(57)【要約】【課題】陰イオン交換樹脂を温苛性ソーダ水溶液で再生する際に、苛性ソーダ水溶液の加温のための設備やエネルギーを不要とする。【解決手段】固形苛性ソーダを水に溶解させ、該固形苛性ソーダの溶解熱により温苛性ソーダ水溶液を調製し、該温苛性ソーダ水溶液を用いて陰イオン交換樹脂を再生する陰イオン交換樹脂の再生方法。純水製造設備等の陰イオン交換樹脂塔を備える設備の近くにボイラ設備がなく、蒸気ボイラ等の加温設備の導入が困難な工場において、新たに加温設備を導入することなく、所定の温度に加温された温苛性ソーダ水溶液を用いて陰イオン交換樹脂を再生することができ、陰イオン交換樹脂へのシリカの蓄積を防止することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加温された苛性ソーダ水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させて該陰イオン交換樹脂を再生する方法において、固形苛性ソーダを水に溶解させ、該固形苛性ソーダの溶解熱により加温された温苛性ソーダ水溶液を調製し、該温苛性ソーダ水溶液を用いて該陰イオン交換樹脂を再生することを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項２】
請求項１において、前記温苛性ソーダ水溶液の温度が３０〜６０℃であることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記固形苛性ソーダを５〜２０重量％の濃度となるように水に溶解させることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項において、前記陰イオン交換樹脂の充填層に、前記温苛性ソーダ水溶液を通薬して再生する方法であって、該温苛性ソーダ水溶液の通薬ＬＶを２〜４ｍ／ｈとすることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項において、常温の苛性ソーダ水溶液を前記陰イオン交換樹脂に接触させた後、前記温苛性ソーダ水溶液を接触させることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項６】
請求項５において、前記常温の苛性ソーダ水溶液の苛性ソーダ濃度が１〜５重量％であることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項７】
請求項５又は６において、前記陰イオン交換樹脂の充填層に、前記常温の苛性ソーダ水溶液を通薬する方法であって、該常温の苛性ソーダ水溶液の通薬ＬＶを１０〜２０ｍ／ｈとすることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【請求項８】
陰イオン交換樹脂を有するイオン交換装置と、該陰イオン交換樹脂の再生装置とを有する水処理装置において、該再生装置は、固形苛性ソーダと水とを混合して該固形苛性ソーダを水に溶解させると共に、溶解熱で加温して温苛性ソーダ水溶液を調製する手段と、該温苛性ソーダ水溶液を前記イオン交換装置に供給する手段とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項９】
請求項８において、前記温苛性ソーダ水溶液を調製する手段は、固形苛性ソーダと水とを混合する撹拌槽と、固形苛性ソーダの貯槽と、該固形苛性ソーダの貯槽から該撹拌槽へ固形苛性ソーダを供給する手段と、該撹拌槽に水を供給する手段とを備え、該撹拌槽内で調製された温苛性ソーダ水溶液が前記イオン交換装置に供給されることを特徴とする水処理装置。
【請求項１０】
請求項８又は９において、前記再生装置は、更に常温の苛性ソーダ水溶液の貯槽と、該貯槽内の常温の苛性ソーダ水溶液を前記イオン交換装置に供給する手段とを有することを特徴とする水処理装置。
【請求項１１】
請求項１０において、前記撹拌槽内の液を前記常温の苛性ソーダ水溶液の貯槽に供給する手段を有し、該撹拌槽内の苛性ソーダ水溶液を水で希釈して調製された苛性ソーダ水溶液が、該常温の苛性ソーダ水溶液の貯槽に送給されることを特徴とする水処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、陰イオン交換樹脂を加温された苛性ソーダ水溶液で再生する方法に係り、詳しくは、苛性ソーダ水溶液の加温のためのボイラ等の加温設備を不要とすることができる陰イオン交換樹脂の再生方法に関する。本発明はまた、この方法により、イオン交換装置の陰イオン交換樹脂を再生する再生装置を有する水処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
陰イオン交換樹脂塔に通水される被処理水は、通常の場合、陽イオン交換樹脂塔を通過したものであり、酸性となっている。該被処理水に含まれる陰イオン（ＳＯ４２−、Ｃｌ−、ＮＯ３−、炭酸（ＨＣＯ３−、ＣＯ３２−）、シリカなど）は陰イオン交換樹脂に吸着除去され、代わりに水酸化物イオン（ＯＨ−）が放出される。放出された水酸化物イオンは、被処理水中の水素イオンと直ちに反応して水となり、結果として純水が得られる。
【０００３】
陰イオン交換樹脂塔に被処理水を通水しつづけると、次第に陰イオン交換樹脂のイオン交換能力が失われるため、一定量の採水を終了した時点で、陰イオン交換樹脂の再生が行われる。陰イオン交換樹脂の再生剤としては、通常の場合、苛性ソーダ（ＮａＯＨ）水溶液が用いられる。再生方法としては、通水時と逆向きに再生剤を通薬する向流再生を採用することが多い。
【０００４】
陰イオン交換樹脂塔の運転においては、通水時に被処理水中に含まれるシリカが樹脂層内に吸着除去されるが、通水後の再生を常温のみで行った場合、シリカが樹脂層から十分に脱着されず、残留したシリカが再生後の運転再開時にリークすることが問題となっている。このシリカのリークを防止する対策として、陰イオン交換樹脂の再生時において、４０〜５５℃に加温された苛性ソーダ水溶液（「温苛性」と称される場合もある。）を用いることが行われている。
【０００５】
これに関して、非特許文献１には、次のように記載されている。
「  強塩基性陰イオン交換樹脂を用いた水処理において、シリカが樹脂層中に蓄積し、シリカの除去性能を低下させることがあります。このような時は早めに比較的高温のＮａＯＨを過剰に用いて入念に再生すると復元します。」（非特許文献１第７８頁）
「  強塩基性陰イオン交換樹脂の再生は、一般に再生剤を加温して行います。これは、ＳｉＯ２は高温で脱着し易くＳｉＯ２の漏洩が少なくなるためです。ＳｉＯ２は一価イオンとして計算しても、陰イオン交換樹脂の交換容量以上に捕捉されますが、これは陰イオン交換樹脂上で二量体以上に重合していくためであり、この重合したＳｉＯ２を樹脂から脱着させるためにＮａＯＨの加温が必要になります。」（非特許文献１第２０２頁）
【０００６】
また、特許文献１には、次のように記載されている。
「  強塩基性アニオン交換樹脂からシリカを脱着する再生においては、樹脂内で重合体を形成しているシリカを効率よく脱着させるため、再生剤の温度が高いほど望ましいとされている。」（特許文献１第［０００４］段落）
「  従来の大部分の強塩基性アニオン交換樹脂においては、仮に、５０℃前後に高められた再生剤を使用してもシリカの一部が樹脂内部に残留してイオン交換能力を十分に回復できない。」（特許文献第［０００５］段落）
特許文献１の［図１］で示された「強塩基性アニオン交換樹脂からのシリカの脱着率と再生温度との関係を示すグラフ」によると、再生温度が４０℃のとき、シリカの脱着率は約５０％である。
なお、特許文献１では、シリカ脱着率は、｛（全量採取された再生廃液中の平均シリカ濃度×その再生廃液量）÷（採水時の原水平均シリカ濃度×採水量）｝×１００で計算されている（特許文献１第［００２８］段落）。
【０００７】
このように、シリカを吸着した強塩基性陰イオン交換樹脂の再生に、温苛性を用いることは広く一般的に行われているが、この場合には、苛性ソーダ水溶液の加温のために、蒸気ボイラ等の加温設備が必要となる。
【０００８】
温苛性により陰イオン交換樹脂を再生する従来法を、図２を参照して説明する。
従来法では、通常、２５〜４８重量％の液体の高濃度液体苛性ソーダ（高濃度ＮａＯＨ水溶液）を用い、これを貯留タンク（苛性ソーダタンク）１１に貯留して設置する。熱交換器１２では蒸気ボイラ１３等で発生した蒸気を用いて再生用の水を間接加熱し、４０〜５５℃の温水を作製する。この温水は、エゼクタ（図示せず）などの手段で苛性ソーダタンク１１からの高濃度液体苛性ソーダと希釈混合され、１〜５重量％程度のＮａＯＨ水溶液となり、陰イオン交換樹脂塔１０に供給される。予め設定された一定量のＮａＯＨ水溶液が供給された後、熱交換器１２からの温水のみが供給され、陰イオン交換樹脂中に残留するＮａＯＨの押出洗浄（水押出）が行われる。
【０００９】
このように、従来法では、温苛性を調製するための蒸気ボイラ、熱交換器等の加温のための設備が必要となる。
【００１０】
しかし、純水製造設備等の陰イオン交換樹脂塔を備えた設備の近くに余力のある蒸気ボイラ設備がすでに設置されている現場であれば、この蒸気を苛性ソーダ水溶液の加温に用いることができるが、このような設備がない場合には、新たな加温手段を導入する必要がある。また、既に蒸気ボイラ設備がある場合でも、これが純水製造設備から遠く離れたところにある場合には、蒸気配管を長距離にわたって引き回す必要があり、そのための設置コストは非常に大きいものとなる。
【００１１】
特許文献２には、再生初期の再生剤温度を１５〜３０℃とし、再生終期には再生剤温度を４０〜６０℃とすることが記載され、再生初期に加熱の必要がないため、加熱エネルギーの節約になるという効果が得られるとされているが、この特許文献２の方法でも、４０〜６０℃に加熱するための設備が必要であること自体に変わりはなく、ランニングコストは若干低減されも設備導入コストの低減には寄与し得ない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平１０−１３７７５２号公報
【特許文献２】特許３１５０８３６号公報
【非特許文献】
【００１３】
【非特許文献１】三菱化学株式会社イオン交換樹脂事業部発行「ダイヤイオンマニュアルＩ」改訂４版（平成２２年２月２６日）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は、純水製造設備等の陰イオン交換樹脂塔を備える設備の近くにボイラ設備がなく、蒸気ボイラ等の加温設備の導入が困難な工場において、新たに加温設備を導入することなく、所定の温度に加温された苛性ソーダ水溶液を用いて陰イオン交換樹脂を再生することができ、陰イオン交換樹脂へのシリカの蓄積を防止することができる陰イオン交換樹脂の再生方法及び水処理装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、固形苛性ソーダが水に溶解する際の溶解熱を利用して加温を行うことにより、ボイラ等の加温設備を導入しなくても、固形状の苛性ソーダを水に溶解するだけで、再生に必要な温度（例えば、４０〜５５℃）の苛性ソーダ水溶液が得られることに着目し、本発明を完成させるに至った。
【００１６】
即ち、本発明は以下を要旨とする。
【００１７】
［１］  加温された苛性ソーダ水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させて該陰イオン交換樹脂を再生する方法において、固形苛性ソーダを水に溶解させ、該固形苛性ソーダの溶解熱により加温された温苛性ソーダ水溶液を調製し、該温苛性ソーダ水溶液を用いて該陰イオン交換樹脂を再生することを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【００１８】
［２］  ［１］において、前記温苛性ソーダ水溶液の温度が３０〜６０℃であることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【００１９】
［３］  ［１］又は［２］において、前記固形苛性ソーダを５〜２０重量％の濃度となるように水に溶解させることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【００２０】
［４］  ［１］ないし［３］のいずれかにおいて、前記陰イオン交換樹脂の充填層に、前記温苛性ソーダ水溶液を通薬して再生する方法であって、該温苛性ソーダ水溶液の通薬ＬＶを２〜４ｍ／ｈとすることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【００２１】
［５］  ［１］ないし［４］のいずれかにおいて、常温の苛性ソーダ水溶液を前記陰イオン交換樹脂に接触させた後、前記温苛性ソーダ水溶液を接触させることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【００２２】
［６］  ［５］において、前記常温の苛性ソーダ水溶液の苛性ソーダ濃度が１〜５重量％であることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【００２３】
［７］  ［５］又は［６］において、前記陰イオン交換樹脂の充填層に、前記常温の苛性ソーダ水溶液を通薬する方法であって、該常温の苛性ソーダ水溶液の通薬ＬＶを１０〜２０ｍ／ｈとすることを特徴とする陰イオン交換樹脂の再生方法。
【００２４】
［８］  陰イオン交換樹脂を有するイオン交換装置と、該陰イオン交換樹脂の再生装置とを有する水処理装置において、該再生装置は、固形苛性ソーダと水とを混合して該固形苛性ソーダを水に溶解させると共に、溶解熱で加温して温苛性ソーダ水溶液を調製する手段と、該温苛性ソーダ水溶液を前記イオン交換装置に供給する手段とを有することを特徴とする水処理装置。
【００２５】
［９］  ［８］において、前記温苛性ソーダ水溶液を調製する手段は、固形苛性ソーダと水とを混合する撹拌槽と、固形苛性ソーダの貯槽と、該固形苛性ソーダの貯槽から該撹拌槽へ固形苛性ソーダを供給する手段と、該撹拌槽に水を供給する手段とを備え、該撹拌槽内で調製された温苛性ソーダ水溶液が前記イオン交換装置に供給されることを特徴とする水処理装置。
【００２６】
［１０］  ［８］又は［９］において、前記再生装置は、更に常温の苛性ソーダ水溶液の貯槽と、該貯槽内の常温の苛性ソーダ水溶液を前記イオン交換装置に供給する手段とを有することを特徴とする水処理装置。
【００２７】
［１１］  ［１０］において、前記撹拌槽内の液を前記常温の苛性ソーダ水溶液の貯槽に供給する手段を有し、該撹拌槽内の苛性ソーダ水溶液を水で希釈して調製された苛性ソーダ水溶液が、該常温の苛性ソーダ水溶液の貯槽に送給されることを特徴とする水処理装置。
【発明の効果】
【００２８】
本発明によれば、蒸気ボイラ等の加温設備や加温のためのエネルギーを必要とすることなく温苛性ソーダ水溶液を調製することができ、調製した温苛性ソーダ水溶液を用いて陰イオン交換樹脂を効果的に再生することができる。このため、シリカを多く含む被処理水のイオン交換に使用され、シリカを高濃度に吸着した陰イオン交換樹脂であっても、シリカの蓄積を防止して、シリカリークの少ない陰イオン交換樹脂に再生することができる。
本発明によれば、陰イオン交換樹脂の再生に用いる苛性ソーダ水溶液の加温のための蒸気ボイラや蒸気配管、熱交換器等の加温設備が不要となると共に、加温のためのエネルギーも不要となることから、陰イオン交換樹脂を用いた純水製造設備等の水処理設備全体の設備費、運転費を大幅に削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の水処理装置の実施の形態を示す模式図である。
【図２】従来の再生方法を示す模式図である。
【図３】実施例１〜４及び比較例１，２のシリカ脱着率を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下に本発明の陰イオン交換樹脂の再生方法及び水処理装置の実施の形態を詳細に説明する。
【００３１】
なお、本明細書において「常温」とは、１０℃以上３０℃未満、好ましくは１５〜２５℃の温度範囲を言う。
また、本発明の再生方法は、特にシリカを吸着した陰イオン交換樹脂の再生に有効であることから、陰イオン交換樹脂としては、シリカ吸着性の高い強塩基性陰イオン交換樹脂が挙げられる。
【００３２】
本発明で再生する陰イオン交換樹脂は、例えば、工業用水などを原水として純水を得ることを目的とするイオン交換装置に用いられるものであり、特に、本発明は、陽イオン交換樹脂塔→脱炭酸塔→陰イオン交換樹脂塔の順に通水する、いわゆる２床３塔式のイオン交換装置の一部として用いられる陰イオン交換樹脂塔に充填された陰イオン交換樹脂の再生に好適である。該陰イオン交換樹脂塔には、単層式（強塩基性陰イオン交換樹脂のみを用いるもの）、複層式（弱塩基性陰イオン交換樹脂と強塩基性陰イオン交換樹脂の両方を用いるもの）などの方式があるが、本発明ではいずれの方式のものにも適用できる。特に単層式の陰イオン交換樹脂塔の再生に適用しやすい。純水製造時の通水方向は上向流、下向流のいずれでもよい。
【００３３】
［陰イオン交換樹脂の再生方法］
本発明の陰イオン交換樹脂の再生方法では、加温された苛性ソーダ水溶液を陰イオン交換樹脂に接触させて該陰イオン交換樹脂を再生するにあたり、固形苛性ソーダを水に溶解させ、該固形苛性ソーダの溶解熱により、温苛性ソーダ水溶液を調製し、該温苛性ソーダ水溶液を用いて陰イオン交換樹脂を再生する。
即ち、本発明では、従来、陰イオン交換樹脂の再生剤の調製に用いられている液状の高濃度苛性ソーダ水溶液の代りに、苛性ソーダ源として固形状の苛性ソーダを用い、加温設備を用いずに、固形苛性ソーダが水に溶解する際に生じる溶解熱を利用して加温を行う。
【００３４】
固形苛性ソーダとしては、市販の粒状又はフレーク状の苛性ソーダをいずれも用いることができる。固形苛性ソーダは、水に溶解させる前に、潮解（空気中の水分を吸収して固体表面の一部が溶け出すこと）しないように乾燥条件下に保つことが重要である。
【００３５】
苛性ソーダ（ＮａＯＨ）の溶解熱の文献値は、１モル当たり４４．５ｋＪ／ｍｏｌである。
実際に、実験室で、２０℃の水を用いて、固形状の苛性ソーダを以下の濃度で溶解させると、ほぼ理論値どおり、次のような温度の温苛性ソーダ水溶液が得られる。
ＮａＯＨ濃度２０重量％の場合：７１℃
ＮａＯＨ濃度１０重量％の場合：４６℃
ＮａＯＨ濃度７．５重量％の場合：３８℃
ＮａＯＨ濃度５重量％の場合：３１℃
ＮａＯＨ濃度２．５重量％の場合：２３℃
従って、苛性ソーダ濃度が５〜２０重量％、特に７．５〜２０重量％、とりわけ７．５〜１５重量％となるように、常温の水に固形苛性ソーダを溶解させることにより、シリカを吸着した陰イオン交換樹脂の再生に好適な３０〜６０℃、より好ましくは４０〜６０℃、更に好ましくは４０〜５０℃の温苛性ソーダ水溶液を調製することができる。
【００３６】
なお、温苛性ソーダ水溶液の温度は、再生効率と陰イオン交換樹脂の耐熱性に応じて適宜決定される。近年、６０℃以上の耐熱性を有する陰イオン交換樹脂も提供されていることから、このような高耐熱性の陰イオン交換樹脂の再生には、より高い温度の温苛性ソーダ水溶液を用いることも可能である。
【００３７】
また、再生に用いる温苛性ソーダ水溶液の苛性ソーダ濃度は、再生に必要とされる水温を基準として調整されるが、再生効果と陰イオン交換樹脂の化学的安定性を考慮することが好ましく、苛性ソーダ濃度は５〜２０重量％、特に５〜１５重量％であることが望ましい。
【００３８】
温苛性ソーダ水溶液による陰イオン交換樹脂の再生は、一般的には、陰イオン交換樹脂が充填された陰イオン交換樹脂塔に温苛性ソーダ水溶液を通薬して行われる。この場合、温苛性ソーダ水溶液の通薬方向は、上向流、下向流のいずれであってもよい。
再生時の温苛性ソーダ水溶液の通薬方向は、被処理水の通水時と同じ方向（並流再生）、逆方向（向流再生）のいずれでもよいが、一般的には、向流再生が採用される。
通常、陰イオン交換樹脂塔では、被処理水の通水（採水）と再生とが繰り返し交互に行われる。なお、通薬工程後は、通常、純水による押出洗浄（水押出）工程などを経て再生の全工程を終了し、被処理水の通水を再開する。
【００３９】
陰イオン交換樹脂塔に温苛性ソーダ水溶液を通薬して再生を行う場合、温苛性ソーダ水溶液の通薬ＬＶは２〜４ｍ／ｈ、特に２〜３ｍ／ｈとすることが好ましい。この通薬ＬＶが大き過ぎると陰イオン交換樹脂に吸着したシリカを十分に脱着させて再生することができない場合があり、通薬ＬＶが小さ過ぎると必要量の温苛性ソーダ水溶液を通薬するために要する時間が長くなり好ましくない。好ましい通薬時間は３〜１５分である。通薬時間が短いとシリカを十分に除去できず、長すぎても効果はほとんど変わらない。
【００４０】
被処理水の処理に使用した陰イオン交換樹脂に吸着しているシリカと、シリカ以外の陰イオンを温苛性ソーダ水溶液で同時に脱着させると、脱着したシリカがゲル化する可能性が高まり好ましくない。従って、陰イオン交換樹脂は、予め常温の苛性ソーダ水溶液で主にシリカ以外の陰イオンを脱着させた後、前述の温苛性ソーダ水溶液で主にシリカの脱着を行うことが好ましい。
【００４１】
この場合、温苛性ソーダ水溶液による再生に先立ち用いられる常温の苛性ソーダ水溶液の苛性ソーダ濃度は１〜５重量％、特に１〜２重量％であることが好ましい。即ち、この常温の苛性ソーダ水溶液による再生は、シリカ以外の陰イオンの脱着を目的として行われる。これらは、苛性ソーダ濃度及び温度が低くても、苛性ソーダ水溶液中に大量に含まれるＯＨ−イオンとのイオン交換で効率的に脱着されて再生廃液として排出されるため、低濃度苛性ソーダ水溶液で十分に目的を達成することができる。
【００４２】
本発明では、このような低濃度の常温の苛性ソーダ水溶液を、後述の通り、前回の温苛性ソーダ水溶液による通薬工程で使用せずに残留し、温度が低下した高濃度苛性ソーダ水溶液に常温の水を添加して調製することもできる。
【００４３】
また、上記常温の低濃度苛性ソーダ水溶液を陰イオン交換樹脂塔に通薬して再生を行う場合、通薬ＬＶは、１０〜２０ｍ／ｈとすることが好ましい。即ち、この通薬工程の目的は、前述の通り、シリカ以外の陰イオンの脱着であり、これらは、このような通薬ＬＶの大きい条件でも効率的に脱着されるため、通薬ＬＶを大きくし、通薬時間を短くした再生を行うことが好ましい。この通薬時間は通常１〜５分である。
【００４４】
イオン交換樹脂１Ｌあたりに使用される薬品量（ここでは苛性ソーダ）は、再生レベルと呼ばれる。再生レベルが高いほど、再生率は高くなるといえるが、強塩基性陰イオン交換樹脂の場合、再生レベルを３０〜９０ｇＮａＯＨ／Ｌ−Ｒ程度、好ましくは４０〜７０ｇＮａＯＨ／Ｌ−Ｒとなるように、上記した苛性ソーダ濃度、通薬時間、通薬ＬＶのそれぞれの条件を設定することが好ましい。また、このうち、温苛性ソーダ水溶液の使用量は、全体の苛性ソーダの使用量（再生レベル）の５０〜８０％とし、常温苛性ソーダ水溶液の使用量を２０〜５０％とすることがシリカの除去効率の観点から好ましい。
【００４５】
温苛性ソーダ水溶液の通薬、好ましくは、常温の苛性ソーダ水溶液と、その後の温苛性ソーダ水溶液の通薬を行った後に、水押出などを行って再生の全工程を終了し、被処理水の通水を再開する。この水押出は、常温の水をＬＶ１０〜２０ｍ／ｈ程度で１０〜３０ｍｉｎ程度通水して行うことが好ましい。水押出時の通水方向は、再生時の通薬方向と同方向とされる。
【００４６】
［水処理装置］
以下に、図１を参照して本発明の水処理装置の実施の形態を説明する。ただし、図１は本発明の水処理装置の実施の形態の一例を示すものであって、本発明はその要旨を超えない限り、図示のものに限定されるものではない。また、以下において、苛性ソーダ濃度や、水温などの条件は、本発明で採用し得る条件の一例であって、何ら本発明を限定するものではない。
【００４７】
図１中、１は、固形苛性ソーダの貯槽（以下「固形苛性ソーダ供給ホッパ」という。）であり、固形苛性ソーダが貯留されている。固形苛性ソーダ供給ホッパ１内の固形苛性ソーダは、固形苛性ソーダ供給ホッパ１の下部に設けられたスクリュー２が回転することによって、少量ずつ撹拌機を備える撹拌槽よりなる温苛性供給タンク３に供給される。
固形苛性ソーダ供給ホッパ１には、固形苛性ソーダの潮解を防止するために、乾燥空気供給手段等の乾燥手段が設けられている。また、温苛性供給タンク３にはジャケット等の保温手段が設けられている。
【００４８】
なお、固形苛性ソーダの供給手段としては、固形苛性ソーダの固結を防止しつつ移送することができるものであればよく、スクリューフィーダ、ロータリーフィーダ等を用いることができる。固形苛性ソーダと水の混合手段としては、回転軸と羽根を有する一般的な撹拌機の他、スタティックミキサー、インラインミキサー等を用いることができる。
【００４９】
温苛性供給タンク３には配管２１より再生用の水（純水）が供給される。４は常温の苛性ソーダ水溶液が貯留される貯槽（以下「常温苛性供給タンク」という。）である。１０は陰イオン交換樹脂塔であり、塔内に強塩基性陰イオン交換樹脂の充填層が形成されている。陰イオン交換樹脂塔１０は、強塩基性陰イオン交換樹脂の充填層の代りに、強塩基性陰イオン交換樹脂の充填層と弱塩基性陰イオン交換樹脂の充填層が積層形成された複層式の陰イオン交換樹脂塔であってもよい。
【００５０】
なお、陰イオン交換樹脂塔には、図示しない押出水及び被処理水の供給配管と、処理水の排出配管が設けられている。
【００５１】
温苛性供給タンク３には、前回の再生工程で未使用の１０重量％ＮａＯＨ濃度の苛性ソーダ水溶液が残留している。まず、配管２１より温苛性供給タンク３に常温の再生水を約４倍量加えて、２重量％ＮａＯＨ濃度の常温の苛性ソーダ水溶液を調製する。
この２重量％苛性ソーダ水溶液は、ほぼその全量を、図示しないポンプによって配管２２，２３を経て常温苛性供給タンク４に移送する。
次に、配管２１より再び温苛性供給タンク３に常温の再生水を供給する。その後、ホッパ１内の固形苛性ソーダをスクリュー２を経て温苛性供給タンク３に供給して、温苛性供給タンク３の撹拌機で撹拌すると、温苛性供給タンク３に投入された固形苛性ソーダが水に溶解して１０重量％苛性ソーダ水溶液となり、このときの溶解熱によって水の温度が約４５℃に昇温する。
【００５２】
このように、温苛性供給タンク３内に温苛性ソーダ水溶液を調製し、常温苛性供給タンク４に常温の苛性ソーダ水溶液を準備した状態で再生工程を開始する。まず、常温苛性供給タンク４内の常温の苛性ソーダ水溶液を図示しないポンプにより配管２４，２５を経て陰イオン交換樹脂塔１０に供給して通薬する。
この常温の苛性ソーダ水溶液の通薬時は、苛性ソーダ濃度及び水温が低いために、強塩基性陰イオン交換樹脂に吸着されていたシリカが脱着される割合は少ない。しかし、強塩基性陰イオン交換樹脂に吸着されていたシリカ以外の陰イオンは、苛性ソーダ濃度及び温度が低くても、脱着し、配管２６より再生廃液として排出される。
【００５３】
常温苛性供給タンク４からの常温の苛性ソーダ水溶液の供給量が所定量に到達したら、ポンプの運転を切り替え、温苛性供給タンク３内の温苛性ソーダ水溶液を図示しないポンプにより、配管２２，２３、常温苛性供給タンク４、配管２４，２５を経て陰イオン交換樹脂塔１０に供給して通薬する。
温苛性ソーダ水溶液を陰イオン交換樹脂塔１０に通薬することによって、常温の苛性ソーダ水溶液では脱着しなかったシリカも脱着するようになる。このとき、シリカを高濃度で含む再生薬液が塔内の強塩基性陰イオン交換樹脂層の上層部分を通過することになるが、常温の苛性ソーダ水溶液による再生の間に既に大部分の強酸成分が脱着されているので、樹脂層内で再生薬液のｐＨの急激な低下は発生せず、シリカのゲル化が起こるおそれが無い。
なお、配管２２から配管２５へ常温苛性供給タンク４をバイパスする配管を設け、温苛性供給タンク３内の温苛性ソーダ水溶液を、常温苛性供給タンク４を経ることなく直接陰イオン交換樹脂塔１０に通薬するようにしてもよい。
【００５４】
温苛性ソーダ水溶液の供給量が所定量に達したら、ポンプを停止して通薬工程を終了し、図示しない押出水の供給配管より押出水を供給して押出洗浄などを行い、再生に係る全工程が終わり次第被処理水の通水を再開する。
なお、陰イオン交換樹脂に通水される被処理水は、通常陽イオン交換樹脂で処理された水である。
【実施例】
【００５５】
以下に実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
【００５６】
［実施例１〜４、比較例１，２］
内径φ４０ｍｍのアクリルカラムに、三菱化学株式会社の強塩基性陰イオン交換樹脂「ＳＡ１０ＡＯＨ」を高さ５００ｍｍに充填し、シリカを含む合成水（Ｃｌ濃度２０ｍｇ／Ｌ、ＳｉＯ２濃度１０ｍｇ／Ｌ）を被処理水として、温度２０℃、通水ＬＶ４０ｍ／ｈで４ｈ下向流通水した。この採水処理で得られた処理水（カラム流出水）のシリカ濃度と採水量から、陰イオン交換樹脂のシリカ吸着量を算出した。
次いで、再生剤として、表１に示すＮａＯＨ濃度及び温度の苛性ソーダ水溶液を、表１に示す通薬条件（通薬ＬＶ、通薬時間）で上向流通薬した後、表１に示す温度の純水を表１に示す押出条件（押出ＬＶ、押出時間）で上向流通水して水押出を行った。
実施例１〜４では、苛性ソーダ水溶液の温度と通薬条件を変えて２段階の通薬（通薬１後に通薬２を行う）を行った。
【００５７】
再生時にカラムから排出された再生廃液を全量サンプリングし、再生廃液のシリカ濃度と廃液量から再生によるシリカ脱着量を算出し、特許文献１と同様に、下記式でシリカ脱着率を計算した。結果を表１及び図３に示す。
シリカ脱着率＝（シリカ脱着量／シリカ吸着量）×１００
【００５８】
なお、実施例１〜４では、苛性ソーダとして、キシダ化学社製粒状苛性ソーダ（特級、純度９８％、粒径０．７ｍｍ）を用い、苛性ソーダ水溶液の加温は、この苛性ソーダの溶解熱を利用して行った。このため、ＮａＯＨ濃度が決まれば、それに用いる苛性ソーダ量が決まるため、用いた苛性ソーダ量から発生する溶解熱量、及びこの溶解熱量で加温される苛性ソーダ水溶液の温度も決まる。即ち、ＮａＯＨ濃度１０重量％では温度４５℃、ＮａＯＨ濃度７．５重量％では温度３８℃、ＮａＯＨ濃度５重量％では温度３１℃となる。
実施例１〜４において、通薬１と水押出の工程については、各々同一条件とした。水押出には常温の純水を用いた。通薬２の工程においては、それぞれ温苛性ソーダ水溶液を用いた。
実施例４では、実施例１とＮａＯＨ濃度は同一で、通薬ＬＶを実施例１の２倍とし、通薬時間を１／２とした。
【００５９】
比較例１は、図２に示す従来技術による再生方法であり、加温した苛性ソーダ水溶液を通薬した後、温水で水押出した。
比較例２は、従来技術において加温手段を省略した再生方法であり、常温の苛性ソーダ水溶液で通薬した後、常温の純水で水押出した。
【００６０】
なお、実施例１〜４、比較例１，２のいずれも再生レベルは同一（具体的には、４７ｇＮａＯＨ／Ｌ−Ｒ）とされている。
【００６１】
【表１】
2015157251.tif 000003
【００６２】
実施例１〜４及び比較例１，２の結果から、次のことが分かる。
【００６３】
比較例１では、シリカ脱着率が６９％であったが、加温のための設備とエネルギーを必要とする。比較例２のように加温を行わないと、シリカ脱着率は３４％まで低下する。
【００６４】
一方で、実施例１〜４は、加温設備を用いることなく、いずれも比較例１と同等のシリカ脱着率が得られた。
特に、通薬２のＮａＯＨ濃度を１０重量％又は７．５重量％とした実施例１，２では、比較例１を上回るシリカ脱着率が得られた。実施例１〜３を比較すると、同じ通薬時間であれば、ＮａＯＨ濃度（温度）が高いほど、シリカ脱着率を向上させることができることが分かる。ただし、ＮａＯＨ濃度を高くしすぎると樹脂の耐熱温度（約６０℃）を超えることもあるので、ＮａＯＨ濃度としては１５重量％以下が適当である。
実施例４は、実施例１と同じＮａＯＨ濃度で、通薬ＬＶを大きくし、通薬時間を短くした例であるが、実施例４のシリカ脱着率は、実施例１よりも低下した。この結果から、通薬ＬＶは小さいほどよく４ｍ／ｈ以下が望ましいことが示された。ただし、通薬ＬＶが小さすぎると通薬時間が長くなるため、２〜４ｍ／ｈ程度が好ましい。
【００６５】
以上の結果、固形苛性ソーダを用いて、溶解後のＮａＯＨ濃度を７．５重量％以上とし、かつ通薬ＬＶを４ｍ／ｈ以下とすれば、従来技術と同等以上のシリカ脱着率が得られることが明らかになった。
【符号の説明】
【００６６】
１  固形苛性ソーダ供給ホッパ
２  スクリュー
３  温苛性供給タンク
４  常温苛性供給タンク
１０  陰イオン交換樹脂塔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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