【毎日一題】化学工学原理300：混合床の再生（1月20日）

1）逆洗による層分離、2）静止沈降、3）排水、4）陰イオン樹脂の再生、5）陰イオン樹脂の交換、6）陰イオン樹脂の正洗、7）陽イオン樹脂の再生、8）陽イオン樹脂の交換、

混床再生操作工程（二段法）。 1）混床の再生前にはまず逆洗を行い、流速は10m/h、逆洗の制御時間は10～15分とする； 2）静止して樹脂層を層分けする； 3）水位を交換器内の樹脂層面から約10cmの高さまで下げる； 4）上部のアルカリ投入管からアルカリを投入する。流速は4m/h、アルカリ液の濃度は4％、アルカリ投入時間は15分以上；同時に、交換器下部の酸供給管から水が入り、その水流は陽イオン交換樹脂層を通過した後、廃アルカリ液と共に陽・陰イオン交換樹脂層の界面にある中間排液管から排出される； 5）同じ手順で陰性樹脂の交換を行い、流速は4m/h、時間は15分以上； 6）陰性樹脂を正向きに洗浄し、流速は15m/hとする。正向き洗浄用水量は樹脂1m3あたり10m3とし、排水のフェノールフタレインアルカリ度が0.5mmol/L未満になるまで洗浄する； 7）下部の酸供給管から酸を供給して陽イオン交換樹脂を再生し、流速は4m/h、酸液濃度は5％で、酸の供給時間は15分以上とする；同時に、上部のアルカリ供給管からの水の供給を続けるべきである；水流は陰性樹脂層を流れた後、廃酸液と共に陽性・陰性樹脂層の境界部にある排液管から排出される； 8）同じ手順で陽イオン樹脂の交換および洗浄を行い、流速は4m/h、時間は15分以上； 9）陽イオン樹脂を洗浄し、流速は10m/h、中央の排出管から排水し、排水の酸度が0.5mmol/L未満になるまで洗う； 10）交換樹脂を全体で正洗し、交換器の上部から水を供給し、正洗用排水弁から排水する。流速は15m/hとし、排水の導電率が1.5μS/cm未満になるまで洗浄する； 11）交換器の水位を樹脂層面から約10cmになるまで水を放出する； 12）圧縮空気を送り込んで樹脂を混合する。圧縮空気の圧力は表圧1～1.5、時間は1～5分；樹脂を混合した後は、十分に大きな排水速度が必要であり、それによって樹脂が素早く沈降し、再び分離するのを防ぐ必要がある。樹脂が沈降する際には、上部から水を供給することで、その沈降を促進できる。 13）混合後の樹脂層を正向きに洗浄し、流速は10～20m/hとし、排水が基準を満たすまで洗浄した後、給水運転を開始する。

指再生時、酸アルカリ再生液は同時に交換器に入るのではなく、別々に入ります。それは、アルカリ液を陰陽樹脂に通す2段階法と、酸とアルカリを順番に陰陽樹脂に通す2段階法に分かれる。 具体的な方法としては、逆洗による層分離後、樹脂表面から約100mmの位置まで水を引き、上部からアルカリ液で陰イオン交換樹脂を再生し、廃液は陰陽の境界部にある排出管から外に出されます。その後、同じ手順で陰イオン交換樹脂を洗浄します。排水のOH—が0.5mmol/L未満になるまで。上記の工程においても、アルカリ液による陽イオン交換樹脂の汚染を軽減するために、少量の水を下部から陽イオン交換樹脂層に通すことができる。次に、底部から酸を供給して陽イオン交換樹脂を再生し、廃液も中央の排出管から排出される。同時に、酸液が再生成された陰イオン樹脂層内に入るのを防ぐため、上部から少量の水を流し続けて陰イオン樹脂を洗浄する必要がある。陽イオン樹脂の洗浄工程も再生時と同じです。排水の酸性度が0.5mmol/L未満になるまで洗浄する。最後に全体を正向きに洗浄し、上部から水を供給して底部から排水し、出水の電気伝導度が1.5μs/cm未満になるまで続けます。正向きの洗浄中、洗浄効果を高めるために、時折2～3分間の短時間逆向き洗浄を行い、死角に残った液体を除去することもあります

1）混床の再生前にはまず逆洗を行い、流速は10m/h、逆洗の制御時間は10～15分とする； 2）静止して樹脂層を層分けする； 3）水位を交換器内の樹脂層面から約10cmの高さまで下げる； 4）上部のアルカリ投入管からアルカリを投入する。流速は4m/h、アルカリ液の濃度は4％、アルカリ投入時間は15分以上；同時に、交換器下部の酸供給管から水が入り、その水流は陽イオン交換樹脂層を通過した後、廃アルカリ液と共に陽・陰イオン交換樹脂層の界面にある中間排液管から排出される； 5）同じ手順で陰性樹脂の交換を行い、流速は4m/h、時間は15分以上； 6）陰性樹脂を正向きに洗浄し、流速は15m/hとする。正向き洗浄用水量は樹脂1m3あたり10m3とし、排水のフェノールフタレインアルカリ度が0.5mmol/L未満になるまで洗浄する； 7）下部の酸供給管から酸を供給して陽イオン交換樹脂を再生し、流速は4m/h、酸液濃度は5％で、酸の供給時間は15分以上とする；同時に、上部のアルカリ供給管からの水の供給を続けるべきである；水流は陰性樹脂層を流れた後、廃酸液と共に陽性・陰性樹脂層の境界部にある排液管から排出される； 8）同じ手順で陽イオン樹脂の交換および洗浄を行い、流速は4m/h、時間は15分以上； 9）陽イオン樹脂を洗浄し、流速は10m/h、中央の排出管から排水し、排水の酸度が0.5mmol/L未満になるまで洗う； 10）交換樹脂を全体で正洗し、交換器の上部から水を供給し、正洗用排水弁から排水する。流速は15m/hとし、排水の導電率が1.5μS/cm未満になるまで洗浄する； 11）交換器の水位を樹脂層面から約10cmになるまで水を放出する； 12）圧縮空気を送り込んで樹脂を混合する。圧縮空気の圧力は表圧1～1.5、時間は1～5分；樹脂を混合した後は、十分に大きな排水速度が必要であり、それによって樹脂が素早く沈降し、再び分離するのを防ぐ必要がある。樹脂が沈降する際には、上部から水を供給することで、その沈降を促進できる。 13）混合後の樹脂層を正向きに洗浄し、流速は10～20m/hとし、排水が基準を満たすまで洗浄した後、給水運転を開始する。

混床再生操作工程（二段法）。酸の投入、アルカリの投入、および洗浄工程の違いにより、同時法と二段階法の2種類に分けられる。同期法とは、交換器の再生および洗浄時に、交換器の上下から同時に供給される酸・アルカリ液または洗浄水が、それぞれ陽イオン樹脂層および陰イオン樹脂層を通過した後、中央の排液装置によって同時に排出される方法である； そして二段階法とは、交換器内の陽イオン樹脂と陰イオン樹脂をそれぞれ酸再生、アルカリ再生、および洗浄を行う方法です；

）混床の再生前にはまず逆洗を行い、流速は10m/h、逆洗の制御時間は10～15分とする； 2）静止して樹脂層を層分けする； 3）水位を交換器内の樹脂層面から約10cmの高さまで下げる； 4）上部のアルカリ投入管からアルカリを投入する。流速は4m/h、アルカリ液の濃度は4％、アルカリ投入時間は15分以上；同時に、交換器下部の酸供給管から水が入り、その水流は陽イオン交換樹脂層を通過した後、廃アルカリ液と共に陽・陰イオン交換樹脂層の界面にある中間排液管から排出される； 5）同じ手順で陰性樹脂の交換を行い、流速は4m/h、時間は15分以上； 6）陰性樹脂を正向きに洗浄し、流速は15m/hとする。正向き洗浄用水量は、樹脂1m3あたり10m3の水として制御し、排水のフェノールフタレインアルカリ度が0.5mmol/L未満になるまで洗浄する； 7）下部の酸供給管から酸を供給して陽イオン交換樹脂を再生し、流速は4m/h、酸液濃度は5％で、酸の供給時間は15分以上とする；同時に、上部のアルカリ供給管からの水の供給を続けるべきである；水流は陰性樹脂層を流れた後、廃酸液と共に陽性・陰性樹脂層の境界部にある排液管から排出される； 8）同じ手順で陽イオン樹脂の交換および洗浄を行い、流速は4m/h、時間は15分以上； 9）陽イオン樹脂を洗浄し、流速は10m/h、中央の排出管から排水し、排水の酸度が0.5mmol/L未満になるまで洗う； 10）交換樹脂を全体で正洗し、交換器の上部から水を供給し、正洗用排水弁から排水する。流速は15m/hとし、排水の導電率が1.5μS/cm未満になるまで洗浄する； 11）交換器の水位を樹脂層面から約10cmになるまで水を放出する； 12）圧縮空気を送り込んで樹脂を混合する。圧縮空気の圧力は表圧1～1.5、時間は1～5分；樹脂を混合した後は、十分に大きな排水速度が必要であり、それによって樹脂が素早く沈降し、再び分離するのを防ぐ必要がある。樹脂が沈降する際には、上面から水を供給することで、その沈降を促進できる； 13）混合後の樹脂層を正向きに洗浄し、流速は10～20m/hとする。排水が基準を満たすまで洗浄した後、給水処理に投入できる；

混床再生操作工程（二段法）。 混床再生操作工程（二段法）。 答：1）逆洗による層分離、2) 静置沈降、3）排水、4）陰イオン交換樹脂の再生、5）陰イオン交換樹脂の置換 6）陰イオン交換樹脂の順洗い、7）陽イオン交換樹脂の再生,8) 陽イオン交換樹脂の置換、9）陰陽イオン交換樹脂の直列順洗い、10）排水 、11）樹脂混合、12）順洗い、13）待機。

1）混床の再生前にはまず逆洗を行い、流速は10m/h、逆洗の制御時間は10～15分とする； 2）静止して樹脂層を層分けする； 3）水位を交換器内の樹脂層面から約10cmの高さまで下げる； 4）上部のアルカリ投入管からアルカリを投入する。流速は4m/h、アルカリ液の濃度は4％、アルカリ投入時間は15分以上；同時に、交換器下部の酸供給管から水が入り、その水流は陽イオン交換樹脂層を通過した後、廃アルカリ液と共に陽・陰イオン交換樹脂層の界面にある中間排液管から排出される； 5）同じ手順で陰性樹脂の交換を行い、流速は4m/h、時間は15分以上； 6）陰性樹脂を正向きに洗浄し、流速は15m/hとする。正向き洗浄用水量は樹脂1m3あたり10m3とし、排水のフェノールフタレインアルカリ度が0.5mmol/L未満になるまで洗浄する； 7）下部の酸供給管から酸を供給して陽イオン交換樹脂を再生し、流速は4m/h、酸液濃度は5％で、酸の供給時間は15分以上とする；同時に、上部のアルカリ供給管からの水の供給を続けるべきである；水流は陰性樹脂層を流れた後、廃酸液と共に陽性・陰性樹脂層の境界部にある排液管から排出される； 8）同じ手順で陽イオン樹脂の交換および洗浄を行い、流速は4m/h、時間は15分以上； 9）陽イオン樹脂を洗浄し、流速は10m/h、中央の排出管から排水し、排水の酸度が0.5mmol/L未満になるまで洗う； 10）交換樹脂を全体で正洗し、交換器の上部から水を供給し、正洗用排水弁から排水する。流速は15m/hとし、排水の導電率が1.5μS/cm未満になるまで洗浄する； 11）交換器の水位を樹脂層面から約10cmになるまで水を放出する； 12）圧縮空気を送り込んで樹脂を混合する。圧縮空気の圧力は表圧1～1.5、時間は1～5分；樹脂を混合した後は、十分に大きな排水速度が必要であり、それによって樹脂が素早く沈降し、再び分離するのを防ぐ必要がある。樹脂が沈降する際には、上部から水を供給することで、その沈降を促進できる。 13）混合後の樹脂層を正向きに洗浄し、流速は10～20m/hとし、排水が基準を満たすまで洗浄した後、給水運転を開始する。

答：1）逆洗による層分離、2）静止沈降、3）排水、4）陰イオン樹脂の再生、5）陰イオン樹脂の交換、6）陰イオン樹脂の順洗、7）陽イオン樹脂の再生