(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
イオン交換塔に充填されたイオン交換樹脂層に再生剤を注入して再生する方法において、
再生剤をイオン交換樹脂層に通液して吸着イオンを溶離する薬注工程、および
再生剤と同量の純水を薬注工程と同じ流速でイオン交換樹脂層に通液して残留する再生剤を押し出す押出工程を行ったのち、
イオン交換塔に純水を充満させイオン交換樹脂を純水に１〜５時間浸漬して、樹脂中に残留する溶離イオンおよび再生剤を溶出する浸漬工程を行い、
その後イオン交換樹脂層に純水をＳＶ１０〜２００ｈｒ-1の流速で通水する第１の洗浄工程と、原水をＳＶ２０〜２５０ｈｒ-1のイオン交換工程と同じ流速で通水する第２の洗浄工程を含む洗浄工程を行うイオン交換樹脂の再生方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はイオン交換装置等に用いられるイオン交換樹脂の再生方法に関し、さらに詳細には洗浄のための水量を低減するための再生方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
純水製造装置等のイオン交換装置では、カチオン交換樹脂を用いるカチオン交換塔、およびアニオン交換樹脂を用いるアニオン交換塔を組合わせたもの、あるいは両樹脂を混合した混床式イオン交換塔に通液してイオン交換している。イオン交換の進行によりイオン交換樹脂のイオン交換能が低下すると、再生によりイオン交換能を回復する。
【０００３】
再生工程は、通常上向流で通水してイオン交換樹脂層を展開して、捕捉した懸濁物を分離し、混床式の場合にはカチオンおよびアニオン交換樹脂層を分離する逆洗工程；酸、アルカリ等の再生剤を注入して吸着イオンを溶離する薬注工程；再生剤とほぼ同量の水を注入して再生剤を押し出す押出工程；ならびに洗浄水を通水してイオン交換層に残留する溶離イオンおよび再生剤を除去する洗浄工程から構成されている。このうち洗浄工程は純水のような特別の洗浄水を用いる第１の洗浄工程と、原水を用いる第２の洗浄工程に分かれる。第２の洗浄工程は通水工程と同条件で通水を行い、処理水が採水可能値（例えば抵抗率１５ＭΩ・ｃｍ）に達するまでは、得られた処理水は排棄または原水槽へ回収し、採水可能値に達した後は、イオン交換水として採水する。
【０００４】
このように再生における洗浄水量はイオン交換樹脂に吸着されたイオン量や汚染の程度等によって変わり、使用回数の少ない場合は比較的少ない洗浄水量で採水可能値に達するが、使用回数を重ねるに従って樹脂が汚染され、また吸着イオン量が増大するため、採水可能値に達するまでに多量の洗浄水量が必要になる。多量の洗浄水を必要とするということは処理コストを高くするとともに再生時間を長くする結果になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、短い洗浄時間、少ない洗浄水量で採水可能値に達することができ、低コストで再生が可能なイオン交換樹脂の再生方法を提案することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、イオン交換塔に充填されたイオン交換樹脂層に再生剤を注入して再生する方法において、
再生剤をイオン交換樹脂層に通液して吸着イオンを溶離する薬注工程、および
再生剤と同量の純水を薬注工程と同じ流速でイオン交換樹脂層に通液して残留する再生剤を押し出す押出工程を行ったのち、
イオン交換塔に純水を充満させイオン交換樹脂を純水に１〜５時間浸漬して、樹脂中に残留する溶離イオンおよび再生剤を溶出する浸漬工程を行い、
その後イオン交換樹脂層に純水をＳＶ１０〜２００ｈｒ-1の流速で通水する第１の洗浄工程と、原水をＳＶ２０〜２５０ｈｒ-1のイオン交換工程と同じ流速で通水する第２の洗浄工程を含む洗浄工程を行うイオン交換樹脂の再生方法である。
【０００７】
本発明において再生の対象となるイオン交換樹脂は、強または弱酸性カチオン交換樹脂、強または弱塩基性アニオン交換樹脂、キレート樹脂等の再生剤による再生が可能なイオン交換樹脂であれば制限なく再生の対象となる。このようなイオン交換樹脂はイオン交換によりイオン交換能力を失ったものであり、カチオン交換塔、アニオン交換塔、混床塔など、あらゆる形式のイオン交換装置においてイオン交換したものを含む。
【０００８】
本発明の再生方法は、再生剤の薬注、押出、洗浄工程を含む方法であればよく、このほかに樹脂層洗浄工程、樹脂層分離工程など通常行われる工程を含んでいてもよい。好ましい方法は樹脂層の洗浄と分離工程を兼ねる逆洗工程、薬注工程、押出工程、洗浄工程を含む方法が好ましい。
【０００９】
逆洗工程は樹脂層に上向流通水して樹脂層を展開し、樹脂に付着する懸濁物等を除去するとともに、混床の場合は樹脂層を分離する工程であり、空気等のガスを併用することができる。逆洗の洗浄水としては通常原水が用いられるが、処理水、前回の洗浄排水などを用いてもよい。洗浄水量は１〜３ＢＶ、流速はＳＶ１０〜２０ｈｒ-1が好ましい。
【００１０】
薬注工程は再生剤をイオン交換樹脂層に通液してイオン交換を行い、樹脂に吸着されているイオンを溶離する工程である。再生剤としてはカチオン交換樹脂に対して通常塩酸、硫酸等の酸が用いられるが、軟化装置の場合には食塩等の塩が用いられ、これらを併用する場合もある。アニオン交換樹脂に対しては水酸化ナトリウム、水酸化カリウム等のアルカリが用いられる。キレート樹脂等の特殊な樹脂、あるいは特殊な用途の場合にはそれぞれに応じた再生剤が使用される。再生剤の濃度は１〜１０重量％、再生レベルは例えば純水装置の場合２００ｇ−ＨＣｌ／liter−樹脂、２００ｇ−ＮａＯＨ／liter−樹脂程度である。再生剤量は１〜５ＢＶ、流速はＳＶ４〜１０ｈｒ-1等が好ましい。
【００１１】
押出工程は薬注工程における再生剤と実質的に同量の純水を薬注工程と実質的に同じ流速でイオン交換樹脂層に通液することにより、樹脂層中に残留する再生剤を薬注工程と同流速で押出して再生を完成させる工程である。
【００１２】
洗浄工程は純水を通水する第１の洗浄工程と、原水を通水する第２の洗浄工程を行う。第１の洗浄工程で使用する洗浄水は純水を使用する。第２の洗浄工程の洗浄水としては原水を用いる。第１の洗浄工程の流速はＳＶ１０〜２００ｈｒ-1、第２の洗浄工程の流速は採水（イオン交換工程）と同じＳＶ２０〜２５０ｈｒ-1とする。
【００１３】
洗浄工程は抵抗率が採水可能値となるまで行い、採水可能値となった時点で採水工程に移る。洗浄排水は初期の不純物濃度が高いものは排棄されるが、後期の不純物濃度が低い場合は回収して原水槽に戻したり、あるいは次の再生時の洗浄水として使用するのが好ましい。
【００１４】
本発明では上記の押出工程を行ったのち、浸漬工程を行う。浸漬はイオン交換塔に純水を充満させイオン交換樹脂を純水に浸漬して行う。浸漬は静置状態または攪拌状態を保ちながら１〜５時間行う。このような浸漬工程により、樹脂中に残留する溶離イオンや再生剤が浸漬水中に溶出する。
【００１５】
樹脂内部からの溶離イオンや再生剤の溶出速度は樹脂と水とのイオン濃度勾配により決まる速度に依存している。従って押出後に洗浄水を通水する場合と、浸漬水に浸漬する場合とでは、両者の濃度勾配を同じと仮定すると、溶出速度は同じになる。洗浄の場合は通常洗浄排水はそのまま排棄されるから、洗浄水の無駄が多い。浸漬の場合は溶出したイオン等はそのまま浸漬水中に残るから、濃度勾配は次第に低くなるが、それでも浸漬中の洗浄排水に相当する分、水が節約できる。
【００１６】
浸漬工程終了後、洗浄水を通水して洗浄工程を行う。洗浄工程は浸漬工程における溶出により低下したイオンや再生剤量の状態から始まるので、浸漬工程を行わない場合に比べて洗浄時間は短縮され、その分洗浄水量は少なくなる。洗浄工程の短縮分は、第１および第２の洗浄工程のどちらか一方または両方に振り分けることができる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、イオン交換塔に充填されたイオン交換樹脂層に再生剤を注入して再生する方法において、再生剤をイオン交換樹脂層に通液して吸着イオンを溶離する薬注工程、および再生剤と同量の純水を薬注工程と同じ流速でイオン交換樹脂層に通液して残留する再生剤を押し出す押出工程を行ったのち、イオン交換塔に純水を充満させイオン交換樹脂を純水に１〜５時間浸漬して、樹脂中に残留する溶離イオンおよび再生剤を溶出する浸漬工程を行い、その後イオン交換樹脂層に純水をＳＶ１０〜２００ｈｒ-1の流速で通水する第１の洗浄工程と、原水をＳＶ２０〜２５０ｈｒ-1のイオン交換工程と同じ流速で通水する第２の洗浄工程を含む洗浄工程を行うようにしたので、短い洗浄時間、少ない洗浄水量でイオン交換樹脂の再生を行うことができ、再生コストを低減し、残留イオン量を少なくすることが可能である。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は実施形態のイオン交換樹脂の再生方法を示すフロー図である。
【００１９】
図１において、１はイオン交換塔で、イオン交換樹脂が充填されて樹脂層２が形成されている。３は原水槽、４は純水槽、５は再生剤槽、６はポンプ、７は抵抗率計である。通常はイオン交換樹脂としてカチオンおよびアニオン交換樹脂の２種類が使用されるが、図１ではイオン交換塔１および樹脂層２としてそれぞれ１個だけ図示されている。
【００２０】
上記の装置によるイオン交換方法は、イオン交換工程において原水槽３からポンプ６によりライン１１、１２を通して原水をイオン交換塔１に供給し、樹脂層２を通過させてイオン交換を行う。処理水はライン１３を通して抵抗率計７で抵抗率を測定し、ライン１４から取り出す。抵抗率計７が採水可能値より低い抵抗率を示した段階で、原水槽３からの通水を停止して再生工程に移る。
【００２１】
再生工程では、まず逆洗工程として原水をライン１５からイオン交換塔１に導入し、樹脂層２を展開して逆洗し、洗浄排水をライン１６から排出する。原水の通水を停止して逆洗を終了して薬注工程に移り、再生剤槽５からライン１２を通して再生剤をイオン交換塔１に導入して薬注を行う。再生排液はライン１３を通してライン１７から排出する。薬注工程の終了と同時に純水槽４からライン１２を通して純水を供給し、同条件で通水して押出工程を行う。
【００２２】
押出工程終了後、純水槽４からイオン交換塔１に純水を供給して充満させ、浸漬工程に移る。浸漬工程は通常純水を充満させ、静置状態で放置するが、浸漬水を循環して攪拌してもよく、この場合浸漬水を一部ずつ排水し、不足分を補充してもよい。
【００２３】
浸漬工程終了後、純水槽４からライン１２を通してイオン交換塔１に純水を供給して第１の洗浄工程を行う。洗浄排水はライン１７から排出するが、一部を回収してもよい。第１の洗浄工程後、原水槽からライン１２を通して原水を送り、第２の洗浄工程を行う。第２の洗浄工程はイオン交換工程と同条件で行い、処理水の抵抗率が採水可能値に達すると、処理水をライン１４に取り出しイオン交換工程に移る。以降の操作はこの繰り返しとなる。
【００２４】
【実施例】
以下、本発明の実施例および比較例について説明する。
【００２５】
比較例１、実施例１
図１の装置において、イオン交換樹脂として強酸性カチオン交換樹脂を１００ｍｌ充填して樹脂層２とし、これをアニオン交換塔と組合せ水道水を通水してイオン交換を行い、抵抗率１５ＭΩ・ｃｍにした。このイオン交換樹脂に対し、再生剤として６重量％塩酸を用い、表１に示す条件で再生を行った。逆洗、押出、洗浄には抵抗率１８．２ＭΩ・ｃｍの純水を用い、酸素濃度５ｍｇ／ｌ、水温２３℃、ＳＶ１１０ｈｒ-1とした。
【００２６】
上記の再生工程において、実施例１における浸漬工程、比較例１における押出工程後の洗浄工程開始後の処理水をアニオン交換塔に通水し、その抵抗率を測定した結果を図２に示す。ここで抵抗率の採水可能値を１５ＭΩ・ｃｍとした。
【００２７】
上記の結果、比較例１では抵抗率１５ＭΩ・ｃｍに達するまでの洗浄時間は３５分間であったのに対し、浸漬工程を設けた実施例１では洗浄時間１５分間で、２０分間短縮された。これにより３７００ｍｌの洗浄水が節約され、これは樹脂量当りの洗浄水に換算すると、約４０倍の洗浄水の節約になった。
【００２８】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態のイオン交換樹脂の再生方法のフロー図である。
【図２】実施例の結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  イオン交換塔
２  樹脂層
３  原水槽
４  純水槽
５  再生剤槽
６  ポンプ
７  抵抗率計
【図１】
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【図２】
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