JP6805843B2 - Ion exchange tower - Google Patents
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Description
本発明はイオン交換塔に係り、特に塔体内にイオン交換体層を有し、被処理水が下向流通水されるイオン交換塔に関する。 The present invention relates to an ion exchange tower, and more particularly to an ion exchange tower having an ion exchange layer inside the tower and allowing water to be treated to flow downward.
塔体内にイオン交換樹脂層が形成され、被処理水が下向流通水されるイオン交換塔にあっては、塔体上部に供給された被処理水が満遍なくイオン交換樹脂層に分散供給されることが望ましい。 In an ion exchange tower in which an ion exchange resin layer is formed inside the tower and the water to be treated flows downward, the water to be treated supplied to the upper part of the tower is evenly distributed and supplied to the ion exchange resin layer. Is desirable.
被処理水をイオン交換樹脂層に分散供給するために、上部の給水部から整流板を介して下方に供給する構造や、ディストリビュータから原水を散布する構造が知られているが、いずれも給水が十分に整流しない。被処理水の流速が部分的に大きいと、その位置の樹脂上面が乱れて優先的に原水が通過したり、その周辺の樹脂層は盛り上がり、樹脂の利用率が低下する。 In order to disperse and supply the water to be treated to the ion exchange resin layer, a structure is known in which the water is supplied downward from the upper water supply section via a straightening vane, and a structure in which raw water is sprayed from the distributor. Not fully rectified. If the flow velocity of the water to be treated is partially high, the upper surface of the resin at that position is disturbed and the raw water preferentially passes through it, or the resin layer around it rises and the utilization rate of the resin decreases.
特許文献1には、塔体頂部に挿設された流入管の下端に整流ケースを設け、整流ケース内に電磁フィルタ(繊維状強磁性体)を充填した構造が記載されている。整流ケース底面には多数の小孔が設けられている。整流ケースの下側に、塔体を横断するように整流板が設けられ、該整流板の下側にイオン交換樹脂層が形成されている。 Patent Document 1 describes a structure in which a rectifying case is provided at the lower end of an inflow pipe inserted at the top of a tower body, and an electromagnetic filter (fibrous ferromagnet) is filled in the rectifying case. A large number of small holes are provided on the bottom surface of the rectifying case. A rectifying plate is provided on the lower side of the rectifying case so as to cross the tower body, and an ion exchange resin layer is formed on the lower side of the rectifying plate.
このような整流ケースを設置すると、被処理水のイオン交換樹脂層への供給は均一化されると推察される。 When such a rectifying case is installed, it is presumed that the supply of water to be treated to the ion exchange resin layer is made uniform.
しかしながら、塔体頂部の内部スペースの容積(特に高さ)はそれ程大きくないことが多く、特許文献1のような整流ケースを配置できないことがある。 However, the volume (particularly height) of the internal space at the top of the tower is often not so large, and the rectifying case as in Patent Document 1 may not be arranged.
本発明は、塔体頂部のスペースが小さい場合であっても、被処理水をイオン交換体層に均等に分散供給することができるイオン交換塔を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an ion exchange tower capable of evenly dispersing and supplying water to be treated to the ion exchange layer even when the space at the top of the tower is small.
本発明のイオン交換塔は、塔体と、該塔体内に設けられたイオン交換体層と、該塔体の頂部に設けられた被処理水の供給部と、該イオン交換体層の上側かつ該供給部の下側に設けられた整流板と、該塔体の下部に設けられた処理水の取出部とを有するイオン交換塔において、前記供給部に、側周壁面及び底面を有すると共に、該側周壁面及び底面に開口が設けられた散水ケースが設置されており、該底面の通水抵抗が該側周壁面の通水抵抗の1.5〜8倍であることを特徴とするものである。 The ion exchange tower of the present invention includes a tower body, an ion exchange body layer provided in the tower body, a water supply unit provided at the top of the tower body, and an upper side of the ion exchange body layer. In an ion exchange tower having a rectifying plate provided on the lower side of the supply unit and a treated water extraction unit provided on the lower part of the tower body, the supply unit has a side peripheral wall surface and a bottom surface, and also has a side peripheral wall surface and a bottom surface. A water sprinkling case having openings on the side peripheral wall surface and the bottom surface is installed, and the water flow resistance of the bottom surface is 1.5 to 8 times the water flow resistance of the side peripheral wall surface. Is.
本発明の一態様では、前記散水ケースの底面の開口の開口径2〜20mmであり、前記側周壁面の開口の開口径2〜40mmであって、前記側周壁面の開口面積が前記底面の開口面積の1.5〜8倍である。 In one aspect of the present invention, the opening diameter of the opening on the bottom surface of the watering case is 2 to 20 mm, the opening diameter of the opening on the side peripheral wall surface is 2 to 40 mm, and the opening area of the side peripheral wall surface is the bottom surface . It is 1.5 to 8 times the opening area.
本発明の一態様では、前記給水部からの流入水量が200〜1500m3/hであり、前記散水ケースの底面の開口は、開口面積50〜250cm2、開口率5〜30%、開口密度5〜20個/100cm2であり、前記側周壁面の開口は、開口面積200〜1000cm2、開口率10〜60%、開口密度5〜80個/100cm2である。 In one aspect of the present invention, the amount of inflow water from the water supply unit is 200 to 1500 m 3 / h, and the opening on the bottom surface of the watering case has an opening area of 50 to 250 cm 2 , an opening ratio of 5 to 30%, and an opening density of 5. was 20 pieces / 100 cm 2, the opening of the side wall surface, the opening area 200~1000Cm 2, aperture ratio 10% to 60% and an aperture density of 5-80 pieces / 100 cm 2.
本発明の一態様では、前記整流板は多孔板であり、塔体の内周面に水密的に接合されている。 In one aspect of the present invention, the straightening vane is a perforated plate and is watertightly bonded to the inner peripheral surface of the tower body.
本発明の一態様では、前記給水部は、前記塔体の塔頂部に設けられた給水口を有しており、前記散水ケースの上端縁が、該給水口の周囲の塔体の内面に当接しており、前記整流板から該給水口までの高さが300〜1000mmである。 In one aspect of the present invention, the water supply unit has a water supply port provided at the top of the tower body, and the upper end edge of the watering case hits the inner surface of the tower body around the water supply port. It is in contact with each other, and the height from the straightening vane to the water supply port is 300 to 1000 mm.
本発明のイオン交換塔では、イオン交換塔の上部に散水ケースを設けたことにより、下方のイオン交換体に均一に給水することが可能となり、イオン交換体の利用率が高まる。本発明では、散水ケースの底部の通水抵抗を側周壁面の通水抵抗よりも大きくしているので、整流板に達する水量を均等化することができ、イオン交換体に被処理水を均等に供給することができる。 In the ion exchange tower of the present invention, by providing the watering case on the upper part of the ion exchange tower, it becomes possible to uniformly supply water to the lower ion exchange body, and the utilization rate of the ion exchange body is increased. In the present invention, since the water flow resistance at the bottom of the sprinkler case is made larger than the water flow resistance at the side peripheral wall surface, the amount of water reaching the straightening vane can be equalized, and the water to be treated is evenly distributed to the ion exchanger. Can be supplied to.
以下、図面を参照して実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.
図1の通り、イオン交換塔1は、塔体2と、該塔体2内に形成されたイオン交換体(この実施の形態ではイオン交換樹脂)層3とを有する。塔体2内の下部には、水を透過させるがイオン交換樹脂は通過させない構造を有した集水板4が設置され、該集水板4の上側にイオン交換樹脂層3が形成されている。
As shown in FIG. 1, the ion exchange tower 1 has a
塔体2の頂部に、被処理水の給水口5が設けられ、底部にイオン交換処理水の取出口6が設けられている。
A
塔体2内の上部には、パンチングメタル等の多孔板よりなる整流板7が設けられている。
A straightening vane 7 made of a perforated plate such as punching metal is provided on the upper portion of the
この実施の形態では、塔体2は、頂部側及び底部側の鏡部を除いて円筒状の直胴部であり、整流板7も円板形である。図示は省略するが、塔体2内の上部には、格子状の梁状部材が設置されており、整流板7は該梁状部材上に載置されている。整流板7の外周縁は、塔体2の内周面に溶接等により水密的に固着されている。
In this embodiment, the
給水口5を下側から覆うように散水ケース8が設置されている。この実施の形態では、散水ケース8は、円筒形の側周壁面8aと、底面8bとを有した、上開有底円筒形である。側周壁面8a及び底面8bには多数の開口9が設けられている。
A
散水ケース8は、側周壁面8aの上端縁が、給水口5の周囲の塔体2の天井面に当接するように設置されている。
The watering
この実施の形態では、塔体2の直径1000〜4000mm、散水ケース8の直径200〜800mm、散水ケース8の高さ100〜300mm、散水ケース8を構成する金属板の厚み2〜8mmであり、給水の流量は200〜1500m3/hであり、この条件で給水を均一に整流してイオン交換樹脂層3に供給する必要がある。
In this embodiment, the diameter of the
そのために、散水ケース8は底面8bの通水抵抗を側周壁面8aの通水抵抗の1.5〜8倍好ましくは2〜6倍とする。この通水抵抗比は、底面8bの開口9の直径を2〜20mmとし、側周壁面8aの開口9の直径を2〜40mm(特に4〜40mm)とし、前記側周壁面の開口面積の前記底面の開口面積に対する比(開口面積比)を1.5〜8倍好ましくは2〜6倍とすることにより達成される。なお、開口面積比は、底面8b及び側周壁面8aそれぞれの開口面積、開口率、開口の設置密度を下記の条件の範囲内で適宜調整することによって決められる。
Therefore, the water flow resistance of the
底面8bの開口面積:50〜250cm2
底面8bの開口率:5〜30%
底面8bの開口9の設置密度:5〜20個/100cm2
側周壁面8aの開口面積:200〜1000cm2
側周壁面8aの開口率:10〜60%
側周壁面8aの開口9の設置密度:5〜80個/100cm2
Opening area of
Aperture ratio of
Installation density of
Opening area of side
Aperture ratio of side
Installation density of
上記実施の形態では、散水ケース8は有底円筒形であるが、有底多角筒形状であってもよい。また、図3に示す散水ケース8’のように、下に凸の半球構造であってもよく、下に凸の多角体構造(図示略)であってもよい。なお、このような場合は底面と側周壁面の定義として、開口部の接面が水平方向に対し45度となる部分P以下を底面、該P部分よりも上側を側周壁面と定義することとする。ただし設計や製作の容易性から円筒形状や多角筒形状が好ましい。
In the above embodiment, the
整流板7から給水口5までの高さは30〜100cm程度が好ましい。高さ制限があるので、散水ケース8,8’は横方向に幅を持たせるのが好ましい。このようにすると、散水ケース8,8’の底部の面積は大きくなるが、上記条件とすることで均一に整流することができる。
The height from the straightening vane 7 to the
なお、本発明では、イオン交換体はイオン交換樹脂以外のものであってもよい。 In the present invention, the ion exchanger may be something other than an ion exchange resin.
[実施例1]
以下の諸元を有する図1,2に示す構造のイオン交換塔を製作して通水試験を行った。
[Example 1]
An ion exchange tower having the following specifications and having the structure shown in FIGS. 1 and 2 was manufactured and a water flow test was conducted.
塔体の直径:2000mm
直胴部高さH2:2200mm
塔底部・上部の鏡部高さH1,H3:500mm
集水板4:フラット式集水板
給水口5の口径:250mm
取出口6の口径:250mm
散水ケース8の大きさ:直径406mm、高さ190mm
底面8bの開口:直径10mm、151個、開口面積11854mm2
側周壁面8aの開口:直径20mm、151個、開口面積47414mm2
側周壁面8a及び底面8bの板厚み4mm
(開口面積比:4倍)
Tower diameter: 2000mm
Straight body height H 2 : 2200 mm
Mirror height at the bottom and top of the tower H 1 , H 3 : 500 mm
Water collecting plate 4: Flat type water collecting plate Diameter of water supply port 5: 250 mm
Outlet 6 caliber: 250 mm
Watering
Opening of
Opening of side
Plate thickness 4 mm on the side
(Opening area ratio: 4 times)
塔体2の直胴部上端と鏡部の境界部に整流板(直径2mmの開口をピッチ4mmの千鳥配置にて設けたパンチングメタル円板、厚さ4mm)7を隙間なく溶接した。
A straightening vane (a punching metal disk having an opening having a diameter of 2 mm and a staggered arrangement with a pitch of 4 mm, a thickness of 4 mm) 7 was welded tightly to the boundary between the upper end of the straight body portion and the mirror portion of the
カチオン交換樹脂を2,800L,アニオン交換樹脂を1,300Lを均一に混合して塔体内に充填した。充填高さは、1340mmであった。カチオン交換樹脂はH形99%以上のもの、アニオン交換樹脂はOH形95%以上のものを使用した。 2,800 L of cation exchange resin and 1,300 L of anion exchange resin were uniformly mixed and filled in the column. The filling height was 1340 mm. The cation exchange resin used was 99% or more of H type, and the anion exchange resin used was 95% or more of OH type.
ポンプ及び配管を介して給水口5へ470m3/hrの速度で常温の純水を供給した(LV150m/Hr)。このポンプの出口にライン注入で、5%NaOH水を供給し、通水塔入口でNaOH濃度が10mg/Lになるようにした。この通水条件では、底面8bの通水抵抗は側周壁面8aの通水抵抗の4倍である。
Pure water at room temperature was supplied to the
通水を7時間継続し、充填層上部の中心部2箇所(図4のE,F)、及び周辺部4箇所(図4のA,B,C,D)で、直径約200mm、深さ約500mmの領域の樹脂をサンプリングした。サンプリングした混合樹脂からカチオン交換樹脂を分離し、Na形含有量を測定した。結果を表1に示す。 Water flow was continued for 7 hours, and the diameter was about 200 mm and the depth was about 200 mm at two central parts (E and F in FIG. 4) and four peripheral parts (A, B, C and D in FIG. 4) above the packed bed. Resin in a region of about 500 mm was sampled. The cation exchange resin was separated from the sampled mixed resin, and the Na form content was measured. The results are shown in Table 1.
カチオン交換樹脂のイオン交換容量は2.5当量/L−Rであった。 The ion exchange capacity of the cation exchange resin was 2.5 equivalents / LR.
また、通水中、充填層上方のフリーボード部に設けた覗き窓から樹脂面の乱れなどの状態観察を行った。その結果、樹脂面はほぼ平面を形成し、表面からの樹脂舞い上がりは無かった。 In addition, during water flow, the state of disorder of the resin surface was observed from the viewing window provided in the freeboard portion above the filling layer. As a result, the resin surface was almost flat, and the resin did not fly up from the surface.
覗き窓からの観察結果およびNa形の負荷状況が採取箇所によらずほぼ均一であったことから、通水は通水塔下方に向かって均一に流れていることが確認された。 Since the observation result from the viewing window and the load condition of Na type were almost uniform regardless of the sampling location, it was confirmed that the water flow was uniform toward the lower part of the water tower.
[比較例1]
実施例1のイオン交換塔において、散水ケース8の代りに、円盤状のパンチングメタル(盤の直径406mm、厚さ4mm、開口10mm×151個)を給水口5の周縁部から吊り下げて固定した。周部には高さ200mmの隙間を設けた。
[Comparative Example 1]
In the ion exchange tower of Example 1, instead of the watering
それ以外は同じ条件として、試験を行った。カチオン交換樹脂のNa形含有量の測定結果を表1に示す。 Other than that, the test was conducted under the same conditions. Table 1 shows the measurement results of the Na form content of the cation exchange resin.
通水中、覗き窓から樹脂面を観察したが、樹脂面の外周部で樹脂が舞い上がり、徐々に外周部の充填高が低下し、中心部の樹脂層の盛り上がりが認められた。 When the resin surface was observed through a viewing window while passing water, the resin soared at the outer peripheral portion of the resin surface, the filling height of the outer peripheral portion gradually decreased, and the resin layer at the center was raised.
Na負荷状況から、比較例1では、外周部は中心部に比較して約3倍の速度で通水されていることが確認された。 From the Na load condition, it was confirmed that in Comparative Example 1, water was passed through the outer peripheral portion at a speed about three times that of the central portion.
以上の実施例及び比較例より、本発明によると、イオン交換体に均一に被処理水が供給されることが認められた。 From the above Examples and Comparative Examples, it was confirmed that the water to be treated was uniformly supplied to the ion exchanger according to the present invention.
1 イオン交換塔
2 塔体
3 イオン交換樹脂層
4 集水板
5 給水口
6 取出口
7 整流板
8,8’ 散水ケース
8a 側周壁面
8b 底面
9 開口
1
Claims (5)
該塔体内に設けられたイオン交換体層と、
該塔体の頂部に設けられた被処理水の供給部と、
該イオン交換体層の上側かつ該供給部の下側に設けられた整流板と、
該塔体の下部に設けられた処理水の取出部と
を有するイオン交換塔において、
前記供給部に、側周壁面及び底面を有すると共に、該側周壁面及び底面に開口が設けられた散水ケースが設置されており、
該底面の通水抵抗が該側周壁面の通水抵抗の1.5〜8倍であることを特徴とするイオン交換塔。 With the tower
The ion exchanger layer provided in the tower body and
A water supply unit to be treated provided at the top of the tower and
A straightening vane provided on the upper side of the ion exchanger layer and on the lower side of the supply portion,
In an ion exchange tower having a treated water take-out portion provided at the lower part of the tower body,
The supply unit is provided with a watering case having a side peripheral wall surface and a bottom surface and having openings in the side peripheral wall surface and the bottom surface.
An ion exchange tower characterized in that the water flow resistance of the bottom surface is 1.5 to 8 times the water flow resistance of the side peripheral wall surface.
前記散水ケースの底面の開口は、開口面積50〜250cm2、開口率5〜30%、開口密度5〜20個/100cm2であり、
前記側周壁面の開口は、開口面積200〜1000cm2、開口率10〜60%、開口密度5〜80個/100cm2であることを特徴とするイオン交換塔。 In claim 1 or 2, the amount of inflow water from the water supply unit is 200 to 1500 m 3 / h.
The opening on the bottom surface of the watering case has an opening area of 50 to 250 cm 2 , an aperture ratio of 5 to 30%, and an opening density of 5 to 20 pieces / 100 cm 2 .
The side opening of the circumferential wall, the opening area 200~1000Cm 2, aperture ratio 10% to 60%, the ion exchange column, wherein an opening density 5-80 pieces / 100 cm 2.
前記散水ケースの上端縁が、該給水口の周囲の塔体の内面に当接しており、
前記整流板から該給水口までの高さが300〜1000mmであることを特徴とするイオン交換塔。 In any one of claims 1 to 4, the water supply unit has a water supply port provided at the top of the tower body.
The upper end edge of the watering case is in contact with the inner surface of the tower body around the water supply port.
An ion exchange tower characterized in that the height from the straightening vane to the water supply port is 300 to 1000 mm.
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