混合床は混合イオン交換カラムの略称であり、イオン交換技術に対して設計された装置である。

混合床とは、一定割合の陽・陰イオン交換樹脂を同一の交換装置に混合装填し、流体中のイオンを交換・除去することである。陽樹脂の比重は陰樹脂よりも大きいため、混合床内では陰樹脂が上陽樹脂の下にある。一般的に陽、陰樹脂装填の割合は1：2であり、装填割合が1：1.5のものもあり、異なる樹脂に応じて適宜考慮して選択することができる。混合床も体内同期再生式混合床と体外再生式混合床に分けられる。同期再生式混合床は運転及び再生過程全体が混合床内で行われ、再生時に樹脂は設備外に移動せず、かつ陽、陰樹脂が同時に再生されるため、必要な付属設備が少なく、操作が簡便である。

混合床処理プロセスの装置は、混合イオン交換器及びインビトロ再生装置を含む。その中の体外再生設備は主に樹脂分離器、陰（陽）樹脂再生器、樹脂貯蔵塔、混在樹脂塔と酸アルカリ再生設備を含む。国内の混合床処理技術の主な特徴は樹脂分離再生技術に現れている。樹脂の分離再生プロセスは3種類ある。

1、出水の水質は優良で、出水のpH値は中性に近い。

2、出水の水質は安定しており、短時間運転条件の変化（例えば入水水質や成分、運転流速など）は混床出水の水質に影響しない。

3、間欠運転による出水水質への影響は小さく、運休前の水質回復に要する時間は比較的短い。

4、回収率が100%に達する

混合機の外殻の製作材質はガラス鋼、有機ガラス、ステンレス鋼、炭素鋼、防腐などがあり、外形は円柱型で、直径Φ200-2500 mm、生産水量は0.5 t/h-98 t/hである。陽床には強酸陽イオン交換樹脂、陰床には強アルカリ陰イオン交換樹脂を積載し、積載高は常に1000-2400 mmで、小型フィルターキャップ式設備の底には支持層がなく、中大型設備の底には粒度の異なる多段階石英砂支持層があり（酸洗の際に石英砂と酸が化学反応を起こし、水質に影響を与えるため）、逆流再生固定床樹脂の上層には200 mm厚圧脂層樹脂（特殊な樹脂は下の樹脂を覆うために使用）がある。有機ガラス柱の運転圧力は≦0.15 MPa、その他の材質の設備の運転圧力は≦0.6 MPaである。陽床には酸タンク、酸ポンプ再生システム、陰床にはアルカリタンク、アルカリポンプ再生システムが装備されている。

うんてん

本システムには軟化（軟化器処理水）進水と初脱塩（逆浸透処理水）進水の2種類の進水方式があり、それぞれの制御弁によって進水を制御する。

運転時、最初に脱塩進水制御弁、進水弁、産水弁、その他の弁はすべて閉鎖すべきである！

　　ぎゃくせんじょう

進水弁、水産弁を閉じる、逆洗入水弁、逆洗排出弁を開き、10 m/hで15 min逆洗する。その後、逆洗吸水弁、逆洗排出弁を閉弁する。静置し、5 ~ 10 min沈降した。排気弁、中排出弁を開き、部分的に樹脂層表面上に10 cm程度排水し、排気弁、中排出弁を閉じる。

　　さいせい

給水バルブ、酸付加ポンプ、酸導入バルブ、中排出バルブを開き、5 m/s、200 L/hで陽樹脂を再生し、逆浸透産水で陰樹脂を洗浄し、柱内液面が樹脂層表面上10 cmを維持する。陽樹脂を30 min再生した後、水添加バルブ、酸付加ポンプ、酸導入バルブを閉じ、逆洗給水バルブ、アルカリ添加ポンプ、アルカリ注入バルブを開き、5 m/s、200 L/hで陰樹脂を再生し、逆浸透産水で陽樹脂を洗浄し、柱内液面が樹脂層表面上10 cmを維持し、30 min再生する。

　　置換、混脂、洗浄

アルカリポンプ、アルカリ吸入弁を閉め、吸水弁を開き、上下同時に水を入れて樹脂を置換、洗浄する。30 min後、水バルブ、逆洗進水バルブ、中排出バルブを閉じ、逆洗排出バルブ、吸気バルブ、排気バルブを開き、圧力0.1 ~ 0.15 MPa、ガス量2 ~ 3 m 3/（m 2・min）、混合樹脂0.5 ~ 5 minである。逆洗排出弁、吸気弁を閉じ、1 ~ 2 min沈降した。吸水弁、正洗排出弁を開き、排気弁を調整し、柱内に空気がないまで注水した後、排気弁を閉じ、樹脂を洗浄する。導電率が要求に達すると、産水バルブを開き、洗浄排出バルブを閉め、製水を開始する。

樹脂二次分離再生プロセス
故障した混合樹脂を樹脂分離器（陽樹脂再生器）に輸送し、水力分離を完了した後、上層の陰イオン交換樹脂を混合器に移送して陰樹脂再生器に移送する。陰陽樹脂分離面近傍の混合樹脂を混合樹脂塔に搬送し、それぞれ陰陽樹脂を再生した。混在樹脂塔内の樹脂は、次の再生時に樹脂分離器（陽樹脂再生器）内に戻されて二次分離される。ここで、樹脂分離器は同時に陽樹脂再生器として機能する。
　　テーパ分離再生プロセス
コーン分離再生プロセスは、樹脂分離器の底部をコーンにする。この装置は同時に陽樹脂再生器ではなく陰樹脂再生器として機能する。故障樹脂は混合床から樹脂分離器に輸送されて水力分離が完了した後、樹脂分離器の下部に位置する陽樹脂はコーン底部から陽樹脂再生器に輸送される。樹脂分離器の底部が円錐体であるため、樹脂分離界面の樹脂が少ないため、中間混合樹脂の数を減らし、分離効果を高めることができる。陽樹脂を輸送する際、分離界面の自動制御時の自動検出には光電法や導電法がよく用いられる。光電法とは光電計を用いて陰陽樹脂の色の濃淡を検出すること、一方、コンダクタンスの法則は陰陽樹脂輸送水のコンダクタンス変化を測定することを採用し、W 2ガスを充填した樹脂輸送水が陽樹脂から陰樹脂に変化すると、そのコンダクタンスは小さくなる。2つの方法で発生した信号変化を用いて陰陽樹脂限界を制御する。
　　陰陽樹脂再生プロセス
故障樹脂を混合床から樹脂分離器内に輸送し、故障樹脂を水力で層化した後、分離器内で同時に陰陽樹脂を再生する。樹脂分離器は同時に樹脂再生器として機能する。この方式は補給水処理脱塩混合機と全く同じである。

イオン交換器

イオン交換器プロセスは交換剤をイオン交換器（またはベッド）内に置いて行う必要があり、イオン交換剤が失効した後に再生することでイオン交換能力を回復する。イオン交換プロセスの経済性と技術的適用性を高めるために、異なる樹脂の組み合わせ、異なるベッド型、および各種イオン交換システムが生成された。一般的なイオン交換器には、固定床（イオン交換器）と連続床の2種類があります。

動作原理はイオンの交換である。

運転時：陽樹脂（H-R）+（M+）→（M-R）+（H+）

陰樹脂（OH-R）+（X-）→（X-R）+（OH-)

ここで、M+は金属イオンであり、X−は陰イオンである。再生プロセスはその逆プロセスである。

イオン交換器の故障制御

イオン交換脱塩水処理の比較的簡単な流れは、陽床−陰床からなる一級複床脱塩システムである。一部の一級複床塩除去システムはユニット制を採用している、すなわち一級複床塩除去システムは陽床、（炭素除去器）、陰床の各一台を含み、イオン交換塩除去運転中に、陽床でも陰床でも先に失効しても、同時に再生する、もう一つの一級複床除塩システムは母管制を採用しており、つまり陽床と陽床または陰床と陰床は並列に運行しており、どの交換器が故障したらどの台を再生するのか。

　　1検出と制御の原理

強酸性陽樹脂による水中の各種陽イオンの吸着順序は、

Fe3+>Al3+>Ca2+>Mg2+>Na+>H+；このことから、水中の金属イオンNa+は吸着する能力が弱いため、イオン交換時に樹脂層の各種イオン吸着層は徐々に下に移動し、H+.最後に他の陽イオンに置換され、保護層が貫通すると、まず最下層のNa+;そのため、陽イオン交換器の故障を監督するのはナトリウム漏れを基準としている。その反応方程式は（Aは金属カチオン、Rは樹脂基）である：

An++nRH=RnA+nH+

HCO3-+ H+ =H2O+CO2↑

強アルカリ性陰樹脂による水中の各種陰イオンの吸着順序は、

SO42->NO3->Cl->OH->HCO3->HSiO3- 。このことから、HSiO 3-の吸着能力が弱いため、イオン交換時に樹脂層の各種イオン吸着層が徐々に下に移動し、OH-.が他のアニオンに置換され、保護層が貫通すると、最初に漏れたのは最下層のHSiO 3-;そのため、アニオン交換器の故障を監督するのはシリコン漏れを基準としている。その反応方程式は（Bは酸性アニオン、Rは樹脂基を表す）：

Bm-+mROH=RmB+mOH-

　　2 デバイスの利点

（1）出水の水質は優良で、出水のpH値は中性に近い。

（2）出水水質は安定しており、短時間運転条件の変化（例えば入水水質や成分、運転流速など）は混床出水水質にあまり影響しない。

（3）間欠運転による出水水質への影響は小さく、運休前の水質への復帰に要する時間は比較的短い。

（4）生産水は水質が優れ、電気伝導率≦0.2 us/cm

イオン交換器は主に純水と高純水の製造に用いられ、主に中高圧ボイラ給水に用いられる、新材料、新エネルギー、化学工業新材料、軽金属材料、ナノ材料、ガラス鋼黒鉛、複合材料などの生産技術用水。