(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
強塩基性陰イオン交換樹脂が充填され、塔径が３００〜４０００ｍｍ、樹脂充填層高が６００〜３０００ｍｍの範囲である陰イオン交換塔を含む純水製造装置の運転方法において、Ｓ０４２-、Ｃｌ-、ＨＣＯ３-、ＳｉＯ２２-を含む水を通水するに際し、下降流で通水する場合は陰イオン交換塔内の樹脂充填層の底部から１０〜５０ｃｍ上方の範囲に相当する位置の１箇所における通水の電気伝導率またはｐＨを測定し、上昇流で通水する場合は陰イオン交換塔内の樹脂充填層の頂部から１０〜５０ｃｍ下方の範囲に相当する位置の１箇所における通水の電気伝導率またはｐＨを測定し、当該測定値が急変化した時点で通水を停止することを特徴とする純水製造装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、純水製造装置の運転方法に関し、詳しくは、純水中へのシリカ成分のリークが防止された工業的に有利な純水製造装置の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
純水製造装置は、強塩基性陰イオン交換樹脂が充填された陰イオン交換塔または強塩基性陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂が充填された混床塔を少なくとも含み、その形式としては、複層床式、多塔式、混床式などが知られている。そして、例えば、陽イオン交換樹脂が充填された陽イオン交換塔と陰イオン交換樹脂が充填された陰イオン交換塔を順次に配置して成る純水製造装置においては、原水中の陽イオンは陽イオン交換塔においてイオン交換されて除去され、陽イオン交換塔処理水中の陰イオンは陰イオン交換塔においてイオン交換されて除去される。そして、陰イオン交換塔におけるイオン選択性は、強塩基性陰イオン交換樹脂が充填された陰イオン交換塔の場合、Ｓ０42-、Ｃｌ-、ＨＣＯ3-、ＳｉＯ22-（シリカ成分）の順序である。また、強塩基性陰イオン交換樹脂と陽イオン交換樹脂が充填された混床塔の場合も同様である。そこで、例えば、陽イオン交換樹脂が充填された陽イオン交換塔と陰イオン交換樹脂が充填された陰イオン交換塔を順次に配置して成る純水製造装置においては、陰イオン交換塔から回収される純水中にシリカ成分がリークしない様にするため、陰イオン交換樹脂よりも先に陽イオン交換樹脂がブレークする様に、各樹脂の充填量が決定されている。
【０００３】
ところで、陰イオン交換樹脂の性能劣化や再生不良などが原因で陰イオン交換樹脂が早期にブレークし、純水中にシリカ成分が混入することがある。そこで、従来の純水製造装置の運転においては、例えば陰イオン交換塔の出口にシリカ計を設置して純水の水質管理を行なっているが、シリカ計は高価であるばかりか維持管理が煩雑であるという欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実情に鑑みなされたものであり、その目的は、安価で且つ維持管理の容易な水質管理システムを採用した純水製造装置の運転方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記の目的を達成すべく種々検討を重ねた結果、水質管理のための計器による測定を特定の位置で行なうならば、計器として安価で且つ維持管理の容易な電気伝導率検出器またはｐＨ検出器を利用した上において、シリカ成分のリークを防止した純水製造装置の運転方法が可能であるとの知見を得た。
【０００６】
本発明は、上記知見に基づき完成されたものであり、その要旨は強塩基性陰イオン交換樹脂が充填され、塔径が３００〜４０００ｍｍ、樹脂充填層高が６００〜３０００ｍｍの範囲である陰イオン交換塔を含む純水製造装置の運転方法において、Ｓ０４２-、Ｃｌ-、ＨＣＯ３-、ＳｉＯ２２-を含む水を通水するに際し、下降流で通水する場合は陰イオン交換塔内の樹脂充填層の底部から１０〜５０ｃｍ上方の範囲に相当する位置の１箇所における通水の電気伝導率またはｐＨを測定し、上昇流で通水する場合は陰イオン交換塔内の樹脂充填層の頂部から１０〜５０ｃｍ下方の範囲に相当する位置の１箇所における通水の電気伝導率またはｐＨを測定し、当該測定値が急変化した時点で通水を停止することを特徴とする純水製造装置の運転方法に存する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。図１は、本発明で使用される純水製造装置の一例の概念説明図であり、図２（ａ）〜（ｃ）は陰イオン交換塔内のイオン吸着帯の経時変化を示す説明図である。本発明は下降流で通水する場合と上昇流で通水する場合との２つの態様を含み、上記の各図は下降流で通水する場合に対応している。従って、以下の説明は下降流で通水する場合を例にする。
【０００８】
図１に例示する純水製造装置は、陽イオン交換塔（１）と脱炭酸塔（２）と陰イオン交換塔（３）とを順次に配置して成る２床３塔式の純水製造装置である。陽イオン交換塔（１）及び陰イオン交換塔（３）にそれぞれ充填される陽イオン交換樹脂および陰イオン交換樹脂は公知の樹脂から適宜選択される。因みに、工業的規模の場合、上記の各樹脂塔の塔径は３００〜４０００ｍｍ、樹脂充填層高は６００〜３０００ｍｍの範囲である。
【０００９】
原水（１０）は陽イオン交換塔（１）の頂部から下降流として供給される。そして、原水中の各種の陽イオンはイオン交換されて除去される。また、原水中の溶存炭酸ガスは脱炭酸塔（２）で除去される。陽イオン交換塔（１）の処理水は、脱炭酸塔（２）で処理された後、陰イオン交換塔（３）の頂部から下降流として供給される。そして、処理水中の各種の陰イオンはイオン交換されて除去される。その結果、脱塩処理された純水（２０）が陰イオン交換塔（３）の底部から回収される。
【００１０】
上記の様な純水製造装置において、運転中、陰イオン交換塔内の強塩基性陰イオン交換樹脂（Ｒ−ＯＨ）のイオン吸着帯は、図２（ａ）〜（ｃ）に示す様に経時変化する。すなわち、陰イオン交換樹脂（Ｒ−ＯＨ）の充填層においては、樹脂の失活前は、アニオンの交換（吸着）及び純水の生成が行なわれる。そして、イオン交換（樹脂に吸着）された各イオン、Ｓ０42-、Ｃｌ-、ＨＣＯ3-、ＳｉＯ22-（シリカ成分）の吸着帯は、時間の経過と共に樹脂層の下方に漸次広がる。そして、樹脂が失活し、純水ではなく、上記の様なアニオン含有の通水が行なわれるに至った時点においては、電気伝導率またはｐＨの値が急激に変化する。また、図２（ｃ）に示す様に、シリカ成分がリークする直前を経由し、最終的にシリカ成分が処理水中にリークするに至る。
【００１１】
本発明の特徴は、下降流で通水する場合は樹脂充填層の底部から１０〜５０ｃｍ上方の範囲に相当する位置の１箇所における通水の電気伝導率またはｐＨを測定し、上昇流で通水する場合は樹脂充填層の頂部から１０〜５０ｃｍ下方の範囲に相当する位置の１箇所における通水の電気伝導率またはｐＨを測定し、当該測定値が急変化した時点で通水を停止する点にある。
【００１２】
そして、例えば、下降流で通水する場合の上記の「樹脂充填層の底部から１０〜５０ｃｍ上方の範囲」は、概念的には、塔内のシリカ成分リーク直前のイオン吸着帯（図２（ｃ）における状態の吸着帯）における当該シリカ成分吸着帯に続くアニオン吸着帯の先端から終端の範囲（図２（ｃ）の符号Ｌ1〜Ｌ2で示す範囲）に相当する。すなわち、本発明は、上記の様な特定の位置での通水の電気伝導率またはｐＨを測定することにより、シリカ成分のリークを防止した純水製造装置の運転方法を可能としたものである。
【００１３】
電気伝導率またはｐＨの測定位置が上記の範囲より下方の場合はシリカ成分のリーク防止ができず、上方の場合は通水停止の時期が早すぎて樹脂の利用率が低下する。電気伝導率またはｐＨの測定位置の好ましい位置は、下降流で通水する場合は樹脂充填層の底部から２０〜３０ｃｍ上方の範囲に相当する位置である。そして、上昇流で通水する場合は樹脂充填層の頂部から２０〜３０ｃｍ下方の範囲に相当する位置である。
【００１４】
図１に示す純水製造装置においては、上記の特定位置に電気伝導率検出器またはｐＨ検出器（４）を設置しているが、上記の特定位置の通水の電気伝導率またはｐＨの測定が可能であれば、電気伝導率検出器またはｐＨ検出器（４）の設置位置は特に制限されない。換言すれば、上記の特定位置の通水をサンプリングし、その近傍に設置された電気伝導率検出器またはｐＨ検出器によって測定することも出来る。電気伝導率検出器またはｐＨ検出器（４）としては、市販されている通常のものが十分に使用でき、これらの計器は、シリカ計に比較して安価で且つ維持管理が容易であるという利点がある。
【００１６】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが、本発明は、その要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
【００１７】
実施例１
陽イオン交換塔と脱炭酸塔と陰イオン交換塔とを順次に配置して成る２床３塔式の純水製造装置を使用した。陽イオン交換塔および陰イオン交換塔は、何れも、塔径８５０ｍｍ、塔高２５００ｍｍ、樹脂充填量８００Ｌである。陽イオン交換樹脂としては三菱化学社製の「ダイヤイオンＳＫ１Ｂ」を使用し、陰イオン交換樹脂としては三菱化学社製の「ダイヤイオンＳＡ１０Ａ」を使用した。そして、上記の陰イオン交換塔の塔底部（樹脂充填層の底部）から２５０ｍｍ上の位置（以下、樹脂層中間部と略記する）にサンプリング管を設置し電気伝導率の連続測定を可能とした。
【００１８】
純水製造装置の運転は、表１に示す水質の原水を使用し、通水を下降流で再生を上昇流で行なった。通水は１２．７ｍ3／ｈの割合で行なった。陽イオン交換塔の再生は、２．５重量％ＨＣｌ水溶液を樹脂１Ｌ当たり５０ｇの割合（１００重量％ＨＣｌ換算）で使用して行なった。そして、積算通水量１５０ｍ3の時点で再度行なった。陰イオン交換塔の再生は、１重量％ＮａＯＨ水溶液を樹脂１Ｌ当たり３０ｇの割合（１００重量％ＮａＯＨ換算）で使用して行なった。そして、５０℃の加温を行なった。
【００１９】
【表１】
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【００２０】
積算通水量が２５０ｍ3となるまで連続運転を行い、樹脂層中間部における電気伝導率（ａ）を測定した。また、参考のため、陰イオン交換塔出口における電気伝導率（ｂ）及びシリカ成分濃度（ｃ）を測定した。これら（ａ）〜（ｃ）による水質の連続測定の結果を図３に示す。
【００２１】
図３から明らかな様に、樹脂層中間部における電気伝導率（ａ）が急変化した時点で通水を停止することにより、処理水中へのシリカ成分のリークを防止することが出来る。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、安価で且つ維持管理の容易な水質管理システムを採用した純水製造装置の運転方法が提供され、本発明の工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で使用される純水製造装置の一例の概念説明図
【図２】（ａ）〜（ｃ）は陰イオン交換塔内のイオン吸着帯の経時変化を示す説明図
【図３】実施例における水質の連続測定の結果を示すグラフ
【符号の説明】
１：陽イオン交換塔
２：脱炭酸塔
３：陰イオン交換塔
４：電気伝導率検出器またはｐＨ検出器
１０：原水
２０：純水
【図１】
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【図２】
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【図３】
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