開および流動することを抑制する。そして、陽イオン交換樹脂床５を通過した再生剤は、第２スクリーン１４で収集されたのち、破線矢示Ｓ２３のように、第２収集管１３，第２流路９および第３排水ライン３８を介して第１排水ライン３３から系外へ排出される。【０１０１】
図８に示すように、原水押出モードでは、制御器１Ｃからの指令信号により、第３バルブ２２，第４バルブ２７および第８バルブ３９は、それぞれ開状態に設定される。一方、第１バルブ１９，第２バルブ２０，第５バルブ３２，第６バルブ３４および第７バルブ３７は、それぞれ閉状態に設定される。原水ライン１６を流れる原水は、押出水として第１再生剤ライン２３を介してエゼクタ２６の一次側へ供給される。このとき、原水中の懸濁物質は、ストレーナ２４により除去される。また、原水の流量は、第１定流量【０１０２】
エゼクタ２６からの原水の一部は、実線矢示Ｓ３１のように、第１再生剤ライン２３，処理水ライン１７，第１流路８および第１収集管１１を介して供給されたのち、第１スクリーン１２から分配される。一方、エゼクタ２６からの原水の残部は、実線矢示Ｓ３２のように、第２再生剤ライン２９，原水ライン１６および第３流路１０を介して供給されたのち、第３スクリーン１５から分配される。このとき、原水は、第１オリフィス２８および第２オリフィス３０によって均等に分配される。【０１０３】
第１スクリーン１２から分配された原水は、再生剤を押し出しながら陽イオン交換樹脂床５を上昇流で通過し、下部樹脂床５Ａを引き続き再生させる。一方、第３スクリーン１５から分配された原水は、再生剤を押し出しながら陽イオン交換樹脂床５を下降流で通過し、上部樹脂床を引き続き再生させる。このとき、下降流の原水は、樹脂床を下向きに押圧し、上昇流の原水によって樹脂床が展開および流動することを抑制する。そして、陽イオン交換樹脂床５を通過した再生剤および原水は、第２スクリーン１４で収集されたのち、実線矢示Ｓ３３のように、第２収集管１３，第２流路９および第３排水ライン３８を介して第１排水ライン３３から系外へ排出される。【０１０４】
以上の軟水化装置１の運転方法において、その特徴は、実施形態で説明した運転方法にある。すなわち、この運転方法は、所定全樹脂床深さＤ１を有する陽イオン交換樹脂床５に対し、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃかつ所定再生線速度Ｖ１で通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎの原水を所定押出線速度Ｖ２で通過させる原水押出モードとを少なくとも含み、（ｃ）所定水温での再生プロセス後の軟水化プロセスにおける処理水のリーク硬度ｙが、下部樹脂床深さｄ２，電気伝導率ｋ，全硬度ｈ，再生レベルｒ，押出線速度ｖ２および押出量ｎに関係することを利用して、所定電気伝導率Ｋかつ所定全硬度Ｈの原水を用いる場合の所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを以下のステップ（１）〜（３）により設定する。
（１）所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，再生プロセス後の軟水化プロセスにおける所望硬度除去容量Ｘおよび処理水の許容リーク硬度Ｙを含む諸条件を与える。
（２）硬度除去容量ｘが再生レベルｒおよび再生線速度ｖ１に関係することを利用して、所望硬度除去容量Ｘ以上となる所定再生線速度Ｖ１を設定する。
（３）処理水のリーク硬度ｙが許容リーク硬度Ｙ以下となる所定押出線速度Ｖ２および所定押出量Ｎを設定する。【０１０５】
そして、リーク硬度ｙは、式１で示される。許容リーク硬度Ｙをボイラ装置で好ましい１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌに設定し、押出線速度ｖ２を再生線速度ｖ１で近似すると、許容リーク硬度Ｙを実現する押出量ｎは、再生線速度ｖ１の関数として式４で表現される。この式４では、Ｙ＝１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌとする。なお、式１〜式４の定数は、実験結果に基づき式１を作成する際に求めることができる。【０１０６】
以下、本発明の適用例を示す。所定下部樹脂床深さＤ２＝７５０ｍｍ，所定電気伝導率Ｋ＝１５００μＳ／ｃｍ，所定全硬度Ｈ＝５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，所定再生レベルＲ＝１２０ｇ・ＮａＣｌ／Ｌ−Ｒおよび原水の温度Ｔ＝１８℃の条件にて、所定再生線速度Ｖ１を適正範囲の０．７〜２ｍ／ｓの間で変化させ、かつ所定押出量Ｎを適正範囲の０．４〜２．５ＢＶの間で変化させて、式１によりリーク硬度ｙを求めた。また、硬度除去容量ｘは、式８により求めた。その結果を適用例ＳＰ１１〜ＳＰ１４（Ｎ＝２．５ＢＶ），適用例ＳＰ２１〜ＳＰ２４（Ｎ＝２．２５ＢＶ），適用例ＳＰ３１〜ＳＰ３４（Ｎ＝１．５ＢＶ）および適用例ＳＰ４１〜ＳＰ４４（Ｎ＝０．４ＢＶ）として、それぞれ図９〜図１２に示す。なお、陽イオン交換樹脂は、ローム・アンド・ハース社製「ＩＭＡＣ  ＨＰ１２２０Ｎａ」に設定している。各適用例の結果は、軟水化装置１を用いた実測値とほぼ合致することを確認している。すなわち、図９〜図１２のデータは、実験結果ということもできる。【０１０７】
許容リーク硬度Ｙ＝１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下の処理水を生成する適用例は、図１２に示すＳＰ４１〜ＳＰ４４である。また、許容リーク硬度Ｙに近い純度の処理水を生成する適用例は、図１１に示すＳＰ３３およびＳＰ３４である。適用例ＳＰ４１〜ＳＰ４４のように、所定再生線速度Ｖ１および所定押出量Ｎを設定することで、本発明の目的を達成することができる。すなわち、許容リーク硬度Ｙ以下の純度の処理水を確保し、かつ他の再生方式の軟水化装置と同等の採水量を確保することにより、高い経済性を実現することができる。なお、逆浸透膜装置等、処理水の用途によっては許容リーク硬度Ｙを３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ程度に設定してもよく、その場合は、図９〜図１２に示す全ての適用例において、本発明の目的を達成することができる。また、いうまでもないが、適用例ＳＰ１１〜ＳＰ４４は、所定再生線速度Ｖ１０および所定押出量Ｎ以外のパラメータの諸条件を硬度リークレベルが増加しやすい側に設定している。このため、諸条件を硬度リークレベルがより減少する側に設定すれば、０．１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下のリーク硬度ｙを容易に達成することができる。【０１０８】
以上のように、本実施例の運転方法によれば、所定電気伝導率Ｋが１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈが５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの劣悪な原水を用いても、許容リーク硬度Ｙが１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下の純度、またはこの純度に近い純度の処理水を容易に生成することができる。また、所定再生線速度Ｖ１を０．７〜２ｍ／ｓの範囲とすることで、再生剤の偏流やショートパスに起因する再生不良を防止できるとともに、並流再生式の軟水化装置と同等の硬度除去容量を確保することができる。また、式１〜式４を用いることにより、スプリット・フロー再生プロセスの設計を容易に行うことができる。【０１０９】
図１３に示すように、軟水化装置１は、必要に応じて処理水タンク５１を介して、ボイラ装置５０と接続して使用することができる。この場合、軟水化装置１は、所望硬度除去容量Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒかつ許容リーク硬度Ｙ＝１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下に調整し、軟水化プロセスで得られる処理水をボイラ装置５０に供給する。ボイラ装置５０は、その缶体構造により許容リーク硬度Ｙが異なる。そのため、軟水化装置１は、許容リーク硬度Ｙに応じて、所定押出量Ｎを変化させるように構成することが望ましい。【０１１０】
図１４に示すように、軟水化装置１は、必要に応じて処理水タンク５１を介して、逆浸透膜装置５２と接続して使用することができる。この場合、軟水化装置１は、所望硬度除去容量Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒかつ許容リーク硬度Ｙ＝１ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下に調整し、軟水化プロセスで得られる処理水を逆浸透膜装置５２に供給する。【０１１１】
上記の実施例は、種々変更可能である。例えば、実施例では、予め所定押出量Ｎを求めておき、制御器１Ｃのタイマ機能により原水押出モードを終了しているが、所定押出量Ｎに関係する任意のパラメータを検出し、所定押出量Ｎを調整するように構成することができる。また、第４バルブ２７を制御し、原水押出モード終了前に、下部樹脂床５Ａのみ押出を終了させるように構成することができる。この場合、硬度成分による下部樹脂床５Ａの汚染量を最小限に抑えることができる。【０１１２】
本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形で実施することができる。そのため、上記の実施形態もしくは実施例はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、請求の範囲によって示すものであって、明細書本文にはなんら拘束されない。さらに、請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、すべて本発明の範囲内のものである。
【図１】
2010103640.tif 000012
【図２】
2010103640.tif 000013
【図３】
2010103640.tif 000014
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010103640.tif 000018
【図８】
2010103640.tif 000019
【図９】
2010103640.tif 000020
【図１０】
2010103640.tif 000021
【図１１】
2010103640.tif 000022
【図１２】
2010103640.tif 000023
【図１３】
2010103640.tif 000024
【図１４】
2010103640.tif 000025
【手続補正書】
【提出日】平成21年11月4日(2009.11.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項５】
所定全樹脂床深さＤ１＝３００〜１５００ｍｍを有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２＝０．２〜０．８×Ｄ１の下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも含む、軟水化装置の運転方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項９】
所定全樹脂床深さＤ１＝３００〜１５００ｍｍを有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを実行する制御器を備え、制御器は、再生プロセスにおいて、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２＝０．２〜０．８×Ｄ１の下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも実行する、軟水化装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
上記の目的を達成する第５発明は、所定全樹脂床深さＤ１＝３００〜１５００ｍｍを有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２＝０．２〜０．８×Ｄ１の下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも含む、軟水化装置の運転方法である。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
上記の目的を達成する第９発明は、所定全樹脂床深さＤ１＝３００〜１５００ｍｍを有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を配液しながら樹脂床の略中央部で集液するスプリット・フロー再生プロセスとを行う制御器を備え、制御器は、再生プロセスにおいて、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２＝０．２〜０．８×Ｄ１の下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも実行する、軟水化装置である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
ステップ（１）〜（３）においては、リーク硬度ｙに影響する各パラメータの値は、つぎのように設定するのが好ましい。まず、ステップ（１）おいては、所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，所望硬度除去容量Ｘおよび許容リーク硬度Ｙは、以下の範囲：Ｄ２＝０.２〜０．８×Ｄ１（ここで、Ｄ１＝３００〜１５００ｍｍとする），Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍ，Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，Ｒ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒ，Ｃ＝５〜１５ｗｔ％，Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒ，Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで設定する。ついで、ステップ（２）においては、所望硬度除去容量Ｘとなる所定再生線速度Ｖ１は、０．７〜２ｍ／ｓの範囲で設定する。そして、ステップ（３）では、所定押出線速度Ｖ２は、予め設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める。その後、所定押出量Ｎを式４に従って０．４〜２．５ＢＶの範囲で設定する。こうした設定により、軟水化装置の処理水は、許容リーク硬度Ｙが３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下の純度とすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
以上の説明をまとめると、本実施形態は、つぎの軟水化装置の運転方法を含む。すなわち、所定全樹脂床深さＤ１＝３００〜１５００ｍｍを有する陽イオン交換樹脂床に対し、所定電気伝導率Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍかつ所定全硬度Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌの原水を下降流で通過させて処理水を得る軟水化プロセスと、樹脂床の上端部および下端部の両側から再生剤または原水を分配しながら樹脂床の略中央部で収集するスプリット・フロー再生プロセスとを含み、再生プロセスは、（ａ）樹脂床に対し、所定再生レベルＲ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒの塩化ナトリウム水溶液または塩化カリウム水溶液を所定再生剤濃度Ｃ＝５〜１５ｗｔ％かつ所定再生線速度Ｖ１＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる再生剤通過モードと、（ｂ）再生剤通過モードに引き続き、所定深さＤ２＝０．２〜０．８×Ｄ１の下部樹脂床に対し、所定押出量Ｎ＝０．４〜２．５ＢＶの原水を所定押出線速度Ｖ２＝０．７〜２ｍ／ｓで通過させる原水押出モードとを少なくとも含む、軟水化装置の運転方法である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７７】
ステップ（１）〜（３）においては、リーク硬度ｙに影響する各パラメータの値は、つぎのように設定するのが好ましい。まず、ステップ（１）おいては、所定下部樹脂床深さＤ２，所定電気伝導率Ｋ，所定全硬度Ｈ，所定再生レベルＲ，所定再生剤濃度Ｃ，所望硬度除去容量Ｘおよび許容リーク硬度Ｙは、以下の範囲：Ｄ２＝０.２〜０．８×Ｄ１（ここで、Ｄ１＝３００〜１５００ｍｍとする），Ｋ≦１５００μＳ／ｃｍ，Ｈ≦５００ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ，Ｒ＝６０〜２４０ｇ／Ｌ−Ｒ，Ｃ＝５〜１５ｗｔ％，Ｘ＝３０〜６０ｇＣａＣＯ3／Ｌ−Ｒ，Ｙ≦３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌで設定する。ついで、ステップ（２）においては、所望硬度除去容量Ｘとなる所定再生線速度Ｖ１は、０．７〜２ｍ／ｓの範囲で設定する。そして、ステップ（３）では、所定押出線速度Ｖ２は、予め設定された所定再生線速度Ｖ１との相関関係に従って求める。その後、所定押出量Ｎを式４に従って０．４〜２．５ＢＶの範囲で設定する。こうした設定により、軟水化装置の処理水は、許容リーク硬度Ｙが３ｍｇＣａＣＯ3／Ｌ以下の純度とすることができる。
【国際調査報告】
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