(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換装置内のイオン交換樹脂層からイオン交換樹脂を取り出し、該イオン交換樹脂の負荷を解析する方法において、
前記イオン交換樹脂層を通水方向に複数領域に区分し、
各領域からイオン交換樹脂を取り出し、該イオン交換樹脂に吸着している吸着物質の組成分析を行うイオン交換樹脂の負荷解析方法であって、
通水方向に沿って樹脂採取チューブを前記イオン交換樹脂層の一端から他端まで挿入し、
該樹脂採取チューブ内に入り込んだイオン交換樹脂を吸引しながら該樹脂採取チューブを該イオン交換樹脂層から引き抜き、
該樹脂採取チューブ内のイオン交換樹脂を複数領域に区分し、各領域のイオン交換樹脂に吸着している吸着物質の組成分析を行うことを特徴とするイオン交換樹脂の負荷解析方法。
【請求項２】
請求項１において、前記イオン交換樹脂層はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床であることを特徴とするイオン交換樹脂の負荷解析方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、前記イオン交換樹脂に吸着している各イオンの測定値と、中性塩分解能とに基づいて吸着物質の組成分析を行うことを特徴とするイオン交換樹脂の負荷解析方法。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項において、前記イオン交換樹脂層を通水方向に少なくとも５つの領域に区分することを特徴とするイオン交換樹脂の負荷解析方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記吸着物質の組成分析の結果に基づいて、前記イオン交換樹脂層の交換時期を求めることを特徴とするイオン交換樹脂の負荷解析方法。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の方法を用いて前記イオン交換樹脂層の各領域のイオン交換樹脂の吸着物質の組成分析を行い、分析結果に基づいて、樹脂交換時期又はシステム変更案を提示する改善提案方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、イオン交換樹脂の負荷状況を処理水水質の低下前に把握する負荷解析方法、改善提案方法、及び分析結果報告書に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、イオン交換樹脂を使用したイオン交換装置に被処理液を通液する場合、被処理液の組成分析結果、及び使用するイオン交換樹脂のイオン交換容量に基づいて、イオン交換樹脂にかかる負荷や、イオン交換樹脂の交換サイクルを計算していた。
【０００３】
また、模擬的に小型のイオン交換装置を組み、このイオン交換装置に被処理液を通液し、処理水の水質を分析して、採液可能量を測定したり、イオン漏出の有無を確認したりしていた。しかし、このような方法では、処理水へ漏出したイオン種の特定はできるものの、イオンの漏出前に、イオン交換樹脂のイオン交換能力にどの程度の余力があるか分からなかった。また、イオン交換樹脂でイオン交換されているイオンの種類や、吸着帯の分布状況を知ることができなかった。
【０００４】
このように、イオン交換装置の処理水の水質分析を行う方法では、処理水の水質低下前にイオン交換樹脂の負荷状況を把握できず、イオン交換能力の余力を確認することが出来なかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−５３３４１号公報
【特許文献２】特許第５０３６９６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記従来の実状に鑑みてなされたものであり、処理水の水質低下前にイオン交換樹脂の負荷状況を把握できるイオン交換樹脂の負荷解析方法、改善提案方法、及び分析結果報告書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】
【０００７】
本発明のイオン交換樹脂の負荷解析方法は、イオン交換装置内のイオン交換樹脂層からイオン交換樹脂を取り出し、該イオン交換樹脂の負荷を解析する方法であって、前記イオン交換樹脂層を通水方向に複数領域に区分し、各領域からイオン交換樹脂を取り出し、該イオン交換樹脂に吸着している吸着物質の組成分析を行うことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の一態様では、前記イオン交換樹脂層はカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂の混床である。
【０００９】
本発明の一態様では、前記イオン交換樹脂に吸着している各イオンの測定値と、中性塩分解能とに基づいて吸着物質の組成分析を行う。
【００１０】
本発明の一態様では、通水方向に沿って樹脂採取チューブを前記イオン交換樹脂層の一端から他端まで挿入し、該樹脂採取チューブ内に入り込んだイオン交換樹脂を吸引しながら該樹脂採取チューブを該イオン交換樹脂層から引き抜き、該樹脂採取チューブ内のイオン交換樹脂を複数領域に区分し、各領域のイオン交換樹脂に吸着している吸着物質の組成分析を行う。
【００１１】
本発明では、前記イオン交換樹脂層を通水方向に少なくとも５つの領域に区分することが好ましい。
【００１２】
本発明では、前記吸着物質の組成分析の結果に基づいて、前記イオン交換樹脂層の交換時期を求めてもよい。
【００１３】
本発明の改善提案方法は、前記イオン交換樹脂の負荷解析方法を用いて前記イオン交換樹脂層の各領域のイオン交換樹脂の吸着物質の組成分析を行い、分析結果に基づいて、樹脂交換時期又はシステム変更案を提示するものである。
【００１４】
本発明の分析結果報告書は、前記イオン交換樹脂の負荷解析方法による、前記イオン交換樹脂層の各領域におけるイオン交換樹脂の吸着物質の組成分析結果が記載されたものである。中性塩分解能に対する各吸着物質の比率に基づく樹脂負荷量がさらに記載されていてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、イオン交換樹脂層を通水方向に複数領域に区分し、各領域からイオン交換樹脂を取り出し、イオン交換樹脂に吸着しているイオンの組成分析を行うことにより、イオン交換樹脂の負荷の分布状況（イオン交換樹脂層内の吸着帯の状況）を把握し、イオン交換能力の余力を観察することができる。
【００１６】
中性塩分解能は、イオン交換樹脂に吸着している各イオンの当量の総和と理論上等しくなるため、この中性塩分解能を分母、各イオンの当量の総和を分子とした適合率の値から、測定対象イオン以外のイオンがイオン交換樹脂に吸着している可能性があることや、イオン交換樹脂に吸着しておらず樹脂表面に付着しているスケールや高分子性物質等が溶離液中に溶解している可能性があることがわかる。
【００１７】
通水方向に沿って樹脂採取チューブを前記イオン交換樹脂層の一端から他端まで挿入し、該樹脂採取チューブ内に入り込んだイオン交換樹脂を吸引しながら該樹脂採取チューブを該イオン交換樹脂層から引き抜くことで、樹脂採取チューブ内のイオン交換樹脂は、イオン交換装置内のイオン交換樹脂層と同等の樹脂層構造となる。この樹脂採取チューブ内のイオン交換樹脂を複数領域に区分し、各領域のイオン交換樹脂を採取することで、イオン交換装置内のイオン交換樹脂層を通水方向に複数領域に区分し、各領域から樹脂を採取することと同等のサンプル採取を行うことができる。イオン交換樹脂層を５つ以上の領域に細分化する場合でも、各領域のイオン交換樹脂を採取することができる。
【００１８】
各領域のイオン交換樹脂に吸着しているイオンの組成分析の結果に基づいて、イオン交換樹脂の交換時期を求めることで、処理水の水質が低下する前の適正な時期にイオン交換樹脂を交換することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】イオン交換装置の構成例を示す図である。
【図２】（ａ）〜（ｄ）はイオン交換樹脂の抜き出し方法を説明する図である。
【図３】樹脂採取チューブ内のイオン交換樹脂を示す図である。
【図４】通水に伴う吸着帯の変化の例を示す図である。
【図５】実施例１の上水処理システムの構成図である。
【図６】実施例２の洗浄水回収システムの構成図である。
【図７】実施例３の上水処理システムの構成図である。
【図８】実施例４の冷却水回収システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２１】
本実施形態によるイオン交換樹脂の負荷解析方法では、イオン交換樹脂が充填されたイオン交換装置に被処理水を通水し、実際に負荷のかかったイオン交換樹脂の一部を試料としてイオン交換装置から採取する。このとき、イオン交換装置内のイオン交換樹脂層を通水方向に複数領域に区分し、各領域のイオン交換樹脂を採取する。
【００２２】
イオン交換装置が混床式の場合は、採取したイオン交換樹脂をカチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とに分離する。例えば、カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂は比重が異なるため、採取したイオン交換樹脂及び超純水をビーカー等の容器に入れて攪拌して静置し、比重差により上層のアニオン交換樹脂と、下層のカチオン交換樹脂とに分離し、それぞれ容器から取り出す。
【００２３】
次に、イオン交換樹脂の試料に溶離液を通液するなどして、吸着されている物質を溶離させ、溶離液中に回収する。例えば、溶離液として塩化カルシウムを使用する場合、カチオン交換樹脂から水素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオンを溶離・回収できる。溶離液として硝酸ナトリウムを使用する場合、カチオン交換樹脂から水素イオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンを溶離・回収したり、アニオン交換樹脂から水酸化物イオン、炭酸イオン、重炭酸イオン、塩化物イオン、硫酸イオンを溶離・回収したりできる。溶離液として硫酸ナトリウムを使用する場合、アニオン交換樹脂から水酸化物イオン、炭酸イオン、重炭酸イオン、硝酸イオンを溶離・回収できる。
【００２４】
次に、溶離液中の分析対象イオンの濃度を測定する。例えば、溶離液中の水素イオン濃度は、水酸化ナトリウム水溶液による中和滴定で測定する。溶離液中の水酸化物イオン、炭酸イオン、重炭酸イオンの濃度は、硫酸による中和滴定で測定する。ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオンの濃度は、イオンクロマトグラフ法で測定する。
【００２５】
イオン交換樹脂層の各領域のイオン交換樹脂について、上述した溶離液による吸着物質の回収、及び溶離液中のイオン濃度の測定を行い、イオンの組成分析を行う。これにより、イオン交換樹脂層の各領域について、イオン交換樹脂に吸着している負荷物質の成分及び量を知ることができ、吸着帯の分布状況やイオン交換能力の余力等を求めることができる。従って、処理水の水質が低下するよりも前に、イオン交換樹脂の負荷状況を把握し、交換サイクルの検討等を行うことができる。
【００２６】
［イオン交換樹脂の採取］
次に、イオン交換装置からイオン交換樹脂を採取する方法について説明する。図１に示すイオン交換装置１は、容器３内にイオン交換樹脂が充填されてイオン交換樹脂層２が形成され、容器３の上部の開口部には蓋４が装着されている。蓋４には被処理水（原水）を供給する供給管５と、イオン交換樹脂層２を通過してイオン交換処理された処理水を集水する集水管６とが貫通状に設けられている。
【００２７】
集水管６は容器３の底部まで差し込まれており、その下端にストレーナ６ａが設けられている。イオン交換処理に際しては、被処理水を下向流で通水して処理水を得る。
【００２８】
蓋４には、供給管５及び集水管６が挿通される孔が設けられるとともに、後述する樹脂採取チューブ１２が挿通される孔７が設けられている。この孔７には雌ねじが形成されており、水処理中はプラグ８が螺着されて孔７は密閉される。
【００２９】
イオン交換樹脂の採取にあたっては、まず、被処理水の供給を停止し、図２（ａ）に示すように、集水管６内に水抜きチューブ９を集水管６下部に到達するまで挿通する。水抜きチューブ９にはフッ素樹脂チューブ等を用いることができる。そして、図２（ｂ）に示すように、水抜きチューブ９に吸引管１０を接続し、容器３内の水Ｗを吸引する。吸引を長時間行うとイオン交換樹脂が炭酸を吸着し得るため、容器３内の水Ｗを所定量以上吸引したならば、吸引を停止する。
【００３０】
集水管６から水抜きチューブ９を抜いた後、図２（ｃ）に示すように、蓋４からプラグ８を取り外し、孔７を介して樹脂採取チューブ１２を容器３内に挿入する。樹脂採取チューブ１２は、その先端が容器３の底部に到達するまで鉛直方向に挿し下ろす。イオン交換樹脂層２の上層の樹脂と下層の樹脂とが混合しないように、樹脂採取チューブ１２の挿入速度は低く抑える。
【００３１】
樹脂採取チューブ１２を容器３内に挿入し、その先端（下端）がイオン交換樹脂層２の表面に達した時に、容器３上端から樹脂採取チューブ１２の上端までの長さＬ０を測定する。そして、樹脂採取チューブ１２をイオン交換樹脂層２に差し込んでいき、その先端が容器３の底部に達した時に、容器３上端から樹脂採取チューブ１２の上端までの長さＬ１を測定する。長さＬ０から長さＬ１を引くことで、イオン交換樹脂層２の厚み（高さ）を求めることができる。
【００３２】
樹脂採取チューブ１２として、例えば、内径２０〜２５ｍｍ、肉厚１〜３ｍｍ程度のフッ素樹脂製チューブ（例えばＰＦＡ製チューブ）を使用する。このような樹脂採取チューブ１２をイオン交換樹脂層２へ鉛直方向に低速で挿入すると、図２（ｃ）に示すように、樹脂採取チューブ１２内にイオン交換樹脂２０が入り込む。
【００３３】
樹脂採取チューブ１２を孔７から挿入し、その先端がイオン交換樹脂層２の表面に達すると、イオン交換樹脂層２の表層部のイオン交換樹脂が樹脂採取チューブ１２内に入り込む。イオン交換樹脂層２内に樹脂採取チューブ１２を挿入していくと、樹脂採取チューブ１２内には徐々に下層のイオン交換樹脂が入り込み、既に樹脂採取チューブ１２内に入り込んでいるイオン交換樹脂２０は上方へ押し上げられていく。
【００３４】
樹脂採取チューブ１２の先端が容器３の底部に到達すると、樹脂採取チューブ１２内のイオン交換樹脂２０は、イオン交換樹脂層２と同様の樹脂層構造になる。すなわち、イオン交換樹脂層２の上層に位置していたイオン交換樹脂は、樹脂採取チューブ１２内においても上層に位置し、イオン交換樹脂層２の下層に位置していたイオン交換樹脂は、樹脂採取チューブ１２内においても下層に位置する。
【００３５】
次に、図２（ｄ）に示すように、樹脂採取チューブ１２に吸引管１３を接続し、イオン交換樹脂２０を吸引する。なお、樹脂採取チューブ１２と吸引管１３との間には不織布１４を挟んでおき、吸引したイオン交換樹脂２０が吸引管１３へ漏出することを防止する。不織布１４の代わりに濾紙やフィルタ等を用いてもよい。
【００３６】
この吸引を継続した状態で、樹脂採取チューブ１２を容器３から引き抜く。引き抜かれた樹脂採取チューブ１２には、図３に示すように、樹脂採取チューブ１２の挿入中に樹脂採取チューブ１２内に入り込んだイオン交換樹脂２０と、樹脂採取チューブ１２の引き抜き時に樹脂採取チューブ１２に入り込んだ（吸引された）イオン交換樹脂３０とが含まれる。イオン交換樹脂２０の厚みは、イオン交換樹脂層２の厚みに相当する。
【００３７】
樹脂採取チューブ１２内のイオン交換樹脂２０を複数の領域に区分し、各領域の樹脂を採取する。これは、イオン交換装置１内のイオン交換樹脂層２を通水方向に複数領域に区分し、各領域から樹脂を採取することと同等のサンプル採取である。
【００３８】
例えば、上述した方法で求めたイオン交換樹脂層２の厚みが４２０ｍｍであり、イオン交換樹脂層２を最上部、上部、中部、下部、最下部の５つの領域に区分する場合、各領域の厚みは８４ｍｍとなる。樹脂採取チューブ１２内のイオン交換樹脂２０を上面から８４ｍｍずつ５つの領域Ｒ１〜Ｒ５に区分し、各領域Ｒ１〜Ｒ５の樹脂を採取する。
【００３９】
樹脂採取チューブ１２内の領域Ｒ１のイオン交換樹脂を採取するには、チューブ１２の一端側（領域Ｒ１側）内にスパチュラ等の掻取器具を差し込み、領域Ｒ１の部分のイオン交換樹脂を掻き出すようにすればよい。領域Ｒ１のイオン交換樹脂を採取した後、チューブ１２を、縦方向とし（該一端側を下側とする。）、チューブ１２に軽度の衝撃を与えてチューブ１２内の領域Ｒ２〜Ｒ５のイオン交換樹脂を領域Ｒ１の長さ分だけ該一端側に移動させた後、掻取器具によって領域Ｒ２のイオン交換樹脂を掻き出す。その後、領域Ｒ３〜Ｒ５のイオン交換樹脂についても領域Ｒ２と同様にして順次採取する。最下端のイオン交換樹脂３０は採取しない。これにより、イオン交換装置１内のイオン交換樹脂層２を通水方向に５つの領域に区分し、各領域から樹脂を採取することと同等のサンプル採取を行うことができる。
【００４０】
イオン交換樹脂層２を５つ以上の領域に区分する場合は、上述したような採取方法でイオン交換樹脂を採取することが好ましい。一方、イオン交換樹脂層２を区分する領域数が少ない場合、例えば上部、中部、下部の３領域に区分して各領域の樹脂を採取する場合は、上下の樹脂が多少混合してもよいため、上述したような方法でなく、チューブポンプで容器３内の樹脂を上から下へ向かって全量抜き出し、その抜き出しの際に、上中下の各位置で無作為に必要量をサンプル採取するような方法でもよい。
【００４１】
［イオン交換樹脂の吸着物質の組成分析］
採取したイオン交換樹脂に吸着されている物質を溶離液に溶離させ、溶離液中の各イオンの濃度を測定する。そして、溶離液中の各イオンの組成比を計算する。このとき、分母を中性塩分解能、分子を各イオンの当量として計算を行い、百分率（％）で結果を表す。分母を中性塩分解能としたのは、強カチオン交換樹脂及び強アニオン交換樹脂に吸着している各イオンの当量の総和と中性塩分解能が理論上等しくなるためである。
【００４２】
中性塩分解能は、例えば以下のような方法で測定する。採取したイオン交換樹脂を完全再生したのちにＮａＣｌ溶液を過剰量通液する。通液後の溶液を酸またはアルカリで滴定する。滴定値と通液に使用した樹脂量から中性塩分解能が求められる。
中性塩分解能（ｍｍｅｑ／ｍｌ）＝滴定値（ｍｍｅｑ）／樹脂量（ｍｌ）
カチオン交換樹脂の場合：ＨＣｌで再生し、ＮａＯＨで滴定する。
アニオン交換樹脂の場合：ＮａＯＨで再生し、ＨＣｌで滴定する。
【００４３】
中性塩分解能≒各イオンの総和であることから、本実施形態では、以下の式により適合率を求め、適合率が１００±５（％）以内に収まっていることを確認する。
適合率（％）＝（測定した各イオンの当量の合計）／（中性塩分解能）×１００
【００４４】
適合率が９５〜１０５（％）の所定範囲に収まらない場合は、再度分析を行う。再分析によっても適合率が９５％未満となり、中性塩分解能が各イオンの当量の総和を上回る場合は、測定対象イオン以外のイオンがイオン交換樹脂に吸着している可能性があると判断できる。一方、再分析によっても適合率が１０５％を超え、中性塩分解能が各イオンの当量の総和を下回る場合は、イオン交換樹脂に吸着しておらず樹脂表面に付着しているスケールや高分子性物質等が溶離液中に溶解している可能性があると判断できる。
【００４５】
イオン交換樹脂がカチオン交換樹脂の場合、通常、測定対象イオンは、水素イオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、アンモニウムイオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオンである。イオン交換樹脂がアニオン交換樹脂の場合、通常、測定対象イオンは、水酸化物イオン、炭酸イオン、重炭酸イオン、塩化物イオン、硫酸イオン、硝酸イオンである。
【００４６】
井水、工水、市水を原水とする場合、上述の物質を測定することで、適合率は１００±５（％）に大抵収まる。排水回収等を原水とする場合、上述の物質以外で原水中に含まれる物質が既知であれば、溶離液中の当該物質濃度を測定することで、適合率を１００±５（％）に収めることができる。
【００４７】
アニオン交換樹脂に吸着し得るシリカやホウ素は、その吸着のメカニズムが一般的なイオン類とは異なるため、それらの吸着量は相対値（％）ではなく、絶対値（g/L-Resin）として別途表し、組成分析結果と併せて考察を行う。
【００４８】
［負荷物質の組成分析に基づくイオン交換装置の運転管理］
イオン交換装置の処理水の水質は、通水方向最下流部のイオン交換樹脂の組成により決まる。最下流部のイオン交換樹脂に負荷がかかり始めるとイオンのリークが始まり、水質が低下し始める。図４に、イオン交換樹脂に下向流で通水した場合の吸着帯の変化の例を示す。原水を通水し、イオン交換樹脂に負荷をかけると、吸着帯Ａが徐々に下降する。そして、吸着帯Ａが下端に到達すると、イオンのリークが始まる。要求されるイオン濃度以下の処理水を得るためには、吸着帯Ａが最下層に到達する前にイオン交換樹脂を交換する必要がある。
【００４９】
本実施形態では、イオン交換樹脂層を通水方向に複数の領域に区分し、各領域の樹脂を採取して負荷物質の組成分析を行う。そのため、処理水の水質が低下するより前に、イオン交換樹脂の負荷の分布状況（イオン交換樹脂層内の吸着帯の状況）を把握し、イオン交換能力の余力を観察することができる。
【００５０】
下向流通水の場合、イオン交換樹脂の最下層（最も下流側）に負荷がかかり始める前に、最下層より上層の樹脂で吸着可能な負荷量をイオン交換装置の交換容量とし、使用可能量（採水量、採水期間）を検討する。イオン交換樹脂の最下層から採取したイオン交換樹脂に負荷が認められる場合は、イオン交換樹脂の適正交換時期を過ぎていると判断する。一方、上向流通水の場合は、イオン交換樹脂の最上層から採取したイオン交換樹脂に負荷が認められる場合、イオン交換樹脂の適正交換時期を過ぎていると判断する。
【００５１】
イオン交換装置からイオン交換樹脂を採取した時の処理水水質、イオン交換樹脂の吸着物質の組成分析結果、今後の給水（被処理水）水質、処理水要求水質、通水量等に基づいて、樹脂交換時期を検討する。
【００５２】
また、イオン交換樹脂の吸着物質の組成分析結果から、アニオン交換樹脂及びカチオン交換樹脂にバランスよく負荷がかかっているかを確認することができる。アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の負荷バランスがよくない場合は、混合比の変更や、高負荷となっているイオンを処理する前処理設備を追設する等のシステム変更を検討する。
【００５３】
上述したようにイオン交換樹脂層の各領域の樹脂を採取し、採取したイオン交換樹脂に吸着されている物質を溶離液に溶離させ、溶離液中の各イオンの濃度及び中性塩分解能を測定した測定結果をコンピュータに入力し、このコンピュータを用いて、負荷物質の組成分析を行い、樹脂交換時期を提案したり、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合比の変更や前処理設備の追設等の改善策を提案したりしてもよい。
【００５４】
例えば、コンピュータのＣＰＵが、ハードディスク内の改善策提案プログラムをメインメモリにロードして実行することで、メインメモリ上に入力データを格納する領域が確保されるとともに、改善策提案部が実現される。改善策提案部は、入力された測定結果に基づいて負荷物質の組成分析を行い、樹脂交換時期を提案したり、アニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂の混合比の変更や前処理設備の追設等のシステム変更案を含む改善策を提案したりする。
【００５５】
コンピュータは、イオン交換樹脂の負荷の分布状況、樹脂交換時期、改善策等をディスプレイに表示し、ユーザに提示する。ユーザは、提示内容を確認して、運転計画を立てることができる。
【００５６】
また、コンピュータは、プリンタから、イオン交換樹脂層の各領域における負荷物質の組成分析結果を表やグラフの形式で印刷した報告書を出力するようにしてもよい。
【００５７】
本発明の方法は、非再生型純水装置、再生型純水装置、電気再生式純水装置のいずれに充填されたイオン交換樹脂の負荷解析にも適用可能である。
【実施例】
【００５８】
［実施例１］
混床式イオン交換装置を有する図５に示す上水処理システムを１年間使用した。この上水処理システムの混床式イオン交換装置５０は下向流通水であり、運転条件は以下の通りである。
充填樹脂：栗田工業株式会社製  ＫＲ−ＵＭ３
充填量：５０Ｌ×２台
充填高さ：１０００ｍｍ
通水量：４．４ｍ３／ｈｒ
給水水質：１５．０ＭΩ・ｃｍ
処理水水質：１８．０ＭΩ・ｃｍ
【００５９】
イオン交換装置５０のイオン交換樹脂層を上部、中部、下部の３つの領域に区分し、各領域のイオン交換樹脂を図２に示す方法によって採取した。なお、上部、中部、及び下部の各領域のイオン交換樹脂は、チューブポンプを使用して分取した。
【００６０】
そして、採取したイオン交換樹脂を、比重差によってアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とに分離し、それぞれについて吸着物質の組成分析を行った。分析結果を以下の表１に示す。
【００６１】
【表１】
0006503727.tif 000002
【００６２】
表１の通り、カチオン交換樹脂に負荷はほとんどかかっておらず、上部、中部、下部いずれもＨ形９９．９％を維持していた。アニオン交換樹脂では炭酸負荷が下部まで到達しており、既に処理水の水質が低下しているか、または、あと僅かな使用で水質が低下する状況にあると判断した。シリカ及びホウ素の負荷も下部まで到達していたことが確認された。
【００６３】
この分析結果に加え、処理水の要求水質（抵抗率、シリカ濃度、ホウ素濃度）、給水中のシリカ濃度及びホウ素濃度、コスト等を考慮して、アニオン負荷に対する除去能力の増強が推奨される。例えば、アニオン交換樹脂の比率を上げることや、イオン交換装置の前段にアニオン除去装置を追設する等である。また、イオン交換装置の前段に脱気膜（脱炭酸膜）を追設したり、純水タンクに窒素をパージしたりするなどして、給水中の炭酸負荷を低減してもよい。
【００６４】
［実施例２］
図６に示す電子部品の洗浄水回収システムを１年間使用した。この洗浄水回収システムのカチオン交換樹脂塔６０内の樹脂層を最上部、上部、中部、下部、最下部の５つの領域に区分し、各領域からカチオン交換樹脂を、実施例１と同様の図２の方法によって採取した。そして、採取したカチオン交換樹脂について吸着物質の組成分析を行った。分析結果を以下の表２に示す。なお、カチオン交換樹脂塔６０は下向流通水であり、運転条件は以下の通りである。
充填樹脂：栗田工業株式会社製  ＣＲＫ−ＨＸ
充填量：７２Ｌ×４台
充填高さ：４００ｍｍ
通水量：２０ｍ３／ｈｒ
給水水質：１５ＭΩ・ｃｍ
処理水水質：１７ＭΩ・ｃｍ
【００６５】
【表２】
0006503727.tif 000003
【００６６】
表２の通り、最下層の樹脂にナトリウムイオン及びアンモニウムイオンの負荷がかかり始めていることが確認できた。あと僅かな使用でナトリウムイオン又はアンモニウムイオンがリークし、水質が低下する状況にあると判断した。
【００６７】
［実施例３］
図７に示す上水処理システムを１．５年間使用した。混床式のイオン交換装置７０は下向流通水であり、運転条件は以下の通りである。
充填樹脂：栗田工業株式会社製「ＫＲ−ＵＭ１」（カチオン交換樹脂とアニオン交換樹脂とをイオン交換当量比１：１になる量に混合した混合樹脂）
充填量：６８Ｌ×４台
充填高さ：４００ｍｍ
通水量：３０ｍ３／ｈｒ
給水水質：１８ＭΩｃｍ
処理水水質：１８．２ＭΩｃｍ
【００６８】
混床式イオン交換装置７０の樹脂層を最上部、上部、中部、下部、最下部の５つの領域に区分し、各領域からイオン交換樹脂を、図２の方法によって採取した。そして、採取したイオン交換樹脂をアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とに分離し、アニオン交換樹脂について吸着物質の組成分析を行った。分析結果を以下の表３に示す。
【００６９】
５つの領域において、アニオン交換樹脂の中性塩分解能は１．２６（ｍｅｑ／ｍｌ）であった。また、表３の「１７．８ＭΩｃｍ時のＯＨ組成」は、別現場においてイオン交換装置７０と同等の混床式イオン交換装置の処理水水質が１７．８ＭΩｃｍであったときのイオン交換樹脂のＯＨ組成である。表３の「残交換容量」は、中性塩分解能×（ＯＨ組成（％）−１７．８ＭΩｃｍ時のＯＨ組成（％））で算出した。
【００７０】
【表３】
0006503727.tif 000004
【００７１】
表３の通り、アニオン交換樹脂の主な負荷は炭酸負荷であった。５つの領域の炭酸負荷量を合計し、使用期間（１８ヶ月）で除算して求めた１ヶ月当たりの合計炭酸負荷は０．１９８（ｍｅｑ／（ｍｌ・月））であった。残交換容量の合計は１．０１６（ｍｅｑ／ｍｌ）であった。残交換容量の合計を１ヶ月当たりの合計炭酸負荷で除算して求めた残り使用期間は５．１（月）であった。
【００７２】
算出した残り使用期間は、通水条件が変わらないという条件のもと、炭酸負荷に基づく計算値である。シリカやホウ素等の吸着力の小さい負荷は、より早くリークし始めることや、ロット差、異常時の水質変動等を考慮して残り使用期間を決定することが好ましい。
【００７３】
［実施例４］
図８に示す冷却水回収システムを１年間使用した。混床式のイオン交換装置８０の運転条件は以下の通りである。
充填樹脂：栗田工業株式会社  ＣＲＭ２１０
充填量：５０Ｌ
充填高さ１０００ｍｍ
通水量：１．０ｍ３／ｈｒ
給水水質：０．０５ＭΩｃｍ
処理水水質：１０ＭΩｃｍ
【００７４】
イオン交換装置８０の樹脂層の中間部からイオン交換樹脂を、図２の方法によって採取した。そして、採取したイオン交換樹脂をアニオン交換樹脂とカチオン交換樹脂とに分離し、カチオン交換樹脂について吸着物質の組成分析を行った。分析対象に銅を含まない場合の分析結果を以下の表４に示し、銅を含む場合の分析結果を表５に示す。
【００７５】
【表４】
0006503727.tif 000005
【００７６】
【表５】
0006503727.tif 000006
【００７７】
表４の通り、分析対象に銅を含まない場合、適合率が２７％と極めて低い値であった。これに対し、表５の通り、分析対象に銅を含む場合、適合率が９６％となった。冷却水系内の銅溶出分がイオン交換樹脂への負荷になっていたことが確認された。
【符号の説明】
【００７８】
１  イオン交換装置
２  イオン交換樹脂層
３  容器
４  蓋
５  供給管
６  集水管
７  孔
８  プラグ
９  水抜きチューブ
１０  吸引管
１２  樹脂採取チューブ
２０  イオン交換樹脂
【図１】
0006503727.tif 000007
【図２】
0006503727.tif 000008
【図３】
0006503727.tif 000009
【図４】
0006503727.tif 000010
【図５】
0006503727.tif 000011
【図６】
0006503727.tif 000012
【図７】
0006503727.tif 000013
【図８】
0006503727.tif 000014