(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）陽極と陰極との間に陰イオン交換膜及び陽イオン交換膜を交互に配置して、陽極側が陰イオン交換膜で仕切られ陰極側が陽イオン交換膜で仕切られた脱塩室、及び陽極側が陽イオン交換膜で仕切られ陰極側が陰イオン交換膜で仕切られた塩濃縮室が形成された電気透析槽と、（Ｂ）前記脱塩室に被脱塩液を供給するための被脱塩液供給用配管と、（Ｃ）前記脱塩室から脱塩された被脱塩液を抜き出すための脱塩液抜出用配管と、（Ｄ）前記塩濃縮室に塩吸収液を供給するための塩吸収液供給用配管と、（Ｅ）前記塩濃縮室から塩が濃縮された塩吸収液である濃縮液を抜き出すための濃縮液抜出用配管とを具備する脱塩装置において、
（１）前記脱塩室に洗浄液を供給するための洗浄液供給用配管、（２）前記脱塩室に供給する液を被脱塩液又は洗浄液の何れかに切替える供給液切替え手段、（３）前記脱塩室から洗浄液を抜き出すための洗浄液抜出用配管、（４）前記脱塩液から抜き出される液の流路を脱塩液抜出用配管又は洗浄液抜出用配管に切替える抜出流路切替え手段、（５）前記脱塩室に供給される被脱塩液の流量を検知する被脱塩液流量検知器、前記脱塩室に供給される被脱塩液の圧力を検知する被脱塩液圧力検知器、前記脱塩液抜出用配管を流れる脱塩液の電気伝導度を検知する脱塩液電気伝導度検知器、及び前記電解槽内に配置された互いに隣接する一組の脱塩室及び塩濃縮室からなるユニットの両端の隔膜間の電圧又はその指標となる電圧を検知する電圧検知器、並びに（６）前記検知器の検出値に基づき陰イオン交換膜、陽イオン交換膜及び脱塩室内環境の劣化状況をモニターし、洗浄液を流通させることにより回復可能な劣化状況の範囲内で予め定めた劣化状況に達したときに前記供給液切替え手段及び前記抜出流路切替え手段を作動させて、脱塩室内に洗浄液を流通させるように脱塩室に供給する供給液の切替えの制御及び脱塩室から抜き出す液の流路の制御を行う制御手段を有することを特徴とする脱塩装置。
【請求項２】
電気透析槽が、陽極と陰極との間に、隣接する脱塩室及び塩濃縮室からなるユニットが複数形成されたものであり、該電気透析槽内の脱塩室液供給路には、被脱塩液供給用配管の液流出端が連結されてなり、該被脱塩液供給用配管の液流出端側は、洗浄液供給用配管の液流出端側と兼用されており、この被脱塩液供給・洗浄液供給兼用配管は上流部で被脱塩液供給用配管および洗浄液供給用配管の各専用管に分岐されてなり、他方、該電気透析槽内の脱塩室液排出路には、脱塩液抜出用配管の液流入端が連結されてなり、該脱塩液抜出用配管の液流入端側は洗浄液抜出用配管の液流入端側と兼用されており、この脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用配管は下流部で脱塩室抜出用配管および洗浄液抜出用配管の各専用管に分岐されてなることを特徴とする請求項１に記載の脱塩装置。
【請求項３】
電気透析槽内に前記ユニットが２以上連結してモジュール化されたスタックが複数個設けられてなり、各スタック内の脱塩室液供給路に連結される被脱塩液供給・洗浄液供給兼用配管は一旦集められて被脱塩液供給・洗浄液供給兼用主管を形成した後、被脱塩液供給用配管および洗浄液供給用配管の各専用管に分岐されてなり、他方、各スタック内の脱塩室液排出路に連結される脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用配管は一旦集められて脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用主管を形成した後、脱塩室抜出用配管および洗浄液抜出用配管の各専用管に分岐されてなることを特徴とする請求項２に記載の脱塩装置。
【請求項４】
前記供給液切替え手段が前記被脱塩液供給・洗浄液供給兼用主管より上流の前記被脱塩液供給用配管の専用管部分に設置された弁と前記被脱塩液供給・洗浄液供給兼用主管の上流の前記洗浄液供給用配管の専用管部分に設置された弁とからなり、前記抜出流路切替え手段が前記脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用主管より下流の前記塩液抜出用配管の専用管部分に設置された弁と前記脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用主管より下流の前記洗浄液抜出用配管の専用管部分に設置された弁とからなることを特徴とする請求項３に記載の脱塩装置。
【請求項５】
前記電圧検知器が電気透析槽内に配置された少なくとも１つのスタックの両端のイオン交換膜間の電圧を検知するものであることを特徴とする請求項３又は４に記載の脱塩装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れかに記載の脱塩装置を用いて被脱塩液の脱塩を行うことを特徴とする脱塩液の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気透析を利用した脱塩装置に関する。更に詳しくは、地盤注入用材として有用な脱アルカリ水ガラス水溶液等の工業用薬液を製造するための脱塩装置、ゴミ焼却灰洗浄液から環境汚染の原因となるイオンを除去するための脱塩装置等の各種用途で使用される脱塩装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木工事において、掘削等により崩壊のおそれのある地盤、湧水などにより掘削が困難な地盤などに対して、外部より地盤改良材を注入して地盤を改良する薬液注入工法が汎用されている。現在使用される地盤改良材は種々のものが知られているが、最近では注入による固化物の強度が高くその耐久性に優れること、注入液が一液でありゲルタイムの調節も容易で取り扱いに便利なことから、水ガラスを主成分とするシリカゾル系地盤改良注入材が多く用いられている。
【０００３】
ところで、このシリカゾル系地盤改良注入材にはアルカリ金属塩が多く含まれており、これが得られる固結体の強度の低下原因になったり、時間の経過に伴って固結体からアルカリあるいは塩が遊離ないし逸脱して固結体が収縮してその耐久性が低下したりするといった問題があり、このような欠点を改良するために水ガラスをイオン交換樹脂法によりアルカリ分を除去する方法が採用されている（特開平１１−２７９５５２号公報）。しかしながら、イオン交換樹脂法による脱アルカリ処理は樹脂の再生を必要とするため長期間の脱アルカリ処理は不可能であり、さらに再生廃液が排出されることやＳｉＯ２濃度の高い水ガラスは樹脂近傍でゲル化するため、使用する条件に制約が生じてしまう。
【０００４】
そこで、最近ではイオン交換膜法電気透析装置により水ガラスを脱アルカリする方法が採用されている（特開平１１−６１１２４号公報）。この方法では、電気透析槽と、この槽内部の対向する両端面にそれぞれ配置された一対の陽極および陰極と、これら陽陰電極間の最も陽極側には陰イオン交換膜が、最も陰極側には陽イオン交換膜がそれぞれ位置して、交互に、かつ複数の区画を形成するように配置された陽および陰イオン交換膜とからなり、これら複数の区画のうち、陽極および陰極の位置する区画に水を填充するとともに、その他の区画にそれぞれ水ガラスおよび水を交互に填充し、かつ陽陰電極間に電流を通電することにより、水ガラス中のＮａ＋イオンが陽イオン交換膜を介して隣接する一方の側の区画に填充された水中に該膜を通して透過放出され、かつＯＨ−イオンが陰イオン交換膜を介して隣接する他方の側の区画に填充された水中に該膜を通して放出され、これにより前記水ガラスが脱アルカリ処理されて脱アルカリ水ガラスを得ている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記方法を長期間連続して実施したところ、透析時間の経過と共に脱塩室の膜や流路に珪酸塩を主成分とする析出物が付着し、膜抵抗が増大したり原料供給が困難となったりして透析時間の経過と共に脱アルカリ処理能力が低下し、そのまま運転を続けると膜が劣化して運転不能の状態となることが判明した。流路はフラッシングや洗浄により回復可能であり、また、劣化した膜はアルカリ洗浄等の処理により再生させることが可能であることが分かった（特願２００１−０２５３２３号）が、通常そのような膜再生処理は現場で行うことは困難であり、脱塩装置メーカーのサービスマンが劣化した膜を（通常はスタクッと呼ばれるモジュールの形で）取り外して新しい膜（スタック）交換し、取り外した膜（スタック）を脱塩装置メーカーに持ち帰り処理を行う必要がある。このような緊急保守作業の発生は、製品の生産計画に影響を及ぼす。また、装置の緊急停止を避けるために定期点検を頻繁に行うことはコストの点で問題がある。
【０００６】
また、このような問題は、脱アルカリ水ガラスの製造時に限らず、珪酸イオン、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等の析出物（スケール）源となるイオンが含まれる被脱塩液を脱塩する場合の共通の問題でもある。例えば、上記と同様の脱塩装置を用いて本発明者はゴミ焼却灰の洗浄水から塩素イオンを除去することについて検討を行っているが、該洗浄液にはカルシウムイオンが含まれているため該イオンに由来する析出物（スケール）の発生により同様の問題が起こることを経験している。
【０００７】
そこで、本発明は、上記のような問題の発生を防止するために、膜や脱塩室内環境の劣化状況をモニターし、自動的に再生処理を行うことのできる脱塩装置を提供することを目的とする。
【０００８】
なお、前記特願２００１−０２５３２３号には、イオン交換膜電気透析法により水ガラスを脱塩（脱アルカリ）して脱アルカリ水ガラスを製造するに際し、電気透析中にイオン交換膜内およびその表面に珪酸塩を主成分とするスケールが付着して脱塩効率が低下した場合に、脱塩室及び濃縮室に高濃度のアルカリ溶液を供給することにより上記スケールが除去でき、このような洗浄工程を行うことにより脱塩効率が回復することが実例（実施例１）と共に記載されている。即ち、その実施例１には、トクヤマ社製の電気透析装置（ＴＳ２−１０型）を用い、ＪＩＳ規格３号水ガラス水溶液を水で希釈して４．６ｗｔ％（Ｎａ２Ｏ濃度１．４５ｗｔ％）に調整した水ガラス水溶液を脱塩室に、水酸化ナトリウム水溶液（０．５ｍｏｌ／ｌ）を濃縮室に供給して２（ｌ）の原料水ガラスを脱塩処理したところ、Ｎａ２Ｏ濃度が０．４９ｗｔ％になるまでの処理に要した時間は５２分でそのときの平均電流密度は１．４（Ａ／ｄｍ２）であったのが、同様の電気透析を繰り返し、通算で２５０時間の通電後には同じ原料を水ガラス水溶液２（ｌ）を用いて脱塩処理したところ、Ｎａ２Ｏ濃度が０．４９ｗｔ％になるまでの処理に要した時間は１０４分でそのときの平均電流密度は０．７（Ａ／ｄｍ２）と脱塩効率が低下したが、０．５（ｍｏｌ／ｌ）の水酸化ナトリウム水溶液で、脱塩室、濃縮室及びこれらに通じる配管内を４時間循環洗浄した場合には脱塩効率が回復することが示されている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決すべく鋭意検討を行った。その結果、膜の劣化状況は、互いに隣接する一組の脱塩室及び塩濃縮室からなるユニットの両端の隔膜間の電圧又はその指標となる電圧、脱塩室に供給される被脱塩液の流量あるいは圧力、脱塩された液の電気伝導度をモニターすることにより把握することができること、このようにして把握された劣化状況が特定の範囲にある場合には脱塩室にアルカリ水溶液のような洗浄液を流すことにより膜を含めた室内環境を初期状態に近い状態に回復させることができ、膜（或いはスタック）交換の頻度を大幅に少なくできることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
本発明は、水ガラス水溶液やごみ焼却灰を水洗したときの廃液（ごみ焼却灰洗浄液）のような電気透析中に析出物（スケール）を発生させる物質（例えば珪酸イオンやカルシウムイオン等）を含む被脱塩液を脱塩するのに好適に使用できる脱塩装置であり、以下の構造を有する装置である。
即ち、（Ａ）陽極と陰極との間に陰イオン交換膜及び陽イオン交換膜を交互に配置して、陽極側が陰イオン交換膜で仕切られ陰極側が陽イオン交換膜で仕切られた脱塩室、及び陽極側が陽イオン交換膜で仕切られ陰極側が陰イオン交換膜で仕切られた塩濃縮室が形成された電気透析槽と、（Ｂ）前記脱塩室に被脱塩液を供給するための被脱塩液供給用配管と、（Ｃ）前記脱塩室から脱塩された被脱塩液を抜き出すための脱塩液抜出用配管と、（Ｄ）前記塩濃縮室に塩吸収液を供給するための塩吸収液供給用配管と、（Ｅ）前記塩濃縮室から塩が濃縮された塩吸収液である濃縮液を抜き出すための濃縮液抜出用配管とを具備する脱塩装置において、
（１）前記脱塩室に洗浄液を供給するための洗浄液供給用配管、
（２）前記脱塩室に供給する液を被脱塩液又は洗浄液の何れかに切替える供給液切替え手段、
（３）前記脱塩室から洗浄液を抜き出すための洗浄液抜出用配管、
（４）前記脱塩液から抜き出される液の流路を脱塩液抜出用配管又は洗浄液抜出用配管に切替える抜出流路切替え手段、
（５）前記脱塩室に供給される被脱塩液の流量を検知する被脱塩液流量検知器、前記脱塩室に供給される被脱塩液の圧力を検知する被脱塩液圧力検知器、前記脱塩液抜出用配管を流れる脱塩液の電気伝導度を検知する脱塩液電気伝導度検知器、及び前記電解槽内に配置された互いに隣接する一組の脱塩室及び塩濃縮室からなるユニットの両端の隔膜間の電圧又はその指標となる電圧を検知する電圧検知器、並びに
（６）前記検知器の検出値に基づき陰イオン交換膜、陽イオン交換膜及び脱塩室内環境の劣化状況をモニターし、洗浄液を流通させることにより回復可能な劣化状況の範囲内で予め定めた劣化状況に達したときに前記供給液切替え手段及び前記抜出流路切替え手段を作動させて、脱塩室内に洗浄液を流通させるように脱塩室に供給する供給液の切替えの制御及び脱塩室から抜き出す液の流路の制御を行う制御手段
を有することを特徴とする脱塩装置である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の該脱塩装置は、従来の脱塩装置と同様に、（Ａ）陽極と陰極との間に陰イオン交換膜（以下、ＡＥ膜とも言う。）及び陽イオン交換膜（以下、ＣＥ膜とも言う。）を交互に配置して、陽極側がＡＥ膜で仕切られ陰極側がＣＥ膜で仕切られた脱塩室、及び陽極側がＣＥ膜で仕切られ陰極側がＡＥ膜で仕切られた塩濃縮室が形成された電気透析槽と、（Ｂ）前記脱塩室に被脱塩液を供給するための被脱塩液供給用配管と、（Ｃ）前記脱塩室から脱塩された被脱塩液を抜き出すための脱塩液抜出用配管と、（Ｄ）前記塩濃縮室に塩吸収液を供給するための塩吸収液供給用配管と、（Ｅ）前記塩濃縮室から塩が濃縮された塩吸収液である濃縮液を抜き出すための濃縮液抜出用配管とを具備する。
【００１２】
ここで、脱塩室とは、該室に塩がイオンの形で含まれる被脱塩液を供給して電気透析を行った場合にその塩に由来するアニオンが陽極側のＡＥ膜を透過して拡散すると共に、塩に由来するカチオンが陰極側のＣＥ膜を透過して拡散し、結果として該室内の塩濃度が低下する室を意味する。また、塩濃縮室とは、該室に水又は電解質の水溶液からなる塩吸収液を供給して同様に電気透析を行なったときに、ＡＥ膜及びＣＥ膜からそれぞれ隣接する脱塩室に供給された塩由来のアニオン及びカチオンが各膜を透過して流入し、結果として該室内の塩濃度が増大する室を意味する。例えば、脱塩室に被脱塩液として水ガラス水溶液を供給し、塩濃縮室に水酸化アルカリ水溶液等の電解質水溶液からなる塩吸収液を供給して電気透析を行なうことにより、脱塩室に供給された水ガラス中に存在するＮａ＋イオン等のアルカリ金属イオンがＣＥ膜を透過して該ＣＥ膜を介して隣接する塩濃縮室に拡散するとともに、同じく水ガラス中に存在するＯＨ−イオンがＡＥ膜を透過して該ＡＥ膜を介して隣接する塩濃縮室に拡散し、結果として脱塩液として水ガラス中のアルカリ濃度が低下した水ガラスを得ることができる。また、このとき、濃縮室では、両隣の脱塩室から拡散してきたＮａ＋イオン等のアルカリ金属イオン及びＯＨ−イオンが閉じ込められ、濃縮液として濃度の上昇した水酸化アルカリ水溶液が得られる。
【００１３】
なお、上記のような装置を構成するのに必要な部材である電極及び各イオン交換膜についても従来の電気透析装置で使用されているものが特に制限なく使用される。即ち、上記電気透析槽で使用する陽極及び陰極としては、水電解や食塩電解などの電気化学工業で採用されている電極が制限なく用いられる。例えば、陽極材料としてはニッケル、鉄、鉛、チタン、白金、黒鉛などが、また、陰極材料としてはニッケル、鉄、ステンレススチール、白金、チタンなどが好適に用いられる。
【００１４】
また、陰イオン交換膜（ＡＥ膜）は、陰イオン交換基が結合した樹脂からなる陰イオン選択透過性を有する膜であれば特に制限されず公知の陰イオン交換膜が使用できる。陰イオン交換基としては、水溶液中で正の電荷となり得る官能基が特に制限なく採用できる。具体的には、１〜３級アミノ基、ピリジル基、４級アンモニウム塩基、４級ピリジニウム塩基、さらにこれらのイオン交換基が混在したものなどが挙げられる。ＡＥ膜としては、重合型、縮合型、均質型、不均質型等の区別無く使用することができ、さらに、補強のために使用する補強材の有無や、イオン交換基が結合する樹脂の材質（通常、炭化水素系樹脂またはフッ素系樹脂が使用されている）も特に制限されない。
【００１５】
また、陽イオン交換膜（ＣＥ膜）は、陽イオン交換基が結合した樹脂からなる陽イオン選択透過性を有する膜であれば特に制限されず公知の陽イオン交換膜が使用できる。陽イオン交換基としては、水溶液中で負の電荷となり得る官能基が特に制限なく採用できる。具体的には、スルホン酸基、カルボン酸基、ホスホン酸基、硫酸エステル基、リン酸エステル基、さらにこれらのイオン交換基が混在したものなどが挙げられる。ＣＥ膜としては、重合型、縮合型、均質型、不均質型等の区別無く使用することができ、さらに、補強のために使用する補強材の有無や、イオン交換基が結合する樹脂の材質（通常、炭化水素系樹脂またはフッ素系樹脂が使用されている）も特に制限されない。
【００１６】
また、本発明の脱塩装置は、脱塩中に膜や脱塩室内環境の劣化状況をモニターし、自動的に再生処理を行うために、（１）前記脱塩室に洗浄液を供給するための洗浄液供給用配管、（２）前記脱塩室に供給する液を被脱塩液又は洗浄液の何れかに切替える供給液切替え手段、（３）前記脱塩室から洗浄液を抜き出すための洗浄液抜出用配管、（４）前記脱塩液から抜き出される液の流路を脱塩液抜出用配管又は洗浄液抜出用配管に切替える抜出流路切替え手段、（５）前記脱塩室に供給される被脱塩液の流量を検知する被脱塩液流量検知器、前記脱塩室に供給される被脱塩液の圧力を検知する被脱塩液圧力検知器、前記脱塩液抜出用配管を流れる脱塩液の電気伝導度を検知する脱塩液電気伝導度検知器、及び前記電解槽内に配置された互いに隣接する一組の脱塩室及び塩濃縮室からなるユニットの両端の隔膜間の電圧又はその指標となる電圧を検知する電圧検知器、並びに（６）前記検知器の検出値に基づき陰イオン交換膜、陽イオン交換膜及び脱塩室内環境の劣化状況をモニターし、洗浄液を流通させることにより回復可能な劣化状況の範囲内で予め定めた劣化状況に達したときに前記供給液切替え手段及び前記抜出流路切替え手段を作動させて、脱塩室内に洗浄液を流通させるように脱塩室に供給する供給液の切替えの制御及び脱塩室から抜き出す液の流路の制御を行う制御手段を有している。
【００１７】
本発明の脱塩装置では、上記検出器により膜や脱塩室内環境の劣化状況をモニターし、脱塩室内に洗浄液を供給し好ましくはこれを流通させることにより回復可能な劣化状況の範囲内で予め定めた劣化状況に達したときに自動的に上記制御手段を作動させて、流路切替えを行って脱塩室内に洗浄液を流通させて膜や脱塩室内の環境を回復させることが可能になっている。上記制御手段を作動させる設定値は、予め被脱塩液の種類や脱塩条件に応じて各検出器で検出される検出知と劣化状況との関係、さらには洗浄操作によって回復可能な劣化状況を調べておくことにより適宜決定される。また、洗浄液条件（洗浄液の流量や流通時間、さらには洗浄液温度）についても、劣化状況及び用いる洗浄液の種類に応じて予備的な実験を行うことにより決定することができる。洗浄処理終了後は再び流路を切替えて脱塩を再開することができる。このときの流路の切替えは自動で行うことも、マニュアル操作で行うこともできる。なお、洗浄液の種類はスケールの種類（換言すれば被脱塩液の種類）によってスケールを溶解することができる液を適宜選択して用いればよい。例えば、水ガラス水溶液の脱塩を行う場合には水酸化ナトリウム水溶液等のアルカリ性水溶液が使用でき、ごみ焼却灰の洗浄液（ごみ焼却灰を水洗したときの廃液）を脱塩する場合には塩酸水溶液等の酸水溶液が使用できる。
以下、図１及び図２を参照して本発明の脱塩装置について詳しく説明する。図１は、代表的な本発明の脱塩装置１００の概略図である。該脱塩装置１００は、基本的に電気透析槽１１０、該電気透析槽１１０に接続する被脱塩液供給用配管１２０、脱塩液抜出用配管１２１、塩吸収液供給用配管１３０、濃縮液抜出用配管１３１、洗浄液供給用配管１４０、及び洗浄液抜出用配管１４１で構成されている。そして、被脱塩液供給用配管１２０には被脱塩液タンク３０１からポンプ３１０ａを用いて被脱塩液が供給できるようになっており、脱塩液抜出用配管１２１を通して抜き出された脱塩液は脱塩液タンク３０１に循環されるようになっている。同様に、塩吸収液供給用配管１３０には塩吸収液タンク３０２からポンプ３１０ｂを用いて塩吸収液が供給できるようになっており、濃縮液抜出用配管１３１を通して抜き出された濃縮液は塩吸収液タンク３０２に循環されるようになっている。さらに、洗浄液供給用配管１４０には洗浄液タンク３０３にポンプ３１０ｃを用いて洗浄液を供給できるようになっており、洗浄液抜出用配管１４１通して抜き出された洗浄液は洗浄液タンク３０３に循環されるようになっている。
上記電気透析装置１１０は、図２に示すように、陽極１１１と陰極１１２との間に、隣接する脱塩室２１１及び塩濃縮室２１２からなるユニット２１０が２以上連結してモジュール化されたスタック２００が複数個設けられている。（図１においては、スタック内の構造は省略し、液の流れのみを示している。）このようなスタックを用いることにより、配管も簡略化できるばかりでなく、例えばイオン交換膜の交換はスタックごとに行うことができ、装置の保守が容易になる。なお、陽極１１１を含むスタックより陽極側の空間は陽極室１１１Ｒとなり、陰極１１２を含むスタックより陰極側の空間は陰極室１１２Ｒとなって、各室にはそれぞれ電解質水溶液からなる電極液が電極液タンク３０４からポンプ３１０ｄを用いて供給、循環できるようになっている。
また、上記スタック２００は、図２に示すように、例えば各室を形成するための切欠部を中央に有する室枠２２０を介してＡＥ膜２３０及びＣＥ膜２４０を上記ユニット数が２以上となるように交互に繰り返し配列した後に両端より締め付けて固定した、いわゆるフィルタープレス型の構造のモジュールであり、スタック内の各室内には、流路を確保するためのスペーサー２５０や液を均等配流するための配流板（図示せず）が設けられている。さらに上記室枠２２０には、脱塩室液供給路２２１、脱塩室液流出路２２２、塩濃縮室液供給路２２３、及び塩濃縮室液流出路２２４を形成するための切欠部が設けられている。なお、上記スペーサーや配流板の形状については特に限定されないが、析出物発生防止効果があり、仮に析出物が発生した場合においても容易にこれを除去出来る構造のもの、例えばトンネル型構造のものを使用するのが好適である。
【００１８】
上記各スタック２００内の各脱塩室２１１に通じる脱塩室液供給路２２１には、被脱塩液供給用配管１２０の液流出端が連結されてなり、該被脱塩液供給用配管１２０の液流出端側は、洗浄液供給用配管１４０の液流出端側と兼用されており、この被脱塩液供給・洗浄液供給兼用配管１５０は上流部で一旦集められて被脱塩液供給・洗浄液供給兼用主管１６０を形成した後、被脱塩液供給用配管１２０および洗浄液供給用配管１４０の各専用管に分岐している。さらに、同様に、各スタック２００内の各塩濃縮室２１２に通じる塩濃縮室液供給路２２３には、塩吸収液供給用配管１３０の主管１３０ａから分岐した枝管１３０ｂの液流出端が連結されてなり、各塩濃縮室２１２に通じる塩濃縮室液流出路２２４には、濃縮液抜出用配管１３１の枝管１３１ｂの液流出端が連結され、各枝管１３１ｂはその下流部で集められて主管１３１ａを形成している。
また、上記被脱塩液供給・洗浄液供給兼用主管１６０より上流の前記被脱塩液供給用配管１２０の専用管部分に設置されたバルブ（弁）１７０ａと前記被脱塩液供給・洗浄液供給兼用主管１６０の上流の前記洗浄液供給用配管１４０の専用管部分に設置されたバルブ（弁）１７０ｂとからなる供給液切替え手段が設置されている。また、スタック２００内の各脱塩室の脱塩室液流出路２２２には、脱塩液抜出用配管１２１の液流入端が連結されてなり、該脱塩液抜出用配管１２１の液流入端側は洗浄液抜出用配管１４１の液流入端側と兼用されており、この脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用配管１５１は下流部で一旦集められて脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用主管１６１を形成した後、脱塩液抜出用配管１２１および洗浄液抜出用配管１４１の各専用管に分岐している。そして、前記脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用主管１６１より下流の前記脱塩液抜出用配管１２１の専用管部分に設置されたバルブ（弁）１７１ａと前記脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用主管１６１より下流の前記洗浄液抜出用配管１４１の専用管部分に設置されたバルブ（弁）１７１ｂとからなる抜出流路切替え手段が設けられている。なお、図１には供給液切替え手段および抜出流路切替え手段として、それぞれ２つのバルブからなる態様を示したが、流路を切替えることができる手段であれば他の手段、例えば三方バルブや四方バルブ（この場合には戻しラインが必要になる）を用いることも勿論可能である。これら切替え手段は、電力若しくは空気圧により作動させることができるようになっており、後述する制御手段１９０から発信された信号に基づき作動するようになっている。
【００１９】
本発明の脱塩装置１００においては、上記被脱塩液供給・洗浄液供給兼用主管１６０の専用管部分に被脱塩液の流量を検知する流量計からなる被脱塩液流量検知器１８１及び被脱塩液の圧力を検知する圧力計からなる被脱塩液圧力検知器１８２が設置されており、また、脱塩液抜出・洗浄液抜出兼用主管１６１部には脱塩液の電気伝導度を検知するための脱塩液電気伝導度検知器１８３が設置されている。さらに前記各スタック両端のイオン交換膜間の電圧を検知する電圧検知器１８４が設置されている。この電圧検知器で検知するのはスタックの両端のイオン交換膜間の電圧であるが、該電圧はスタック間の各ユニットの両端のイオン交換膜の電圧の指標となるものでもある。勿論、各ユニットの電圧を測定してもよいが、検知器の数を少なくし、検知感度を実効的なレベル以上に保つことができることからスタックごとに電圧検知器を設置するのが好ましい。脱塩運転中にスケールの析出が起こり、その析出量が多くなると脱塩室内部或いは脱塩室液供給路近傍等での流路が狭まり被脱塩液の流量が低下したり被脱塩液の圧力が上昇したりしてくる。また、イオン交換膜にスケールが付着すると膜抵抗が増大し、脱塩効率が低下するのでイオン交換膜間の電圧が上昇したり、脱塩液の電気伝導度を下げる時間が増加したりする。各検知器で検知された検出値は、各検出器に付属する送信機から前記（６）の制御手段１９０に付属する受信機を通して該制御手段に伝達される。当該制御手段１９０は、脱塩装置１００の運転及び制御を行っており、伝達された検出値が予め設定された検出と一致する若しくはそれを超えた場合に直ちに或いは予め設定された手順で供給液切替え手段及び前記抜出流路切替え手段を作動させる信号を発信し、該信号を各切替え手段が作動し、脱塩室に供給する供給液の切替え及び脱塩室から抜き出す液の流路の切替えが行われ、自動的にイオン交換膜の再生処理を行い脱塩運転を再開する。このとき、ポンプ等の各機器の作動および停止も同時に制御する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明の装置によれば、水ガラス水溶液やごみ焼却灰を水洗したときの廃液（ごみ焼却灰洗浄液）のような電気透析中に析出物（スケール）を発生させる物質（例えば珪酸イオンやカルシウムイオン等）を含む被脱塩液を脱塩した場合においても、スケール析出による悪影響が回復不可能な状況になる前に、自動的に洗浄操作を行ってスケールの除去を行うことができる。したがって、装置を緊急停止することなく、長期間安定して装置を使用することが可能になる。また、定期点検の期間を長くすることもでき、保守に要するコストを削減することもできる。
【００２１】
【図面の簡単な説明】
【図１】  本図は、本発明の脱塩装置の概略図である。
【図２】  本図は、本発明の脱塩装置で用いるスタックの概略図である。
【符号の説明】
１００：脱塩装置
１１０：電気透析槽
１１１：陽極
１１２：陰極
１１１Ｒ：陽極室
１１２Ｒ：陰極室
１２０：被脱塩液供給用配管
１２１：脱塩液抜出用配管
１３０：塩吸収液供給用配管
１３０ａ：塩吸収液供給用配管の主管
１３０ｂ：塩吸収液供給用配管の枝管
１３１：濃縮液抜出用配管
１３１ａ：濃縮液抜出用配管の主管
１３１ｂ：濃縮液抜出用配管の枝管
１４０：洗浄液供給用配管
１４１：及び洗浄液抜出用配管
１５０：被脱塩液供給・洗浄液供給兼用配管
１５１：被脱塩液供給・洗浄液抜出兼用配管
１６０：被脱塩液供給・洗浄液供給兼用主管
１６１：被脱塩液供給・洗浄液抜出兼用主管
１７０ａ，ｂ：バルブ（供給液切替え手段）
１７１ａ，ｂ：バルブ（抜出流路切替え手段）
１８１：被脱塩液流量検知器
１８２：被脱塩液圧力検知器
１８３：脱塩液電気伝導度検知器
１８４：電圧検知器
１９０：制御手段
２００：スタック
２１０：ユニット
２１１：脱塩室
２１２：塩濃縮室
２２０：室枠
２２１：脱塩室液供給路
２２２：脱塩室液流出路
２２３：塩濃縮室液供給路
２２４：塩濃縮室液流出路
２３０：ＡＥ膜
２４０：ＣＥ膜
２５０：スペーサー
３０１：被脱塩液タンク
３０２：塩吸収液タンク
３０３：洗浄液タンク
３０４：電極液タンク
３１０ａ〜ｄ：ポンプ
【図１】
0004377104.tif 000002
【図２】
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