水软化装置的运转方法及水软化装置的制作方法

专利名称：水软化装置的运转方法及水软化装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及进行分流再生的水软化装置的运转方法及水软化装置。
背景技术：
通常的水软化装置由于结构简单的原因而多采用顺流再生。但是，顺流再生由于 硬度泄漏水平较高，因此在使用处理水的热设备等中容易引起水垢故障。因此，为了得到高 纯度的处理水，需要较高地设定再生水平(离子交换树脂每升的再生剂使用量)。另一方 面，分流再生即使较低地设定再生水平也能得到高纯度的处理水，因此能够进行高效率的 再生。因此，在设定为与顺流再生相同的再生水平时，由于硬度去除容量相对增加，因此有 再生剂使用量的经济性优良的特点。在分流再生中，如专利文献1所示，再生工序中的再生模式及压出模式通常使用 处理水(软化水)进行。但是，在使用处理水时，需要处理水的积存罐及供水泵，或者切换 水软化装置的流路的工序控制阀的结构变复杂。如专利文献2所示，上述课题可以通过使 用原水进行再生模式及压出模式来解决。专利文献1 日本特开平1-307457号公报专利文献2 日本特开2007-260574号公报本发明者们在尝试使用原水进行再生模式及压出模式时，明确了存在有其它的课 题的情况。该课题为，若以原水进行压出模式，则水软化工序中的硬度泄漏水平高，处理水 纯度下降。该处理水纯度的下降在使用劣质原水(总硬度200 300mgCaC03/L以上)时 越发显著。因此，若硬度泄漏水平的调整出现错误，则会给锅炉装置或逆渗透膜装置带来严 重的水垢故障。因此，本发明者们关于硬度泄漏水平与何种因素相关、受何种因素支配，进行了试 验及研究。其结果发现水软化工序中的平均泄漏硬度与下部树脂床深度、再生水平、压出线 速度、压出量(表示在压出再生剂时使用树脂量的多少倍的水量的数值)、总硬度及导电率 有关。并且，基于该见解而进一步研究的结果是，即使在使用劣质原水作为压出水的情 况下，通过确保不会给锅炉装置或逆渗透膜装置带来水垢故障的纯度(平均泄漏硬度为 3mgCaC03/L以下，优选ImgCaCO3/!以下，进一步优选0. lmgCaC03/L以下)的处理水，并确保 与其它再生方式的水软化装置相等的采水量，完成能够得到高经济性的分流再生工序。

发明内容
S卩，本发明的目的在于，即使在使用劣质原水作为压出水的情况下，通过确保容许 泄漏硬度以下的纯度的处理水并确保与其它再生方式的水软化装置相等的采水量，实现高 经济性。实现上述目的的第一发明是一种水软化装置的运转方法，包括使具有规定导电 率K和规定总硬度H的原水以下降流通过具有规定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水的水软化工序；从树脂床的上端部及下端部的两侧分配再生剂或原水，同时 在树脂床的大致中央部将其收集的分流再生工序，再生工序至少包括(a)再生剂通过模式 和(b)原水压出模式，在(a)再生剂通过模式中，使规定再生水平R的氯化钠水溶液或氯化 钾水溶液以规定再生剂浓度C和规定再生线速度Vl通过树脂床，在(b)原水压出模式中， 接着再生剂通过模式，使规定压出量N的原水以规定压出线速度V2通过下部树脂床，并且， (c)利用在规定水温下的再生工序后的水软化工序中的处理水的泄漏硬度y与下部树脂床 深度d2、导电率k、总硬度h、再生水平r、压出线速度v2及压出量η的关系，通过以下的步 骤(1) (3)对使用具有规定导电率K和规定总硬度H的原水时的规定压出线速度V2及 规定压出量N进行设定。(1)给出包含规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平 R、规定再生剂浓度C、再生工序后的水软化工序中的所希望硬度去除容量X及处理水的容 许泄漏硬度Y的各条件。(2)利用硬度去除容量χ与再生水平r及再生线速度vl的关系，设定使硬度去除 容量X成为所希望硬度去除容量X以上的规定再生线速度VI，(3)设定使处理水的泄漏硬度y成为容许泄漏硬度Y以下的规定压出线速度V2及
规定压出量N。根据第一发明，即使在使用劣质原水的情况下，通过确保容许泄漏硬度Y以下的 纯度的处理水并确保与其它再生方式的水软化装置相同的采水量，能够实现高经济性。第二发明是根据与预先设定的规定再生线速度Vl的相关关系而求出步骤(3)中 的规定压出线速度V2的水软化装置的运转方法。根据第二发明，在第一发明所产生的效果的基础上，若设定规定再生线速度VI，则 能够自动设定规定压出线速度V2。第三发明是如下的水软化装置的运转方法，S卩，步骤(1)中的规定下部树脂床 深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平R、规定再生剂浓度C、所希望硬度 去除容量X及容许泄漏硬度Y设定在以下范围D2 = 150 750mm，K彡1500μ S/cm, H 彡 500mgCaC03/L, R = 60 240g/L_R，C = 5 15wt %，X = 30 60gCaC03/L_R， Y ^ 3mgCaC03/L。根据第三发明，在第一、二发明所产生的效果的基础上，在使用具有规定导电率 K ( 1500 μ S/cm和规定总硬度H ( 500mgCaC03/L的原水时，能够设定规定压出线速度V2 及规定压出量N，所述规定压出线速度V2及规定压出量N能够生成所希望硬度去除容量X =30 60gCaC03/L-R且容许泄漏硬度Y ( 3mgCaC03/L的纯度的处理水。第四发明是步骤(2)、(3)中的规定再生线速度Vl及规定压出线速度V2设定在 0. 7 2m/s的范围内的水软化装置的运转方法。根据第四发明，在第一 三发明所产生的效果的基础上，通过将规定再生线速度 Vl及规定压出线速度V2形成为0. 7m/s以上，能够实现稳定的再生动作。实现上述目的的第五发明是一种水软化装置的运转方法，包括使具有规定导电 率K彡1500 μ S/cm和规定总硬度H彡500mgCaC03/L的原水以下降流通过具有规定总树脂 床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水的水软化工序；从树脂床的上端部及下端部 的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的大致中央部将其收集的分流再生工序，再生工序至少包括(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生剂通过模式中，使规定再 生水平R = 60 240g/L-R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓度C = 5 15wt%和规定再生线速度Vl = 0.7 2m/s通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生 剂通过模式，使规定压出量N = 0. 4 2. 5BV的原水以规定压出线速度V2 = 0. 7 2m/s 通过规定深度D2 = 150 750mm的下部树脂床。根据第五发明，在使用具有规定导电率K彡1500yS/cm和规定总硬度 H^ 500mgCaC03/L的原水时，通过采用与其它再生方式的水软化装置相等的采水量，能够实 现高经济性，并且能够生成容许泄漏硬度Y ( 3mgCaC03/L的纯度的处理水。而且，通过将 规定再生线速度Vl及规定压出线速度形成为0. 7m/s以上，能够实现稳定的再生动作。实现上述目的的第六发明是一种水软化装置，具备执行水软化工序和分流再生工 序的控制器，在所述水软化工序中，使具有规定导电率K和规定总硬度H的原水以下降流通 过具有规定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水，在所述分流再生工序中， 从树脂床的上端部及下端部的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的大致中央部将其收 集，在再生工序中，控制器至少执行(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生 剂通过模式中，使规定再生水平R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓度C和 规定再生线速度Vl通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生剂通过模式，使规定压出 量N的原水以规定压出线速度V2通过下部树脂床，并且，(c)利用在规定水温下的再生工 序后的水软化工序中的处理水的泄漏硬度y与下部树脂床深度d2、导电率k、总硬度h、再生 水平r、压出线速度v2及压出量η的关系，通过以下的步骤(1) (3)对使用具有规定导电 率K和规定总硬度H的原水时的规定压出线速度V2及规定压出量N进行预先设定。(1)给出包含规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平 R、规定再生剂浓度C、再生工序后的水软化工序中的所希望硬度去除容量X及处理水的容 许泄漏硬度Y的各条件。(2)利用硬度去除容量χ与再生水平r及再生线速度vl的关系，设定使硬度去除 容量X成为所希望硬度去除容量X的规定再生线速度Vl。(3)设定使处理水的泄漏硬度y成为容许泄漏硬度Y以下的规定压出线速度V2及
规定压出量N。根据第六发明，即使在使用劣质原水的情况下，通过确保容许泄漏硬度Y以下的 纯度的处理水并确保与其它再生方式的水软化装置相同的采水量，能够实现高经济性。第七发明是在第六发明中，根据与预先设定的规定再生线速度Vl的相关关系而 求出步骤(3)中的规定压出线速度V2的水软化装置。根据第七发明，在第六发明所产生的效果的基础上，若设定规定再生线速度VI，则 能够自动设定规定压出线速度V2。第八发明是如下的水软化装置，S卩，在第七发明中，步骤(1)中的规定下部树 脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平R、规定再生剂浓度C、所希望 硬度去除容量X及容许泄漏硬度Y设定在以下范围D2 = 150 750mm，K彡1500 μ S/ cm, H 彡 500mgCaC03/L, R = 60 240g/L_R，C = 5 15wt %，X = 30 60gCaC03/L_R， Y ^ 3mgCaC03/L。根据第八发明，在第六、七发明所产生的效果的基础上，在使用具有规定导电率K ( 1500 μ S/cm和规定总硬度H ( 500mgCaC03/L的原水时，能够设定规定压出线速度V2 及规定压出量N，所述规定压出线速度V2及规定压出量N能够生成具有所希望硬度去除容 量X = 30 60gCaC03/L-R和容许泄漏硬度Y ( 3mgCaC03/L的纯度的处理水。实现上述目的的第九发明是一种水软化装置，具备执行水软化工序和分流再生 工序的控制器，在所述水软化工序中，使具有规定导电率K < 1500 μ S/cm和规定总硬度 H彡500mgCaC03/L的原水以下降流通过具有规定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而 得到处理水，在所述分流再生工序中，从树脂床的上端部及下端部的两侧分配再生剂或原 水，同时在树脂床的大致中央部将其收集，在再生工序中，控制器至少执行(a)再生剂通过 模式和(b)原水压出模式，在(a)再生剂通过模式中，使规定再生水平R = 60 240g/L-R 的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓度C = 5 15wt%和规定再生线速度Vl =0.7 2m/s通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生剂通过模式，使规定压出量 N = 0. 4 2. 5BV的原水以规定压出线速度V2 = 0. 7 2m/s通过规定高度D2为150 750mm的下部树脂床。根据第九发明，在使用具有规定导电率1500μ S/cm和规定总硬度 H^ 500mgCaC03/L的原水时，通过采用与其它再生方式的水软化装置相等的采水量，能够实 现高经济性，并且能够生成容许泄漏硬度Y ( 3mgCaC03/L的纯度的处理水。而且，通过将 规定再生线速度Vl及规定压出线速度形成为0. 7m/s以上，能够实现稳定的再生动作。发明效果根据本发明，即使在使用劣质原水的情况下，通过确保容许泄漏硬度以下的纯度 的处理水并确保与其它再生方式的水软化装置相等的采水量，能够实现高经济性。


图1示出水软化装置的工序流程和各条件。图2示出容许泄漏硬度Y中的压出线速度v2与压出量η的关系。图3示出再生线速度Vl与硬度去除容量χ的关系。图4示出再生线速度Vl及压出量η的适当范围。图5示出水软化装置的整体结构。图6示出水软化工序的流程。图7示出再生剂通过模式的流程。图8示出原水压出模式的流程。图9示出在规定压出量N = 2. 5BV的条件下，使规定再生线速度Vl变化时的泄漏 硬度1及硬度去除容量X的变化。图10示出在规定压出量N = 2. 25BV的条件下，使规定再生线速度Vl变化时的泄 漏硬度1及硬度去除容量X的变化。图11示出在规定压出量N = 1. 5BV的条件下，使规定再生线速度Vl变化时的泄 漏硬度1及硬度去除容量X的变化。图12示出在规定压出量N = 0. 4BV的条件下，使规定再生线速度Vl变化时的泄 漏硬度1及硬度去除容量X的变化。图13示出使用了水软化装置的锅炉系统的结构。
图14示出使用了水软化装置的逆渗透膜系统的结构。标号说明1水软化装置IC控制器5阳离子交换树脂床5A下部树脂床c再生剂浓度C规定再生剂浓度dl总树脂床深度Dl规定总树脂床深度d2下部树脂床深度D2规定下部树脂床深度h总硬度H规定总硬度k导电率K规定导电率η压出量N规定压出量r再生水平R规定再生水平vl再生线速度Vl规定再生线速度v2压出线速度V2规定压出线速度χ硬度去除容量X所希望硬度去除容量y泄漏硬度Y容许泄漏硬度
具体实施例方式(水软化装置的运转方法的实施方式)本实施方式的水软化装置的运转方法包括使具有规定导电率K和规定总硬度 H的原水以下降流通过具有规定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水的 水软化工序；从树脂床的上端部及下端部的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的大 致中央部将其收集的分流再生工序。此外，由于规定导电率K与原水中的溶存离子类的 量相对应，因此能够与溶解性蒸发残留物TDS置换。自来水或工业用水的情况下，大致为 TDS[mg/L] —0.5 0.7xKbS/cm]的关系。并且，再生工序至少包含以下的模式(a)、(b)。(a)相对于树脂床，使规定再生水平R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再
8生剂浓度C和规定再生线速度Vl通过的再生剂通过模式。(b)接着再生剂通过模式，使原水通过下部树脂床及上部树脂床的模式，即，使规 定压出量N的原水(表示在压出再生剂时使用的树脂量的多少倍的水量的数值)以规定压 出线速度V2通过下部树脂床的原水压出模式。如图1所示，在水软化工序中，使原水以下降流通过树脂床。实线箭头Sll表示原 水，点划线箭头S12表示在中途进行离子交换，最终成为处理水而流出的情况。在再生剂通 过模式中示出如下情况，即，如虚线箭头S21、S22所示，从树脂床的上端部及下端部两侧分 配再生剂，同时利用位于树脂床的大致中央部的收集器进行收集后，如虚线箭头S23所示， 向树脂床外流出。在原水压出模式中示出如下的情况，即，如实线箭头S31、S32所示，从树 脂床的上端部及下端部两侧分配原水并压出再生剂，同时利用位于树脂床的大致中央部的 收集器进行收集，之后如实线箭头S33所示，向树脂床外流出。在原水压出模式中，若相对于位于收集器下方的树脂床(下部树脂床)的原水的 压出量过多，则在下部树脂床的下端部附近进行离子交换，引起原水中含有的硬度成分(Ca 离子及Mg离子)的吸附。这样，在水软化工序中，利用与硬度成分的离子交换而向水中释放 的Na离子和K离子使吸附在下端部附近的硬度成分脱离，使处理水的硬度泄漏水平增加。 与此相对，在位于收集器上方的树脂床(上部树脂床)中，在上端部附近也产生与下部树脂 床同样的硬度成分的吸附，该硬度成分的脱离在水软化工序中进行。但是，树脂床的两端部 附近以外的大部分被充分地再生，没有硬度成分引起的污染。因此，脱离的硬度成分在树脂 床的中间部分被再次去除，因此不会产生硬度成分从树脂床泄漏的问题。从这样的理由出 发，在原水压出模式中，为了使水软化工序中的硬度泄漏水平下降，需要调整相对于下部树 脂床的原水的压出量、即规定压出量N。再者，再生工序包含接下来的设定方法(C)。该设定方法(C)是如下的方法，即， 确保所希望的硬度去除容量X作为硬度去除容量X，并且将使处理水的平均泄漏硬度y (以 下，简称为“泄漏硬度y”)成为容许泄漏硬度Y以下的压出线速度v2及压出量η设定或调 整为规定压出线速度V2及规定压出量N。此外，泄漏硬度y被定义为从水软化工序开始之 后到贯流点(例如，lmgCaC03/L)为止选取的处理水的泄漏硬度的平均值。而且，容许泄漏 硬度Y是处理水的供给目的地所容许的水的硬度。处理水的供给目的地为锅炉装置或逆渗 透膜装置的情况下，基于装置内的浓缩倍率及碳酸钙等水垢类的溶解度来确定容许泄漏硬 度Y。规定压出线速度V2及规定压出量N的设定方法是基于如下新的见解而创造出的 方法，即，在再生工序后进行的水软化工序中的处理水的泄漏硬度y与包含下部树脂床深 度d2、导电率k、总硬度h、再生水平r、压出线速度v2及压出量η的参数相关，并受其支配。 并且，该新的见解由表示泄漏硬度y与上述各参数的关系的下面的式1所代表。[式1]y= α Xd2Xke XhXr_Y XnXexp(-δ Xv2) ...[1]式1中的各参数的单位如下。d2 下部树脂床深度[mm]k 原水的导电率[μ S/cm]h 原水的总硬度[mgCaC03/L]
r 再生水平[g/L-R(g · NaCl/L-R 或 g · KC1/L-R)]v2 压出线速度[m/s]η 压出量[BV(Bed Volume)]另外，α、β、Υ、δ为常数，其值根据水软化装置的结构等进行变化，但是设定在 以下范围内。α = 0. 5 2Χ1(Γ10β = 1 3γ = 0. 1 0. 5δ = 0· 1 0. 5式1是本发明者们进行各种实验，对在原水温度恒定的条件下的实验结果进行近 似而求出的数学式。此外，作为近似式，只要是包含上述各参数的数学式即可，并不局限于 式1。如式1所示，通过调整右边的各参数值，能够使处理水的泄漏硬度y为容许泄漏硬 度Y以下。此外，锅炉装置的容许泄漏硬度Y为3mgCaC03/L以下，优选lmgCaC03/L以下。 尤其在燃烧反应部内配置有水管群的类型的直流锅炉中，优选0. lmgCaC03/L以下。而且， 逆渗透膜装置的容许泄漏硬度Y为3mgCaC03/L以下，优选lmgCaC03/L以下。另外，当使用式1将处理水的泄漏硬度y调整为容许泄漏硬度Y以下时，从设计实 用的水软化装置的观点出发，对各参数中的下部树脂床深度d2、导电率k、总硬度h及规定 再生水平r赋予以下的条件值。相对于下部树脂床深度d2而给出的规定下部树脂床深度D2与规定总树脂床深度 Dl的关系为D2 —0.2 0.8xDl。其理由如下。当上部树脂床深度(从树脂床上端部到收集 器为止的深度)与下部树脂床深度(从收集器到树脂床下端部为止的深度)区别较大时， 会产生各种问题。第一在上部树脂床深度的比率与下部树脂床深度的比率的差极大时，若 大致均勻地分配再生剂，则上部树脂床与下部树脂床的实质的再生水平r的差极大。S卩，床 深度浅的一侧(树脂量少的一侧)的再生水平r与床深度深的一侧(树脂量多的一侧)的 再生水平r相比过高。因此，床深度深的一侧的再生效率下降，而且树脂床整体的再生效率 也下降。第二 在上部树脂床深度的比率与下部树脂床深度的比率的差极大时，若按照床深 度的比率分配再生剂，则床深度浅的一侧(树脂量少的一侧)的再生线速度vl与床深度深 的一侧(树脂量多的一侧)的再生线速度Vl相比极小。如下所述，当床深度浅的一侧的再 生线速度Vl比再生线速度Vl的下限值小时，有再生不充分之虞。因此，床深度浅的一侧的 再生效率下降，而且树脂床整体的再生效率也下降。第三当上部树脂床占树脂床整体的比 例少时，再生中的树脂流动的抑制力变小，从而有成为再生不良的原因的情况。因此，从再 生的稳定性、经济经的观点出发，上部树脂床深度与下部树脂床深度最好为1 1的比率。 但是，由于平衡稍差一些也可以容许，因此将规定下部树脂床深度D2占规定总树脂床深度 Dl的比例设定为0. 2 0. 8的范围内。另一方面，规定总树脂床深度Dl根据下述的理由确定下限及上限。首先说明下 限。当规定总树脂床深度Dl极低时，由于容易引起再生剂的偏流或短传现象，因此再生效 率下降。而且，由于离子交换带的形成，能够有效利用的层长变短，离子交换容量(工作交 换容量)变少。因此，在阳离子交换树脂量超过20L的水软化装置的设计中，通常推荐800mm以上的床深度。但若是特别小容量的水软化装置，则只要确保300mm以上的床深度就能够 实用。因此，300mm为下限。接下来说明上限。本来，不需要上限。但是由于传送上的原因 以及收容阳离子交换树脂的容器制造方面的原因，制造具有1500mm以上的床深度的水软 化装置的可能性低。因此，1500mm为上限。由于以上的理由，规定总树脂床深度Dl设定在 300 1500mm的范围内。并且，规定下部树脂床深度根据D2 — 0.5><D1而设定在150 750mm的范围内。相对于导电率k而给出的规定导电率K为1500 μ S/cm以下，相对于总硬度h而给 出的规定总硬度H为500mgCaC03/L以下。本实施方式的水软化装置特别考虑到在中国大 陆和北美大陆使用的情况。在上述大陆中，由于用于锅炉供给水等的天然水的大部分的导 电率为1500 μ S/cm以下，总硬度为500mgCaC03/L以下，因此设定为上述的范围。相对于再生水平r而给出的规定再生水平R为60 240g/L_R。再生水平极高时， 再生效率下降。即，不经济。相反，再生水平极低时，再生频率变高。伴随于此，无法供给处 理水的时间变多，并且再生所使用的水量增加，因此总的运行成本升高。由此，作为常识性 的范围，将规定再生水平R设定为上述的范围。由此，通过相对于下部树脂床深度d2、导电率k、总硬度h及再生水平r给出规定 值D2、K、H及R，而将调整泄漏硬度y的参数实质性地集中为压出量η及压出线速度ν2。当 然，在设定压出量η及压出线速度ν2以外的参数时，可以将上述参数设定为使泄漏硬度y 减少的值。从式1明确可知，为了减少泄漏硬度y，增加原水压出模式中的压出线速度v2即 可。这表示若加快原水的通过速度，则下部树脂床中的硬度成分的吸附量变少。而且，式1 表示通过减少压出量η而减少泄漏硬度y。并且，泄漏硬度y相对于压出线速度v2的增加 或压出量η的减少的下降程度，表示出了与压出线速度ν2的增加相比，压出量η的减少的 影响大。总之，在式1中，实现锅炉供给水等的容许泄漏硬度Y以下的压出量η可以通过以 压出线速度ν2作为参数的下式2、3来表现。[式2]η ^ YXai/exp(- δ Χν2) ...[2][式3]= 1/(α Xd2Xke XhXr_Y) ...[3]式2在Y = 1时，由图2中的线Ql表示。在比线Ql靠上侧的区域中，泄漏硬度y 超过容许泄漏硬度Y，而在下侧的区域中，泄漏硬度y小于容许泄漏硬度Y。从式2明确可知，若设定了压出线速度v2，则能求出实现容许泄漏硬度Y以下的压 出量η。相反，若设定了压出量η，则能求出实现容许泄漏硬度Y以下的压出线速度ν2。如 上所述，压出线速度v2的值越增加，能够越减少泄漏硬度y，但是通常存在限制条件。该限 制条件为，压出线速度v2及再生线速度Vl依赖于原水压力和水软化装置的结构，除非单独 具备流速调整机构，否则就具有相关关系。在本实施方式中，并未限定为两者具有相关关系 的情况，而具有相关关系时，可以进行如下处理。在式2中，若压出线速度v2及再生线速度Vl具有相关关系，且能够用再生线速度 vl近似压出线速度v2，则压出量η能通过以再生线速度vl为变量的式4来表现。此外，在 不以再生线速度vl近似压出线速度ν2时，通过将v2与vl的关系式代入式2，能够求出相当于式4的关系式。[式4]η ^ YXai/exp(- δ Xvl) ...[4]如上所述，由于表示泄漏硬度y的数学式并不局限于式1，因此式2及式4也并不 局限于此。因此，若将式2及式4 一般化，则分别可以表现为下面的式5、式6及式7。[式5]Y = B2Xf1 (n) Xf2(v2) ...[5]在式5中，fjn)是压出量η的函数，随着η的增加而值增加。用式1近似该函数 时，^ (η) =n。f2(v2)是压出线速度v2的函数，随着v2的减少而值增加。用式1近似该 函数时，f2(v2) = exp(-5 XV2)。此外， 是根据下部树脂床深度dl、原水传导率e、总硬 度h及再生水平r而变动的系数，在用式1近似时，a2 = l/ai。[式6]η ^ a3Xf3(v2) ...[6]在式6中，f3(v2)是压出线速度v2的函数，随着v2的增加而值增加。用式2近似 该函数时，f3(v2) = l/exp(-5 Xv2)0而且，a3是根据容许泄漏硬度Y而变动的系数，在用 式2近似时，a3 = YXa10[式7]η ^ a4Xf4(vl) ...[7]在式7中，f4(vl)是再生线速度vl的函数，随着vl的增加而值增加。而且，^是 根据容许泄漏硬度Y而变动的系数，在用式4近似时，f4 (vl) = f3(v2) ;a4 = a3。另外，再生线速度vl是与再生水平r 一起决定硬度去除容量χ的主要的支配性因 素。水软化装置的硬度去除容量X实质上具有与离子交换容量相同的含义。计算水软化装 置的硬度去除容量的方法很早就被提出，作为其一个例子而示出下式8。[式8]χ = XlXg1 (k) X g2 (t) X g3 (s) X g4 (b) X g5 (w)Xg6 (dl) X g7 (vl) X g8 (c) …[8]在式8中，xl是基本的硬度去除容量，由依赖于再生水平r的函数表示。该xl根 据阳离子交换树脂的种类而存在些许差异。gl g8是根据水软化装置的各条件而使xl增 减的因数(7 7々夕一)。各因数gl g8分别根据原水的导电率k、原水的温度t、相对于 总阳离子的钠离子的比率s、相对于原水硬度的贯流点硬度的比率b、通水流速W、总树脂床 深度dl、再生线速度vl及再生剂浓度c的变化，通常设定为1左右(实质上为0. 5 1. 5 左右的范围)。此外，再生剂浓度c在标准的水软化装置的情况下，设定在5 15wt%的范 围内。另外，求出硬度去除容量χ的方法并不局限于上述的式8，能够一般化为下面的式9。[式9]χ = a5Xf5(vl) ...[9]在式9中，f5(vl)是再生线速度vl的函数，随着vl的增加而值增加。而且，a5是 根据水软化装置的各条件而变化的系数。式8及式9所示的硬度去除容量χ换言之是处理水的采水量。如图3的线Q2所 示，硬度去除容量X具有随着再生线速度Vl的减少而增加的特性。在本实施方式中，从确保与顺流再生方式的水软化装置相等的经济性的观点出发，所希望硬度去除容量X设定在 30 60gCaC03/L-R的范围内。该所希望硬度去除容量X相当于所希望再生水平R为60 240g/L-R的情况。从式8及式9明确可知，再生线速度vl由硬度去除容量χ决定。即，若设定所希望 硬度去除容量X，则能确定规定再生线速度VI。但是，由接下来的理由来确定上限及下限。 首先说明上限。分流再生与顺流再生相比，有阳离子交换树脂床与再生剂的接触时间变短 的倾向。因此，需要抑制再生线速度的上限，延长接触时间以促进再生。因此，作为与顺流 再生相等的所希望硬度去除容量X，为了确保43gCaC03/L-R，规定再生线速度Vl优选设定 为2m/s以下。该上限在图3及图4中由线Q3表示，比线Q3靠左侧的区域表示使硬度去除 容量χ超过所希望硬度去除容量X的再生线速度Vl的范围。相反，比线Q3靠右侧的区域 表示使硬度去除容量χ小于所希望硬度去除容量X的再生线速度Vl的范围。接下来说明 下限。根据本发明者们的见解，若再生线速度Vl低于0. 7m/s，则在树脂床内容易产生再生 剂的偏流或短传现象。该下限在图4中由线Q4表示，在比线Q4靠左侧的区域中，有容易使 再生不充分且在短时间内树脂床破裂之虞。因此，规定再生线速度Vl为上限以下(在图4 中比线Q3靠左侧的区域)，优选设定在0. 7 2m/s的范围(图4中线Q3与线Q4之间的区 域)内。接下来，若相对于再生线速度Vl给出规定再生线速度Vl = 0. 7 2m/s的条件， 则根据式4，能够求出实现容许泄漏硬度Y以下的规定压出量N的上限。由于该上限由图4 中的线Ql表示，因此规定压出量N的最大值成为相当于线Ql与线Q3的交点的2. 5BV。另 一方面，规定压出量N的下限为相当于树脂床的空隙率的0. 4BV。该下限在图4中由线Q5 表示。在比线Q5靠下侧的区域中，由于压出量N极少，再生剂与树脂床的接触时间不充分， 因此再生效率下降。而且，由于在树脂床内残留有再生剂，因此在水软化工序中，有再生剂 流入后级设备而引起腐蚀破损等故障之虞。因此，规定压出量N为上限以下，优选设定在 0. 4 2. 5BV的范围(图4中线Ql与线Q5之间的区域)。根据以上分析，如图4所示，规定再生线速度Vl和规定压出量N的优选的适宜范 围是由线Q1、线Q3、线Q4及线Q5围起来的区域A。表示容许泄漏硬度Y的线Ql根据式3 得到。即，本实施方式的运转方法可以称为是给出各条件而求出线Q1，且在区域A的范围内 设定规定再生线速度Vl及规定压出量N的方法。此外，在没有上述限制条件的情况下，通 过与规定再生线速度Vl另行设定规定压出线速度V2，能够根据式2求出实现容许泄漏硬度 Y以下的规定压出量N。结果，设定或调整基于新见解的规定压出线速度V2及规定压出量N的方法(C)包 含以下的步骤(1) (3)。(1)给出包含规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平 R、规定再生剂浓度C、再生工序后的水软化工序中的所希望硬度去除容量X及处理水的容 许泄漏硬度Y的各条件。(2)利用硬度去除容量χ与再生水平r及再生线速度vl的关系，设定使硬度去除 容量X成为所希望硬度去除容量X的规定再生线速度Vl。(3)设定使处理水的泄漏硬度y成为容许泄漏硬度Y以下的规定压出线速度V2及
规定压出量N。
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在步骤(1) (3)中，影响泄漏硬度y的各参数的值优选如下设定。首先，在步骤 (1)中，将规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平R、规定再生 剂浓度C、所希望硬度去除容量X及容许泄漏硬度Y设定在以下范围D2 = 150 750mm， K 彡 1500μ S/cm, H 彡 500mgCaC03/L, R = 60 240g/L_R，C = 5 15wt %，X = 30 60gCaC03/L-R，Y<3mgCaC03/L。接下来，在步骤(2)中，将使硬度去除容量χ成为所希望硬 度去除容量X的规定再生线速度Vl设定在0.7 2m/s的范围。然后，在步骤(3)中，根据 与预先设定的规定再生线速度Vl的相关关系，求出规定压出线速度V2。此后，根据式4将 规定压出量N设定在0. 4 2. 5BV的范围。通过上述设定，能够使水软化装置的处理水的 容许泄漏硬度Y达到3mgCaC03/L以下的纯度。总结以上说明，本实施方式包含如下的水软化装置的运转方法。即，包括使具有 规定导电率K彡15001^/011和规定总硬度!1彡5001^010)3/1的原水以下降流通过具有 规定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水的水软化工序；从树脂床的上端 部及下端部的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的大致中央部将其收集的分流再生工 序，再生工序至少包括(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生剂通过模式 中，使规定再生水平R = 60 240g/L-R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓 度C = 5 15wt%和规定再生线速度Vl = 0. 7 2m/s通过树脂床，在(b)原水压出模式 中，接着再生剂通过模式，使规定压出量N = 0. 4 2. 5BV的原水以规定压出线速度V2 = 0. 7 2m/s通过规定深度D2 = 150 750_的下部树脂床。在该运转方法中，在各参数所取得的数值的组合中，若出现不符合容许泄漏硬度Y 的情况，则调整规定压出量N等来符合容许泄漏硬度Y。即，规定再生线速度Vl为确保所希 望硬度去除容量X的上限以下，且设定在0. 7 2m/s的范围内。并且，根据与预先设定的 规定再生线速度Vl的相关关系而求出规定压出线速度V2。此后，根据式4而将规定压出量 N设定在0. 4 2. 5BV的范围内。此外，在本实施方式中，在再生工序中可以包含周知的逆洗模式、洗净模式及补水 模式等。(水软化装置的实施方式)本实施方式是实现上述运转方法的水软化装置。该水软化装置具备执行水软化工 序和分流再生工序的控制器，在所述水软化工序中，使具有规定导电率K和规定总硬度H的 原水以下降流通过具有规定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水，在所述 分流再生工序中，从树脂床的上端部及下端部的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的 大致中央部将其收集，在再生工序中，控制器至少执行(a)再生剂通过模式和(b)原水压出 模式，在(a)再生剂通过模式中，使规定再生水平R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定 再生剂浓度C和规定再生线速度Vl通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生剂通过 模式，使规定压出量N的原水以规定压出线速度V2通过下部树脂床，并且，(c)利用在规定 水温下的再生工序后的水软化工序中的处理水的泄漏硬度y与下部树脂床深度d2、导电率 k、总硬度h、再生水平r、压出线速度v2及压出量η的关系，通过以下的步骤(1) (3)对 使用具有规定导电率K和规定总硬度H的原水时的规定压出线速度V2及规定压出量N进 行预先设定。(1)给出包含规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平R、规定再生剂浓度C、再生工序后的水软化工序中的所希望硬度去除容量X及处理水的容 许泄漏硬度Y的各条件，(2)利用硬度去除容量χ与再生水平r及再生线速度vl的关系，设定使硬度去除 容量X成为所希望硬度去除容量X的规定再生线速度VI，(3)设定使处理水的泄漏硬度y成为容许泄漏硬度Y以下的规定压出线速度V2及
规定压出量N。在本实施方式中，通过步骤(1) (3)预先设定规定压出量N，以使原水压出模式 中的压出量η成为所设定的规定压出量N的方式对原水压出步骤进行控制。该控制通过定 时器进行，非常简单，但是也可以如下构成，即，设置流量计，在该流量计计数到规定压出量 N时，使原水压出模式停止。在步骤(1) (3)中，影响泄漏硬度y的各参数的值优选如下设定。首先，在步骤 (1)中，将规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平R、规定再生 剂浓度C、所希望硬度去除容量X及容许泄漏硬度Y优选在以下范围D2 = 150 750mm， K 彡 1500μ S/cm, H 彡 500mgCaC03/L, R = 60 240g/L_R，C = 5 15wt %，X = 30 60gCaC03/L-R，Y<3mgCaC03/L。接下来，在步骤(2)中，将使硬度去除容量χ成为所希望硬 度去除容量X的规定再生线速度Vl设定在0.7 2m/s的范围内。然后，在步骤(3)中，根 据与预先设定的规定再生线速度Vl的相关关系，求出规定压出线速度V2。此后，根据式4 将规定压出量N设定在0. 4 2. 5BV的范围内。通过上述设定，能够使水软化装置的处理 水的容许泄漏硬度Y达到3mgCaC03/L以下的纯度。实施例图5示出本实施例的水软化装置的整体结构。水软化装置1与房屋或公寓等居住 建筑物、旅馆或大众浴池等聚众设施、锅炉或冷却塔等冷却设备、食品加工装置或清洗装置 等水使用设备连接。在图5中，水软化装置1主要包括树脂储存槽2、工序控制阀3、盐水供给装置4。 树脂储存槽2具备填充有阳离子交换树脂床5 (规定床深度D1)的有底的容器6，该容器6 的开口部由盖7封闭。在该盖7上一体安装有工序控制阀3，该工序控制阀3构成为，根据 来自控制器IC的指令信号能够切换水软化装置1的水软化工序的流路与再生工序的流路。 在盖7上分别形成有进行流体的供给及排出的第一流路8、第二流路9及第三流路10。如 下所述，上述各流路8、9、10与构成工序控制阀3的各种线路分别连接。第一流路8连接有向容器6的底部附近延伸的第一收集管11。在第一收集管11 的前端部安装有防止树脂珠流出的第一网筛(screen) 12。即，第一收集管11内与第一流路 8连通，并且第一网筛12的收集位置设定在容器6的底部附近。第二流路9连接有向阳离子交换树脂床5的大致中央部(规定床深度D2)延伸 的第二收集管13。在第二收集管13的前端部安装有防止树脂珠流出的第二网筛14。艮口， 第二收集管13内与第二流路9连通，并且第二网筛14的收集位置设定在阳离子交换树脂 床5的大致中央部。第二收集管13的内径设定为比第一收集管11的外径大。而且，两收集管11、13 的轴心均与树脂储存槽2的轴心同轴设定。即，两收集管11、13作为将第一收集管11设定 为内管且将第二收集管13设定为外管的双重管结构的连接器而安装在树脂储存槽2内。
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另外，在盖7的下表面侧安装有防止树脂珠流出的第三网筛15。S卩，第三流路10 经由第三网筛15而与树脂储存槽2内连通。第三流路10经由工序控制阀3而连接有原水管路16。第一流路8经由工序控制 阀3而连接有处理水管路17。S卩，原水管路16及处理水管路17的一部分分别形成在工序 控制阀3内。在原水管路16上从上游侧依次设置有压力开关18及第一阀19。压力开关18是 为了在再生工序中检测有无原水压力而设置的，例如是为了正常进行再生工序而在所需的 0. IMPa左右的压力下进行接通切断的类型。另一方面，在处理水管路17上设置有第二阀 20。压力开关18、第一阀19及第二阀20都装入工序控制阀3内。进一步详细说明工序控制阀3的结构。在工序控制阀3内，第一阀19的上游侧的 原水管路16经由旁通管路21而与第二阀20的下游侧的处理水管路17连接。在该旁通管 路21上设置有第三阀22。第一阀19的上游侧的原水管路16经由第一再生剂管路23而与第二阀20的上游 侧的处理水管路17连接。在该第一再生剂管路23上从原水管路16侧依次设置有过滤器 24、第一定流量阀25、喷射器26、第四阀27及第一节流孔28。过滤器24是用于去除原水中 含有的悬浊物质而防止第一定流量阀25及喷射器26堵塞的部件。而且，第一定流量阀25 是用于将向喷射器26供给的原水调节成规定范围的流量的部件。喷射器26与第四阀27之间的第一再生剂管路23经由第二再生剂管路29而与第 一阀19的下游侧的原水管路16连接。在该第二再生剂管路29上设置有第二节流孔30。 第一节流孔28及第二节流孔30是在下述的再生剂通过模式及原水压出模式中用于对第一 流路8及第三流路10均勻地分配再生剂或原水的部件。在喷射器26的喷嘴部的喷出侧连接有从盐水供给装置4延伸设置的盐水管路31。 在该盐水管路31上设置有第五阀32。S卩，喷射器26构成为，能够利用从喷嘴部喷出原水时 产生的负压，从盐水供给装置4吸引盐水(例如，氯化钠的饱和水溶液)。并且，在喷射器 26中，来自盐水供给装置4的盐水利用原水稀释到规定再生剂浓度C(5 15wt% )。在第二阀20的上游侧的处理水管路17上连接有向工序控制阀3的外部延伸的第 一排水管路33。在该第一排水管路33上从处理水管路17侧依次设置有第六阀34及第二 定流量阀35。而且，第二节流孔30的下游侧的第二再生剂管路29经由第二排水管路36 而与第六阀34的下游侧的第一排水管路33连接。在该第二排水管路36上设置有第七阀 37。另外，第二流路9经由第三排水管路38而与第六阀34的下游侧的第一排水管路33连 接。在该第三排水管路38上设置有第八阀39。第二定流量阀35是用于将来自树脂储存槽 2的排水量调节成规定范围的流量的部件。第三排水管路38与第二定流量阀35的下游侧 连接，但是为了减少压力损失，可以与第二定流量阀35的下游侧连接。接下来，详细说明盐水供给装置4的结构。盐水供给装置4具备盐水箱40。在该 盐水箱40内，配置有筒状的盐水井41和对盐水的积存部及再生盐42 (例如粒状或颗粒状 的氯化钠)的储藏部进行划分的透水性板43。在盐水井41的下方的侧壁上设置有连通孔 44，使盐水或补给水能够自由流通。在盐水井41内收容有过滤器45。在该过滤器45中内置有气泡球(aircheck ball)46和与该气泡球46抵接或分离的阀座47。并且，该阀座47与盐水管路31连接。艮口，工序控制阀3经由盐水管路31而与盐水箱40连接。在盐水管路31上设置有检测盐水供 给方向的流量及补给水供给方向的流量的流量计48。并且，来自该流量计48的检测信号被 输入控制器1C。接下来，说明本实施例的水软化装置的运转方法。以下，说明与本发明具有直接关 系的通水工序和再生工序的基本动作。(通水工序)如图6所示，在通水工序中，根据来自控制器IC的指令信号，分别将第一阀19及 第二阀20设定为打开状态。另一方面，分别将第三阀22、第四阀27、第五阀32、第六阀34、 第七阀37及第八阀39设定为关闭状态。如实线箭头Sll所示，在原水管路16中流动的原 水经由第三流路10供给后，从第三网筛15进行分配。从第三网筛15分配的原水在以下降流通过阳离子交换树脂床5的过程中，硬度成 分被置换成Na离子或K离子而被软水化。通过了阳离子交换树脂床5的处理水由第一网 筛12收集后，如点划线S12所示，在第一收集管11、第一流路8及处理水管路17中流动，并 向使用点供给。然后，当通过提取规定量的处理水而使阳离子交换树脂床5不能置换硬度 成分时，实施再生工序。(再生工序)在再生工序中，为了恢复阳离子交换树脂床5的硬度去除容量，依次进行逆洗模 式、再生剂通过模式、原水压出模式、洗涮模式及补水模式。其中，由于逆洗模式、洗涮模式 及补水模式与本发明没有直接关系，并且如专利文献2所示为周知，因此省略说明。如图7所示，在再生剂通过模式中，根据来自控制器IC的指令信号，分别将第三阀 22、第四阀27、第五阀32及第八阀39设定为打开状态。另一方面，分别将第一阀19、第二 阀20、第六阀34及第七阀37设定为关闭状态。在原水管路16中流动的原水作为稀释水经 由第一再生剂管路向喷射器26的一次侧供给。此时，原水中的悬浊物质由过滤器24去除。 而且，利用第一定流量阀25将原水的流量调节为规定范围。在喷射器26中，当因原水的通过而在喷嘴部的喷出侧产生负压时，盐水管路31内 也成为负压。其结果是，盐水箱40内的盐水经由盐水管路31而被向喷射器26吸引。然后， 在喷射器26内，利用原水将盐水稀释到规定再生剂浓度C，调制再生剂。如虚线箭头S21所示，再生剂的一部分经由第一再生剂管路23、处理水管路17、第 一流路8及第一收集管11而供给后，从第一网筛12进行分配。另一方面，如虚线箭头S22 所示，再生剂的剩余部分经由第二再生剂管路29、原水管路16及第三流路10而供给后，从 第三网筛15进行分配。此时，再生剂由第一节流孔28及第二节流孔30平均分配。从第一网筛12分配的再生剂以上升流通过阳离子交换树脂床5，使下部树脂床5A 再生。另一方面，从第三网筛15分配的再生剂以下降流通过阳离子交换树脂床5，使上部树 脂床再生。即，在本实施例中，进行阳离子交换树脂床5的分流再生。此时，下降流的再生 剂向下按压树脂床，并利用上升流的再生剂来抑制树脂床的展开及流动。并且，通过了阳离 子交换树脂床5的再生剂在由第二网筛14收集后，如虚线箭头S23所示，经由第二收集管 13、第二流路9及第三排水管路38而从第一排水管路33向系统外排出。如图8所示，在原水压出模式下，根据来自控制器IC的指令信号，分别将第三阀 22、第四阀27及第八阀39设定为打开状态。另一方面，分别将第一阀19、第二阀20、第五
17阀32、第六阀34及第七阀37设定为关闭状态。在原水管路16中流动的原水作为压出水经 由第一再生剂管路23向喷射器26的一次侧供给。此时，原水中的悬浊物质由过滤器24去 除。而且，原水的流量为第一定流量如实线箭头S31所示，来自喷射器26的原水的一部分经由第一再生剂管路23、处 理水管路17、第一流路8及第一收集管11而供给后，从第一网筛12进行分配。另一方面， 如实线箭头S32所示，来自喷射器26的原水的剩余部分经由第二再生剂管路29、原水管路 16及第三流路10而供给后，从第三网筛15进行分配。此时，原水由第一节流孔28及第二 节流孔30均勻分配。从第一网筛12分配的原水压出再生剂，并以上升流通过阳离子交换树脂床5，使 下部树脂床5A持续再生。另一方面，从第三网筛15分配的原水压出再生剂，并以下降流通 过阳离子交换树脂床5，使上部树脂床持续再生。此时，下降流的原水向下按压树脂床，并利 用上升流的原水来抑制树脂床的展开及流动。然后，通过了阳离子交换树脂床5的再生剂 及原水在由第二网筛14收集后，如实线箭头S33所示，经由第二收集管13、第二流路9及第 三排水管路38而从第一排水管路33向系统外排出。在以上的水软化装置1的运转方法中，其特征在于通过实施方式说明的运转方 法。即，该运转方法包括使具有规定导电率K和规定总硬度H的原水以下降流通过具有规 定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水的水软化工序；从树脂床的上端部 及下端部的两侧分配再生剂或原水，并在树脂床的大致中央部将其收集的分流再生工序， 再生工序至少包括(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生剂通过模式中，使 规定再生水平R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓度C和规定再生线速度Vl 通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生剂通过模式，使规定压出量N的原水以规定 压出线速度V2通过下部树脂床，并且，(c)利用在规定水温下的再生工序后的水软化工序 中的处理水的泄漏硬度y与下部树脂床深度d2、导电率k、总硬度h、再生水平r、压出线速 度v2及压出量η的关系，通过以下的步骤(1) (3)对使用具有规定导电率K和规定总硬 度H的原水时的规定压出线速度V2及规定压出量N进行设定。(1)给出包含规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平 R、规定再生剂浓度C、再生工序后的水软化工序中的所希望硬度去除容量X及处理水的容 许泄漏硬度Y的各条件。(2)利用硬度去除容量χ与再生水平r及再生线速度vl的关系，设定使硬度去除 容量X成为所希望硬度去除容量X以上的规定再生线速度VI。(3)设定使处理水的泄漏硬度y成为容许泄漏硬度Y以下的规定压出线速度V2及
规定压出量N。并且，泄漏硬度y由式1表示。若在锅炉装置中优选将容许泄漏硬度Y设定为 lmgCaC03/L，并以再生线速度vl近似压出线速度v2，则实现容许泄漏硬度Y的压出量η作 为再生线速度vl的函数由式4表现。在该式4中，Y= lmgCaC03/L。此外，式1 式4的 常数可以基于实验结果而在作成式1时求出。以下，示出本发明的应用例。在规定下部树脂床深度D2 = 750mm、规定导电率K = 1500 μ S/cm、规定总硬度H = 500mgCaC03/L、规定再生水平R = 120g · NaCl/L-R及原水温 度T = 18°C的条件下，使规定再生线速度Vl在适当范围0. 7 2m/s之间变化，并且使规定
18压出量N在适当范围0. 4 2. 5BV之间变化，利用式1求出泄漏硬度y。而且，硬度去除容 量χ通过式8求出。其结果作为应用例SPll SP14(N = 2. 5BV)、应用例SP21 SP24(N =2. 25BV)、应用例 SP31 SP34 (N=l. 5BV)及应用例 SP41 SP44 (N = 0. 4BV)，分别示出 于图9 图12。此外，阳离子交换树脂设定为Rohmand Haas公司制的“IMAC HP1220Na”。 确认各应用例的结果与使用了水软化装置1的实测值基本一致。即，图9 图12的数据可 以称为实验结果。生成容许泄漏硬度Y = lmgCaC03/L以下的处理水的应用例是图12所示的SP41 SP44。而且，生成接近容许泄漏硬度Y的纯度的处理水的应用例是图11所示的SP33及 SP34。如应用例SP41 SP44所示，通过设定规定再生线速度Vl及规定压出量N，能够实 现本发明的目的。即，通过确保容许泄漏硬度Y以下的纯度的处理水并且确保与其它再生 方式的水软化装置相等的采水量，能够实现高经济性。此外，根据处理水的用途，也可以将 逆渗透膜装置等的容许泄漏硬度Y设定为3mgCaC03/L左右，这种情况下，在图9 图12 所示的全部的应用例中，能够实现本发明的目的。而且，不言而喻，在应用例SPll SP44 中，将规定再生线速度VlO及规定压出量N以外的参数的各条件设定在硬度泄漏水平容 易增加的一侧。因此，若将各条件设定在硬度泄漏水平更加减少的一侧，则能够容易实现 0. lmgCaC03/L以下的泄漏硬度y。如上所述，根据本实施例的运转方法，即使使用规定导电率K为1500yS/cm且规 定总硬度H为500mgCaC03/L的劣质原水，也能够容易生成容许泄漏硬度Y为ImgCaCO3/!以 下的纯度或接近该纯度的处理水。而且，通过将规定再生线速度Vl形成在0. 7 2m/s的 范围内，能够防止由再生剂的偏流和短传现象引起的再生不良，并且能够确保与顺流再生 式的水软化装置相等的硬度去除容量。另外，通过使用式1 式4，能够容易进行分流再生 工序的设计。如图13所示，水软化装置1根据需要可以经由处理水箱51而与锅炉装置50连接 使用。这种情况下，水软化装置1调整为所希望硬度去除容量X = 30 60gCaC03/L-R且容 许泄漏硬度Y = lmgCaC03/L以下，并将通过水软化工序得到的处理水向锅炉装置50供给。 锅炉装置50根据其罐体(缶体)构造而使容许泄漏硬度Y不同。因此，水软化装置1优选 构成为，根据容许泄漏硬度Y而使规定压出量N变化。如图14所示，水软化装置1根据需要可以经由水箱51而与逆渗透膜装置52连接 使用。这种情况下，水软化装置1调整为所希望硬度去除容量X = 30 60gCaC03/L-R且 容许泄漏硬度Y = lmgCaC03/L以下，并将通过水软化工序得到的处理水向逆渗透膜装置52供给。上述的实施例能够进行各种变更。例如，在实施例中，虽然预先求出规定压出量N， 利用控制器IC的定时器功能使原水压出模式结束，但是也可以构成为，检测与规定压出量 N相关的任意参数，调整规定压出量N。而且，也可以构成为，控制第四阀27，在原水压出模 式结束前，仅使下部树脂床5A结束压出。这种情况下，能够将由硬度成分引起的下部树脂 床5A的污染量抑制为最小限度。本发明在不脱离其精神或主要特征的情况下，可以以其它各种各样的方式进行实 施。因此，上述的实施方式或实施例在所有方面只不过是例示，不作限定性解释。本发明的 范围由权利要求所示，并不受说明书的任何限制。另外，属于权利要求的等同范围的变形或变更全部在本发明的范围内。产业上的可利用性本发明能够广泛使用于与锅炉装置或逆渗透膜装置等需要低硬度供给水的设备 连接的水软化装置。[数1]
y=α Xd2Xke XhXr_Y XnXexp(- δ Χν2)...[1]
[数2]
η^ YXa1,/exp (- δ Xv2)...[2]
[数3]
a!二 1/(α:Xd2Xkp XhXr-Y) . · · [3]
[数4]
η^ YXa1,/exp (- δ Xvl)...[4]
[数5]
Y=B2Xf1 (n) Xf2(v2) ··· [5]
[数6]
η^ a3Xf3(v2) …[6]
[数7]
η^ a4Xf4(vl) …[7]
[数8]
χ=XlXg1 (k) X g2 (t) X g3 (s) X g4 (b) X g5 (w)
Xg6(dl) Xg7(vl) Xg8(C)
[数9]
χ=a5Xf5(vl) …[9]
权利要求
一种水软化装置的运转方法，包括使具有规定导电率K和规定总硬度H的原水以下降流通过具有规定总树脂床深度D1的阳离子交换树脂床而得到处理水的水软化工序；和从树脂床的上端部及下端部的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的大致中央部将其收集的分流再生工序，再生工序至少包括(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生剂通过模式中，使规定再生水平R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓度C和规定再生线速度V1通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生剂通过模式，使规定压出量N的原水以规定压出线速度V2通过下部树脂床，并且，(c)利用在规定水温下的再生工序后的水软化工序中的处理水的泄漏硬度y与下部树脂床深度d2、导电率k、总硬度h、再生水平r、压出线速度v2及压出量n的关系，通过以下的步骤(1)～(3)对使用具有规定导电率K和规定总硬度H的原水时的规定压出线速度V2及规定压出量N进行设定，(1)给出包含规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平R、规定再生剂浓度C、再生工序后的水软化工序中的所希望硬度去除容量X及处理水的容许泄漏硬度Y的各条件，(2)利用硬度去除容量x与再生水平r及再生线速度v1的关系，设定使硬度去除容量x成为所希望硬度去除容量X以上的规定再生线速度V1，(3)设定使处理水的泄漏硬度y成为容许泄漏硬度Y以下的规定压出线速度V2及规定压出量N。
2.根据权利要求1所述的水软化装置的运转方法，其中，步骤(3)中的规定压出线速度V2根据与预先设定的规定再生线速度Vl的相关关系而 求出。
3.根据权利要求2所述的水软化装置的运转方法，其中，步骤(1)中的规定下部树脂床深度D2、规定导电率E、规定总硬度H、规定再生水平R、 规定再生剂浓度C、所希望硬度去除容量X及容许泄漏硬度Y设定在以下范围D2 = 150 750mm, K 彡 1500 μ S/cm, H 彡 500mgCaC03/L, R = 60 240g/L_R，C = 5 15wt %，X = 30 60gCaC03/L-R，Y 彡 3mgCaC03/L。
4.根据权利要求3所述的水软化装置的运转方法，其中，步骤(2)、(3)中的规定再生线速度Vl及规定压出线速度V2设定在0. 7 2m/s的范 围内。
5.一种水软化装置的运转方法，包括使具有规定导电率K ^ 1500 μ S/cm和规定总硬度H ^ 500mgCaC03/L的原水以下降流 通过具有规定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水的水软化工序；和从树脂床的上端部及下端部的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的大致中央部将 其收集的分流再生工序，再生工序至少包括(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生剂通过模式 中，使规定再生水平R = 60 240g/L-R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓 度C = 5 15wt%和规定再生线速度Vl = 0. 7 2m/s通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生剂通过模式，使规定压出量N = 0. 4 2. 5BV的原水以规定压出线速度V2 = 0. 7 2m/s通过规定深度D2 = 150 750_的下部树脂床。
6.一种水软化装置，具备执行水软化工序和分流再生工序的控制器，在所述水软化工 序中，使具有规定导电率K和规定总硬度H的原水以下降流通过具有规定总树脂床深度Dl 的阳离子交换树脂床而得到处理水，在所述分流再生工序中，从树脂床的上端部及下端部 的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的大致中央部将其收集，在再生工序中，控制器至少执行(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生 剂通过模式中，使规定再生水平R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓度C和 规定再生线速度Vl通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生剂通过模式，使规定压出 量N的原水以规定压出线速度V2通过下部树脂床，并且，(c)利用在规定水温下的再生工序后的水软化工序中的处理水的泄漏硬度y与 下部树脂床深度d2、导电率k、总硬度h、再生水平r、压出线速度v2及压出量η的关系，通 过以下的步骤(1) (3)对使用具有规定导电率K和规定总硬度H的原水时的规定压出线 速度V2及规定压出量N进行预先设定，(1)给出包含规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平R、规 定再生剂浓度C、再生工序后的水软化工序中的所希望硬度去除容量X及处理水的容许泄 漏硬度Y的各条件，(2)利用硬度去除容量χ与再生水平r及再生线速度Vl的关系，设定使硬度去除容量 χ成为所希望硬度去除容量X的规定再生线速度VI，(3)设定使处理水的泄漏硬度y成为容许泄漏硬度Y以下的规定压出线速度V2及规定压出量N。
7.根据权利要求6所述的水软化装置，其中，步骤(3)中的规定压出线速度V2根据与预先设定的规定再生线速度Vl的相关关系而 求出。
8.根据权利要求7所述的水软化装置，其中，步骤(1)中的规定下部树脂床深度D2、规定导电率K、规定总硬度H、规定再生水平R、 规定再生剂浓度C、所希望离子交换容量X及容许泄漏硬度Y设定在以下范围D2 = 150 750mm, K 彡 1500 μ S/cm, H 彡 500mgCaC03/L, R = 60 240g/L_R，C = 5 15wt %，X = 30 60gCaC03/L-R，Y 彡 3mgCaC03/L。
9. 一种水软化装置，具备执行水软化工序和分流再生工序的控制器，在所述水软化工 序中，使具有规定导电率K彡1500μ S/cm和规定总硬度H彡500mgCaC03/L的原水以下降 流通过具有规定总树脂床深度Dl的阳离子交换树脂床而得到处理水，在所述分流再生工 序中，从树脂床的上端部及下端部的两侧分配再生剂或原水，同时在树脂床的大致中央部 将其收集，在再生工序中，控制器至少执行(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生 剂通过模式中，使规定再生水平R = 60 240g/L-R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规 定再生剂浓度C = 5 15wt%和规定再生线速度Vl = 0. 7 2m/s通过树脂床，在(b)原 水压出模式中，接着再生剂通过模式，使规定压出量N = 0. 4 2. 5BV的原水以规定压出线 速度V2 = 0. 7 2m/s通过规定高度D2为150 750mm的下部树脂床。
全文摘要
本发明提供一种水软化装置的运转方法及水软化装置，即使在使用劣质原水作为压出水的情况下，通过确保容许泄漏硬度以下的纯度的处理水并确保与其它再生方式的水软化装置相等的采水量，来实现高经济性。使用具有规定导电率K≤1500μS/cm和规定总硬度H≤500mgCaCO3/L的原水进行分流再生时，至少包括(a)再生剂通过模式和(b)原水压出模式，在(a)再生剂通过模式中，使规定再生水平R＝60～240g/L-R的氯化钠水溶液或氯化钾水溶液以规定再生剂浓度C＝5～15wt％和规定再生线速度V1＝0.7～2m/s通过树脂床，在(b)原水压出模式中，接着再生剂通过模式，使规定压出量N＝0.4～2.5BV的原水以规定压出线速度V2＝0.7～2m/s通过规定深度D2＝150～750mm的下部树脂床。
文档编号C02F1/42GK101970110SQ20098010051
公开日2011年2月9日 申请日期2009年3月12日 优先权日2009年3月12日
发明者中村三郎, 安部元, 松友伸司, 渡边隼人, 米田刚 申请人:三浦工业株式会社