混床システムの再生前処理

混床システムの再生前処理の核心的な目的は、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂の吸着能力を回復させることです。工程全体は、樹脂に対する徹底的な「洗浄」と「復元」のようなもので、主に逆洗層分離、同時再生、置換洗浄、混合、正洗の5つの重要なステップに分けられます。（前処理の場合は、層分離は不要で、まず陽樹脂を中排位置の高さまで充填し、次に陰樹脂を充填します。一般的に陰樹脂は陽樹脂の体積の2倍です。）

ステップ1：逆洗層分離
操作手順：混床の底部から水を入れ、水流を下から上へゆっくりと樹脂層に通して洗浄します。流速は最初は小さくし、樹脂がほぐれたら約10m/時まで徐々に上げ、10～15分間維持します。その後、給水を止め、樹脂を自然沈降させます。
目的と原理：陽樹脂と陰樹脂の湿真密度の差（陽樹脂が重く、陰樹脂が軽い）を利用し、水流の作用により、重い陽樹脂は底部に沈み、軽い陰樹脂は上部に浮かぶことで両者を分離し、その後の個別再生に備えます。
重要なポイント：沈降後、次のステップで再生液を入れるスペースを確保するため、塔内の水位を樹脂層表面より約10cm上まで排水します。

ステップ2：同時再生
操作手順：これが再生工程の中核です。陰樹脂再生：混床の上部から3～4%の水酸化ナトリウム（NaOH）アルカリ液を送り込み、陰樹脂層を上から下へ通過させ、廃液は中間の排水管から排出します。陽樹脂再生：同時に、混床の下部から4～5%の塩酸（HCl）酸液を送り込み、陽樹脂層を下から上へ通過させ、廃液は同じく中間の排水管から排出します。
「押さえ水」：酸とアルカリ液の相互汚染を防ぐため、陰樹脂再生時には底部から少量の洗浄水（「押さえ水」と呼ばれる）を入れ、下方に浸透する可能性のあるアルカリ液を中排口に押し戻します。陽樹脂再生時には、上部から洗浄水を入れます。
目的と原理：高濃度の酸・アルカリ再生液を用いて、樹脂に吸着されたイオンを置換し、樹脂を元のH⁺型（陽樹脂）とOH⁻型（陰樹脂）に回復させます。
重要なポイント：再生液の濃度と流速を厳密に管理し、「押さえ水」が正常に機能しているか常に注意します。これは、交差汚染を防ぎ、再生効果を確保するための鍵です。

ステップ3：置換洗浄
操作手順：酸・アルカリの注入を停止した後、上下両方からの給水を継続し、陽樹脂と陰樹脂を洗浄します。廃液は依然として中排口から排出します。排水の酸度またはアルカリ度が0.5mmol/L以下になるまで洗浄します。
目的と原理：樹脂層内部に残留する再生剤と置換された不純物イオンを完全に洗い流します。
重要なポイント：洗浄は徹底的に行う必要があります。残留再生剤があると、混床の運転開始直後の出水水質に影響を与えるからです。

ステップ4：混合
操作手順：まず、塔内の水位を樹脂層表面より100～200mm上の位置まで排水します。次に、混床の底部から清浄な圧力0.1～0.15MPaの圧縮空気を入れ、約5分間攪拌し、上下に分離していた樹脂を再び均一に混合します。給気停止後、直ちに急速に排水し、水の落下を利用して混合された樹脂を速やかに沈降させ、密度差による再分離を防ぎます。
目的と原理：再生済みの陽樹脂と陰樹脂を均一に混合することは、混床内に無数の微小な複床を構成することに相当します。これにより、製水時に水流が両方の樹脂と十分に接触し、何度も交換を行い、高純度の水を得ることができます。
重要なポイント：圧縮空気は、樹脂を汚染しないよう、無油であることが必須です。混合後の急速な排水は、このステップ成功の鍵となります。

ステップ5：正洗
操作手順：混床の上部から水を入れ、底部から排水し、10～20m/時の流速で混合された樹脂層の最終洗浄を行います。
目的と原理：混合過程で生じた可能性のある細かい破砕樹脂や微小な不純物をさらに洗い流し、樹脂層を締め固めます。
重要なポイント：正洗は、出水の電気伝導率やシリカ含有量などが合格基準（例：電気伝導率0.2µS/cm以下）に達するまで継続します。この時点で、混床は再び製水に投入するか、または待機状態に移行できます。