JP2013119058A - 充填塔からの液抜き方法及び充填塔システム - Google Patents

Abstract

【課題】窒素ガス等の加圧ガスを無駄に消費することなく、塔内の液を液残りなく排出することができる充填塔からの液抜き方法及び充填塔システムを提供する。
【解決手段】充填剤が充填された充填塔１から液体を抜く充填塔１からの液抜き方法及び充填塔システムであって、充填塔１に窒素ガスボンベ等のガス源７から加圧ガスを供給し、ガス圧によって塔１内の液面を加圧する充填塔１からの液抜き方法及び充填塔システムにおいて、該充填塔１に供給する加圧ガスの圧力又は流量をセンサ９又は１０で検出し、検出圧力が予め設定した所定値以下となったとき、又は検出流量が予め設定した所定値以上となったときに弁８ａを閉じて加圧ガスの供給を停止する。
【選択図】図１

Description

本発明はイオン交換樹脂塔などの充填塔からの液抜き方法と、充填塔システムとに関するものである。

濾材を充填した濾過塔や、イオン交換樹脂塔を充填したイオン交換樹脂塔などの充填塔に通水を行うと、次第に濾材が目詰りしたり、イオン交換樹脂が飽和してくるので、洗浄や再生を行う。この洗浄や再生プロセスには、洗浄液や再生液などを充填塔に通液する工程と、その後、塔内から残留液を排出する工程とが含まれる。

特許文献１の００１２段落には、この液の排出を行うための弁をタイマーで制御することが記載されている。

特許文献２の００１１段落には、イオン交換樹脂のスラリーを脱塩塔内に導入した後、脱塩塔上部から空気又は窒素ガスを導入して強制的にドレン（液排出）を行うことが記載されている。

特開２００９−８７７９１ 特開２００４−８１９２７

窒素ガスを塔の上部に供給して塔内の液の排出を強制的に行うに際し、特許文献１のようにタイマーで所定時間窒素ガスを供給するようにしたのでは、液が抜け切った後もタイマーがアップするまでは窒素ガスが流れることになり、窒素ガスが無駄となる。また、タイマーがアップするまでは次工程に移行しないので、システム全体の稼動効率が低下することになる。

なお、タイマーの設定時間を短目に設定した場合には、塔内の液が抜け切らないうちにタイマーがアップするおそれがある。

本発明は窒素ガス等の加圧ガスを無駄に消費することなく、塔内の液を液残りなく排出することができる充填塔からの液抜き方法及び充填塔システムを提供することを目的とする。

本発明の充填塔からの液抜き方法は、充填剤が充填された充填塔から液体を抜く充填塔からの液抜き方法であって、該充填塔の上部に加圧ガスを供給し、ガス圧によって塔内の液面を加圧する充填塔からの液抜き方法において、該充填塔に供給する加圧ガスの圧力又は流量を検出し、検出圧力が予め設定した所定値以下となったとき、又は検出流量が予め設定した所定値以上となったときに加圧ガスの供給を停止することを特徴とするものである。

本発明の充填塔システムは、充填剤が充填された充填塔と、該充填塔に液体を通液する手段と、該充填塔の上部に加圧ガスを供給する手段と、該充填塔への加圧ガスの供給を制御する制御手段とを有する充填塔システムにおいて、該充填塔に供給される加圧ガスの圧力又は流量を検出する手段が設けられており、前記制御手段は、該検出手段の検出圧力が予め設定した所定値以下となったとき、又は検出流量が予め設定した所定値以上となったときに加圧ガスの供給を停止することを特徴とするものである。

本発明の一態様では、充填剤はイオン交換樹脂であり、加圧ガスは加圧窒素ガスであることを特徴とするものである。

充填塔の上部に加圧ガスを供給して塔内の液を排出するに際し、塔内に液が残っている間は、加圧ガスの流量は塔からの液の排出量と等量の少流量となっている。また、加圧ガスの圧力も高いものとなっている。塔内の液の全量が排出されると、加圧ガスの流量が急激に増大し、また加圧ガスの圧力が急激に低下する。

本発明の充填塔からの液抜き方法及び充填塔システムでは、この塔に供給される加圧ガスの圧力又は流量を検出し、この圧力が予め設定した所定値以下となるか、又は流量が予め設定した所定値以上になったときに加圧ガスの供給を停止する。そのため、塔から液の全量を確実に排出することができると共に、ガスが無駄に供給されることがない。

本発明は、塔内にイオン交換樹脂が充填されており、加圧ガスとして窒素ガスを供給する場合に適用するのに好適である。窒素ガスを塔内に供給する場合、窒素ガス中には炭酸ガスが混入していないので、イオン交換樹脂が炭酸とイオン交換することが防止される。また、窒素ガスは空気に比べて高価であるので、無駄を少なくすることによるコスト削減効果が大きい。

本発明の実施の形態に係る充填塔システムの構成図である。 図１の充填塔システムの通水状況の説明図である。

以下、図１，２を参照して実施の形態について説明する。この実施の形態では、塔は混床式イオン交換樹脂塔であり、加圧ガスのガスは窒素ガスである。

図１の通り、イオン交換樹脂塔１内に強塩基性アニオン交換樹脂と強酸性カチオン交換樹脂との混床１Ａが充填されている。このイオン交換樹脂塔１の頂部に連なる液給排用ライン６に被処理水供給ライン２、強塩基性再生剤供給ライン３、純水供給ライン４、及び排水ライン５が接続されており、各ライン２〜５にそれぞれ弁２ａ〜５ａが設けられている。また、この液給排用ライン６に対し、窒素ガスボンベ等の加圧窒素ガス源７がライン８を介して接続されている。このライン８には、弁８ａが設けられている。弁８ａよりもガス源７側に圧力センサ９と流量センサ１０とが設けられており、各々の検出信号が制御装置１１に入力される。

イオン交換樹脂塔１の混床１Ａの上面よりも若干上側に排出ライン１２が設けられると共に、混床１Ａの上下方向の途中にも排出ライン１３が設けられている。各ライン１２，１３に弁１２ａ，１３ａが設けられている。

イオン交換樹脂塔１の底部に連なる液給排用ライン２１には、排出ライン１４のほか、処理水ライン２２、強酸性再生剤供給ライン２３、純水供給ライン２４が設けられており、各ライン１４，２２〜２４にそれぞれ弁１４ａ，２２ａ〜２４ａが設けられている。図示は省略するが、ライン２１にはイオン交換樹脂をバブリングして混合するための窒素ガス導入ラインが接続されている。

このイオン交換樹脂塔１に被処理水を通水して処理水（純水）を得るには、弁２ａ，２２ａを開とし、その他の弁を閉とし、ライン２，６、イオン交換樹脂塔１、ライン２２の順に通水する（図２（ａ）参照）。

この採水工程を行った後、再生工程を次の手順で行う。

（１）分離工程（図２（ｂ））
弁２４ａ，５ａを開、その他の弁を閉とし、混床式イオン交換樹脂塔１に逆洗水（純水）を上向流で通水した後静沈させることにより、塔内に混合充填されている強酸性カチオン交換樹脂と強塩基性アニオン交換樹脂とを比重差を利用して分離する。分離後は上層に強塩基性アニオン交換樹脂層１ａが形成され、下層に強酸性カチオン交換樹脂層１ｃが形成される。

（２） 強塩基性再生剤による強塩基性アニオン交換樹脂の再生（図２（ｃ））
弁３ａ，１３ａ，２４ａを開とし、強塩基性アニオン交換樹脂層１ａにライン３から強塩基性再生剤を通液し、強酸性カチオン交換樹脂層１ｃにはライン２４から供給される純水をバランス水として流し、ライン１３からバランス水と再生廃液を排出する。

強塩基性再生剤としては２〜５重量％程度のＮａＯＨ水溶液、ＫＯＨ水溶液等の強塩基水溶液が用いられる。

（３） 強酸性再生剤による強酸性カチオン交換樹脂の再生（図２（ｄ））
弁２３ａ，４ａ，１３ａを開とし、強酸性カチオン交換樹脂層１ｃにライン２３から強酸性再生剤を通液し、強塩基性アニオン交換樹脂層１ａにはライン４から供給される純水を通水し、下層の強酸性カチオン交換樹脂層１ｃの再生を行う。再生排水及びバランス水排水は、ライン１３より排出する。

強酸性再生剤としては、２〜５重量％程度のＨＣｌ水溶液、その他の強酸水溶液が用いられる。

（４） 押し出し工程（図２（ｅ））
この強酸性再生剤による再生後は、弁４ａ，１３ａ，２４ａを開とし、純水を上下から同時に通水して塔内中央より排水することで塔内の薬品の押し出し洗浄を行う。

（５） 水抜き工程（図２（ｆ））
満水状態では、次の混合工程で樹脂混合が不完全となるため、弁８ａおよび弁１２ａを開として、ライン８，６を介して窒素ガスを導入し、その圧力で排水用ライン１２より塔内の水を排出する。

（６） 混合工程（図２（ｇ））
ライン２１から窒素ガスを塔内に供給し、イオン交換樹脂をバブリングして強塩基性アニオン交換樹脂と強酸性カチオン交換樹脂とを混合する。このとき、弁１５ａを開とし、窒素ガス及び少量の排水をライン１５から排出する。この混合工程の後、純水を塔上部から底部へ下向流で通水する洗浄工程や下向流通水した排出水を循環して更に下向流通水する循環工程及び水質チェック工程等を行い、上記採水工程に復帰する。

なお、再生後にイオン交換処理を早期に立ち上げるために、上記の押し出し工程（図２（ｅ））と水抜き工程（図２（ｆ））との間に、全量水抜き工程および水張り工程とを実施する場合がある。全量水抜き工程は、弁８ａおよび弁１４ａを開として、ライン８，６を介して窒素ガスを導入し、その圧力で排水用ライン１４より塔内の水を全量排出する工程である。全量水抜き工程を実施することで、押し出し工程などで抜けなかった薬品溜まりを効率的に除去することが可能となる。

水抜き工程、全量水抜き工程では、排水用のライン１２又は１４の弁１２ａ又は１４ａを開とすると共に、弁８ａを開とし、加圧ガスをライン８，６を介して塔１の頂部に導入し、塔内水面を加圧して水の排出を促進する。

弁１２ａを開としライン１２から排水を行う場合、ライン１２よりも上側の水の全量が排出されると、圧力センサ９の検出圧力が急激に低下し、予め設定した所定値よりも低くなると共に、流量センサ１０の検出流量が急激に増加し、予め設定した所定値よりも多くなる。弁１４ａを開としライン１４から排水を行う場合には、塔１内の水の全量が排出されると、圧力センサ９の検出圧力が急激に低下し、予め設定した所定値よりも低くなると共に、流量センサ１０の検出流量が急激に増加し、予め設定した所定値よりも多くなる。

そこで、圧力センサ９の検出圧力が上記所定値以下となったとき、又は流量センサ１０の検出流量が上記所定値以上となったときには、弁８ａを閉とし、窒素ガス供給を停止する。これにより、窒素ガスが無駄に流れ続けることが防止される。また、上記の弁８ａの閉の後、直ちに次工程に移行することにより、工程間の時間が短縮される。もちろん、窒素ガスの加圧により水抜き時間それ自体も短縮される。このため、再生工程の時間が大幅に短縮される。

上記実施の形態では、圧力センサ９の検出圧力が上記所定値以下となったとき又は流量センサ１０の検出流量が上記所定値以上となったときに窒素ガス供給を停止するものとしているが、圧力センサ９の検出圧力が上記所定値以下となったときであって且つ流量センサ１０の検出流量が上記所定値以上となったときに窒素ガス供給を停止するようにしてもよい。

１ イオン交換樹脂塔
１Ａ イオン交換樹脂の混床
１ａ アニオン交換樹脂層
１ｃ カチオン交換樹脂層
７ 加圧ガス源
９ 圧力センサ
１０ 流量センサ
１１ 制御装置

Claims (3)

1. 充填剤が充填された充填塔から液体を抜く充填塔からの液抜き方法であって、該充填塔の上部に加圧ガスを供給し、ガス圧によって塔内の液面を加圧する充填塔からの液抜き方法において、
   該充填塔に供給する加圧ガスの圧力又は流量を検出し、検出圧力が予め設定した所定値以下となったとき、又は検出流量が予め設定した所定値以上となったときに加圧ガスの供給を停止することを特徴とする充填塔からの液抜き方法。
2. 請求項１において、前記充填剤がイオン交換樹脂であり、前記ガスが窒素ガスであることを特徴とする充填塔からの液抜き方法。
3. 充填剤が充填された充填塔と、
   該充填塔に液体を通液する手段と、
   該充填塔の上部に加圧ガスを供給する手段と、
   該充填塔への加圧ガスの供給を制御する制御手段と
   を有する充填塔システムにおいて、
   該充填塔に供給される加圧ガスの圧力又は流量を検出する手段が設けられており、
   前記制御手段は、該検出手段の検出圧力が予め設定した所定値以下となったとき、又は検出流量が予め設定した所定値以上となったときに加圧ガスの供給を停止することを特徴とする充填塔システム。

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