JP2007021325A - Calcium based scale prevention device and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダム堤体のようなコンクリート構造体やコンクリートグラウトのような基礎地盤から漏出するカルシウム分を含んだ排水を一時的に集め、放流する排水施設に設置され、そこでカルシウム系スケールの付着を防止する装置に関する。より詳細には、前記排水施設内のポンプやVP(塩ビ)管にカルシウム系スケールが付着するのを防止するための装置に関する。本発明は、また、該装置を用いたカルシウム系スケールの防止方法にも関する。 The present invention is installed in a drainage facility that temporarily collects and discharges wastewater containing calcium leaked from a concrete structure such as a dam embankment or a foundation ground such as a concrete grout, where the calcium-based scale adheres. It is related with the apparatus which prevents. More specifically, the present invention relates to an apparatus for preventing calcium-based scale from adhering to a pump or a VP (vinyl chloride) pipe in the drainage facility. The present invention also relates to a method for preventing calcium-based scale using the apparatus.
RCD工法、ELCM工法等の合理化施工法で施工されたコンクリートダム堤体、さらにそのダムの基礎地盤改良のために盛られたコンクリートグラウトからは、セメント原料であるカルシウム分を多く含んだ水が継ぎ目等から漏出する。カルシウム分の漏出は、特にダム建設当初に著しい。漏出水は、通廊または監査廊と呼ばれる完成後の監査、各種の測定、グラウト作業、ゲート操作等を行うためにダム堤体内部に設けられた通路を介して、図6に示す排水ピット等の排水設備に集め、それを環境へ放流している。 The concrete dam body constructed by the streamlined construction method such as RCD method and ELCM method, and the concrete grout built for the improvement of the foundation ground of the dam, water containing a lot of calcium, which is a raw material for cement, is connected. Leak from etc. Leakage of calcium is particularly noticeable at the beginning of dam construction. The leaked water is drained pits shown in Fig. 6 through the passages provided inside the dam body to perform post-completion audits, various measurements, grout operations, gate operations, etc. It is collected in a drainage facility and released into the environment.
上記排水ピット出口には、排水を環境へ導くためのVP管等が連通されている。また、排水ピット内には、洪水時の増水に対処するために、非常用の水中ポンプが設置されている。これら排水設備には、排水中のカルシウム分が炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、遊離石灰等のスケールとなって付着する現象が発生する。スケールは、排水設備の排水能力を低下させ、付着を長期間放置しておくと、ポンプの詰まりや故障、VP管の閉塞等の問題を生じる。 A VP pipe or the like is connected to the outlet of the drain pit to guide drainage to the environment. In addition, an emergency submersible pump is installed in the drainage pit in order to cope with the flooding during floods. In these drainage facilities, a phenomenon occurs in which the calcium content in the drainage is deposited as a scale such as calcium carbonate, calcium silicate, and free lime. If the scale reduces the drainage capacity of the drainage facility and the adhesion is left for a long period of time, problems such as clogging or failure of the pump, blockage of the VP pipe, etc. occur.
カルシウム系スケールの対策として、従来、(1)電磁気的方法、(2)物理的方法、(3)化学的方法がある。その方法を簡単に説明する。 Conventionally, there are (1) an electromagnetic method, (2) a physical method, and (3) a chemical method as a countermeasure for the calcium-based scale. The method will be briefly described.
(1)コイルによる電磁気的方法
排水を通す管体にコイルを巻きつけ、そこへ電流を流して磁場を発生させる。磁化された排水は、カルシウム系スケールを発生し難くなる。設置が容易である反面、水質によっては効果が低いことがある。
(1) Electromagnetic method using a coil A coil is wound around a tubular body through which drainage is passed, and a magnetic field is generated by passing an electric current therethrough. Magnetized waste water is less likely to generate calcium-based scale. Installation is easy, but the effect may be low depending on the water quality.
(2)物理的方法
1.
洗浄
ある程度の清水が確保できる場合は、長期使用休止時に、清水ポンプで流して、スケールを洗浄する。末端の小配管には、ジェット洗浄を用いる。簡便な方法であるが、清水の確保が困難なことが多く、また、洗浄後の排水処理が問題となる。
(2) Physical method
1.
Washing If a certain amount of fresh water can be secured, wash the scale by flushing with a fresh water pump during long-term suspension of use. Jet cleaning is used for the small piping at the end. Although it is a simple method, it is often difficult to ensure clean water, and wastewater treatment after washing becomes a problem.
2.
水抜き
長期使用休止時に、配管中の水を全て抜く方法である。上記洗浄と併用すると効果的である。配管中に空気穴、ドレン穴を複数新たに設ける必要が有り、長期使用を休止する時が来ても、既設の埋設管には適用できない場合がある。
2.
Draining This method drains all the water in the piping during long periods of inactivity. It is effective when used in combination with the above washing. It is necessary to newly provide a plurality of air holes and drain holes in the piping, and even if it is time to suspend long-term use, it may not be applicable to existing buried pipes.
3.
超音波工法
超音波を発生させてカルシウムを溶解する方法である。超音波をかけた箇所以外での効果が期待できないため、全ての箇所に超音波をかける必要がある。
3.
Ultrasonic method This method dissolves calcium by generating ultrasonic waves. Since no effect can be expected except at locations where ultrasonic waves are applied, it is necessary to apply ultrasonic waves to all locations.
(3)化学的工法
1.
重炭酸カルシウム添加
重炭酸カルシウム(Ca(HCO3)2)を加える工法である。他の重金属を溶かす恐れがある。
(3) Chemical method
1.
Addition of calcium bicarbonate This is a method of adding calcium bicarbonate (Ca (HCO 3 ) 2 ). There is a risk of melting other heavy metals.
2.
炭酸ガスによる溶解
炭酸ガスを水槽下部から曝気して、スケールを水中に溶解させる方法である。炭酸ガスを過剰に注入すると、CaCO3が溶解することを利用する。炭酸ガスを注入する作業では、酸欠に注意する必要がある。また、炭酸ガスボンベを直射日光に曝さず、40℃以下に保つことも必要である。
2.
Dissolution by carbon dioxide gas This is a method in which carbon dioxide gas is aerated from the bottom of the water tank and the scale is dissolved in water. Utilizing the fact that CaCO 3 dissolves when carbon dioxide gas is injected excessively. It is necessary to pay attention to oxygen deficiency in the work of injecting carbon dioxide. It is also necessary to keep the carbon dioxide cylinder at 40 ° C. or lower without exposing it to direct sunlight.
3.
薬剤の使用
カルシウム系スケール防止剤を使用する方法である。スケール防止剤は、分散剤として、カルシウム分からなる微細結晶が成長または凝集して沈殿付着することを防止する。長期使用休止時に配管中にスケール防止剤を注入しておけばよく、比較的簡便な方法といえる。薬剤によっては、下流水域に悪影響を与えることがある。また、有機系の薬剤では、COD上昇の問題が生じる。
3.
Use of drug A method using a calcium-based scale inhibitor. The scale inhibitor, as a dispersant, prevents fine crystals made of calcium from growing or agglomerating and depositing. It can be said that it is a relatively simple method by injecting a scale inhibitor into the pipe during a long-term suspension of use. Some drugs can adversely affect downstream waters. In addition, organic drugs cause the problem of increased COD.
上記の方法は、それぞれ一長一短があり、コンクリート構造物の漏出水に対しては、現在のところ、効果的なカルシウム系スケール対策が講じられていない。したがって、本発明の目的は、ダム監査廊等から集めたコンクリート漏出水を環境へ排出する設備に対して、排水中のカルシウム分がスケールとなって付着することを防止する装置を提供することである。 Each of the above methods has advantages and disadvantages, and at present, no effective calcium-based scale countermeasures have been taken against leakage water from concrete structures. Therefore, an object of the present invention is to provide a device that prevents the calcium content in drainage from adhering as a scale to facilities that discharge concrete leakage collected from a dam inspection gallery to the environment. is there.
本発明者等は、上記課題を鋭意検討した結果、排水を負に帯電させ、かつ排水を空気酸化することによって、上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明は、コンクリート設備漏出水の排水施設に設置されるカルシウム系スケール防止装置であって、前記排水を磁気によって負に帯電させる手段と、前記帯電手段の前段または後段に位置する該排水を空気酸化する手段とを備えたことを特徴とする。磁気による帯電手段と空気酸化する手段の順番は問わないが、好ましくは磁気による帯電手段を空気酸化手段よりも上流側へ設置する。 As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by negatively charging the wastewater and oxidizing the wastewater with air. That is, the present invention is a calcium-based scale prevention apparatus installed in a drainage facility for leaking water from concrete facilities, the means for negatively charging the drainage by magnetism, and the drainage located at the front stage or the rear stage of the charging means. And a means for oxidizing the air. The order of the magnetic charging means and the air oxidizing means is not limited, but preferably the magnetic charging means is installed upstream of the air oxidizing means.
上記磁気による帯電手段とは、排水を磁界に通過させることによって、排水を負に帯電させることを意味する。そのような排水帯電手段は、その外周に磁石を装着した木質系配水管からなることが好ましい。木質系配水管は電気的に中性であるため、負に帯電した排水の状態を維持することができる。 The magnetic charging means means that the waste water is negatively charged by passing the waste water through a magnetic field. Such drainage charging means is preferably composed of a wooden water distribution pipe having a magnet attached to the outer periphery thereof. Since the wooden water distribution pipe is electrically neutral, the state of the negatively charged drainage can be maintained.
本発明の装置では、さらに、排水の空気酸化によって、排水のpHを低下させることにより、スケールを析出し難くする。そのような空気酸化手段は、該排水を少なくとも1段の木質格子網棚に落下させる手段および/または少なくとも1個のバブラーからなることが好ましい。木質格子網棚は、排水が落下して衝突する際に、位置エネルギーを利用した排水と大気との混合酸化が促進される。一方、バブラーは、排水ピット内の貯留水中に埋没された状態で、そこから出るエアが排水の空気酸化を促進する。 In the apparatus of the present invention, the scale is hardly precipitated by lowering the pH of the wastewater by air oxidation of the wastewater. Such air oxidation means preferably comprises means for dropping the waste water onto at least one stage of wood lattice rack and / or at least one bubbler. When the wastewater falls and collides with the wooden lattice net shelf, the mixed oxidation of the wastewater using the potential energy and the atmosphere is promoted. On the other hand, the bubbler is buried in the stored water in the drain pit, and the air emitted from the bubbler promotes air oxidation of the drainage.
前記バブラーから放出される気泡の上昇路を木枠で囲うことが好ましい。 It is preferable to enclose the rising path of the bubbles released from the bubbler with a wooden frame.
本発明のカルシウム系スケール防止装置では、排水施設の入口および/または出口近傍に、ランゲリア指数評価手段を設置することが望ましい。上記評価手段で算定されるランゲリア指数は、カルシウム系スケール析出可能性の判定材料となる。その指標は、さらに空気酸化手段による酸化の目安として使用可能である。 In the calcium-based scale prevention apparatus of the present invention, it is desirable to install a Langeria index evaluation means in the vicinity of the entrance and / or exit of the drainage facility. The Langeria index calculated by the evaluation means is a material for determining the possibility of calcium-based scale precipitation. The index can also be used as a measure of oxidation by the air oxidation means.
ランゲリア指数は、Caイオン濃度、水温、pH、総アルカリ度および溶解性物質量から、下記の式(1):
によって求めることができる。
The Langeria index is calculated from the following formula (1) based on the Ca ion concentration, water temperature, pH, total alkalinity, and soluble substance amount:
Can be obtained.
したがって、ランゲリア指数評価手段は、本明細書において、ランゲリア指数を測定する以外に、pH、カルシウムイオン濃度等のパラメータを測定してランゲリア指数に換算するようなすべての評価手段を意味する。 Therefore, in this specification, the Langeria index evaluation means means all evaluation means that measure parameters such as pH and calcium ion concentration and convert them to the Langeria index in addition to measuring the Langeria index.
該ランゲリア指数評価手段を排水施設入口近傍に設置する場合、評価値から排水のランゲリア指数を推定するとともに、得られたランゲリア指数からカルシウム系スケールの付着可能性を判定し、さらにそれを空気酸化手段へフィードバックすることができる。 When the Langeria index evaluation means is installed in the vicinity of the drainage facility entrance, the Langelier index of the wastewater is estimated from the evaluation value, the possibility of attachment of the calcium-based scale is determined from the obtained Langeria index, and the air oxidation means is further determined. Can provide feedback.
前記ランゲリア指数評価手段を排水施設出口近傍に設置する場合には、評価値から排水のランゲリア指数を推定するとともに、その値が所定範囲におさまるように、空気酸化手段へフィードバックする。 When the Langeria index evaluation means is installed in the vicinity of the drainage facility outlet, the drainage Langelia index is estimated from the evaluation value and fed back to the air oxidation means so that the value falls within a predetermined range.
本発明のカルシウム系スケール防止装置は、例えばダム堤体やグラウトから浸出するカルシウム分含有排水を、通廊を介して集め、放流するための排水ピットに設置することができる。 The calcium-based scale preventing apparatus of the present invention can be installed in a drainage pit for collecting and discharging calcium-containing wastewater leached from, for example, a dam bank or grout via a corridor.
本発明は、コンクリート構造体漏出水の排水施設のカルシウム系スケール防止方法であって、前記排水を磁気によって負に帯電させる工程と、前記排水帯電工程の前段または後段で該排水を空気酸化する工程とを備えたことを特徴とする、前記カルシウム系スケール防止方法もまた提供する。磁気処理と酸化処理の順番は問わないが、好ましくは磁気による負帯電処理を経てから酸化処理を行う。 The present invention is a calcium-based scale prevention method for drainage facilities of concrete structure leakage water, the step of negatively charging the wastewater by magnetism, and the step of air oxidizing the wastewater before or after the drainage charging step The calcium-based scale prevention method is also provided. The order of the magnetic treatment and the oxidation treatment is not limited, but the oxidation treatment is preferably performed after a negative charging treatment by magnetism.
前記排水帯電工程は、その外周に磁石を装着してなる木質系配水管に排水を通すことが好ましい。 In the drainage charging step, the drainage is preferably passed through a wooden water distribution pipe having a magnet attached to the outer periphery thereof.
前記排水を空気酸化させる工程は、該排水を少なくとも1段の木質系籠に落下させる工程および/または施設内排水を少なくとも1個のバブラーでバブリングする工程からなることが好ましい。本発明書において、バブリングは、エアレーションや曝気と同じ意味で使用する。また、空気酸化は、酸素富化された空気を含む意味で使用する。 Preferably, the step of oxidizing the wastewater by air comprises a step of dropping the wastewater into at least one stage of wood-based dredging and / or a step of bubbling the wastewater in the facility with at least one bubbler. In the present invention, bubbling is used in the same meaning as aeration or aeration. Air oxidation is used to include oxygen-enriched air.
前記バブラーから放出される気泡の上昇路を木枠で囲うことが好ましい。 It is preferable to enclose the rising path of the bubbles released from the bubbler with a wooden frame.
排水施設の入口および/または出口近傍に設けたランゲリア指数評価手段でランゲリア指数を評価し、該ランゲリア指数に応じて前記空気酸化工程における酸化の程度を調整することができる。 The Langeria index evaluation means provided in the vicinity of the entrance and / or exit of the drainage facility can be used to evaluate the Langeria index, and the degree of oxidation in the air oxidation process can be adjusted according to the Langeria index.
ランゲリア指数は、カルシウムの析出付着から腐食までの形態を予想することが可能である。好ましくは、前記排水ピット出口のランゲリア指数が0〜0.6の間に入るように、前記空気酸化工程における酸化の程度を調整する。式(1)のパラメータにもよるが、通常、pHが9.3を下回れば、ランゲリア指数もまた、0.6以下に低下する。該指数が0.6〜1.0の範囲にある場合、スケールの析出量は軽微である。ランゲリア指数が1.0以上であると、Ca酸化物が管壁に付着し、排水設備の維持管理に支障がでる。ランゲリア指数が0未満になると、カルシウムは析出しないものの、腐食性となって金属類の管壁を侵食する。よって、ランゲリア指数を0〜0.6に制御することは、金属製ポンプやVP管等をカルシウム系スケールの付着と腐食の両方から守る点で望ましい。 The Langeria index can predict the form from calcium deposition to corrosion. Preferably, the degree of oxidation in the air oxidation step is adjusted so that the Langeria index at the outlet of the drain pit is between 0 and 0.6. Although it depends on the parameter of the formula (1), generally, if the pH is lower than 9.3, the Langeria index also decreases to 0.6 or less. When the index is in the range of 0.6 to 1.0, the amount of precipitation on the scale is slight. When the Langelia index is 1.0 or more, Ca oxide adheres to the pipe wall, which hinders maintenance of drainage facilities. When the Langelia index is less than 0, calcium does not precipitate, but it becomes corrosive and corrodes the tube wall of metals. Therefore, controlling the Langeria index to 0 to 0.6 is desirable in terms of protecting the metal pump, the VP pipe, and the like from both adhesion and corrosion of the calcium-based scale.
従来のカルシウム系スケールの付着する箇所であるポンプやVP管は、電気的に負に帯電している。本発明装置の磁気帯電手段によって負に帯電した排水は、ポンプの内面やVP管の内面と反発し合い、排水中のカルシウム系析出物が付着し難くなる。本発明装置の空気酸化手段は、排水のpHを酸化側にもってゆき、これにより排水のスケール付着指標となるランゲリア指数をスケール発生の軽微な範囲におさめることが可能である。本発明装置は、上記二つの作用を同時に発現することによって、カルシウム系スケールの付着を着実に防止する。 A pump or VP pipe, which is a place where a conventional calcium-based scale adheres, is electrically negatively charged. The waste water negatively charged by the magnetic charging means of the device of the present invention repels the inner surface of the pump and the inner surface of the VP pipe, and the calcium-based precipitates in the waste water are difficult to adhere. The air oxidation means of the apparatus of the present invention can bring the pH of the wastewater to the oxidation side, and thereby the Langeria index, which is an indicator for the scale adhesion of the wastewater, can be kept within a slight range of scale generation. The device of the present invention steadily prevents the calcium-based scale from adhering by expressing the above two actions simultaneously.
排水設備内に空気酸化手段を単独に設置することによって、ランゲリア指数をカルシウム系スケールの発生しない範囲に持ってゆくためには、強力かつ大規模な空気酸化手段(例えばバブラー)が必要になる。一方、本発明の装置は、磁気帯電手段と空気酸化手段とを組み合わせることで、装置をコンパクトにすることが可能となり、設備費が安価になる。また、排水設備内の限られたスペースへ取り付けることも可能となる。 A powerful and large-scale air oxidation means (for example, a bubbler) is required to bring the Langeria index to a range where the calcium-based scale does not occur by installing the air oxidation means alone in the drainage facility. On the other hand, the apparatus of the present invention can be made compact by combining the magnetic charging means and the air oxidation means, and the equipment cost is reduced. It can also be installed in a limited space in the drainage facility.
本発明の装置を含む排水設備全体の維持管理は、機器設備に対する定期点検とその他、簡単なメンテナンスで済み、メンテナンス費が非常に安価である。 The maintenance management of the entire drainage facility including the apparatus of the present invention requires only periodic inspections for equipment and other simple maintenance, and the maintenance cost is very low.
特に、本発明の装置は、合理化施工方法で施工されたダム堤体、コンクリートグラウトを多量に施工した基礎地盤等のコンクリート構造体から漏出するカルシウム分に富んだ水を集めて、放流する排水設備において、排水ポンプやVP管にカルシウム系スケールが生成付着することを防止するのに最適である。 In particular, the apparatus of the present invention is a drainage facility that collects and discharges calcium-rich water leaking from a concrete structure such as a dam embankment constructed by a rationalized construction method, a foundation ground constructed with a large amount of concrete grout, etc. Is ideal for preventing calcium-based scales from forming and adhering to drainage pumps and VP pipes.
以下、本発明の実施の形態を添付の図面を用いて説明する。図1A〜Cは本発明の第一の実施態様に従うカルシウム系スケール防止装置100を示している。スケール防止装置100は、ダム堤体やグラウトからの漏出水を、通廊を介して集めて受ける排水ピット1内に設置される。排水ピット1は、従来のもの(図6)と同様に、排水ピット入口2、出口3、洪水時に稼働させる水中ポンプ4、排水を常時放流のために排水ピット出口3から延在するVP管5を備える。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. 1A-C show a calcium-based
本発明のカルシウム系スケール装置100は、排水ピット入口2の近傍に、その外周に磁石11を装着した木質系配水管12を下方に傾斜した状態で装着させている。磁石11は、木質系配水管12に金具により固定される。こうして磁石11の装着された配水管12は、通廊を介して集めた漏出水を磁気によって負に帯電させる手段として、本発明の装置の一部を構成する。
In the calcium-based
磁石11の作用を説明すると、磁石11によって、配水管12内に磁界が発生する。そして、この磁界を横切るように排水が通過すると、排水は電磁誘導の法則によって負に帯電する。負に帯電した排水は、カルシウム系スケールの付着しやすい場所である排水ポンプ4(ケーシング吸込口は電気的に負に帯電)や、VP管5(内面は電気的に負に帯電)とは、電気的に反発する。負の帯電は、およそ60分程度継続する。排水ピットの平均貯留時間は20分であるので、排水の負の帯電は、排水ピット入口2からVP管5を通過するまで維持される。
The operation of the
磁石11の磁束密度は、通常、1〜12kGでよく、好ましくは3〜6kGである。そのような磁束密度を有する磁石11として、図1Aでは、ネオジウム永久磁石を採用している。永久磁石の他の例には、アルニコ、フェライト、サマリウム・コバルトおよびネオジウム・フェライト・ボロンが挙げられる。永久磁石は、メンテナンス不要である点で有利である。
The magnetic flux density of the
永久磁石の設置方法は、二分割された永久磁石の一組を、異極同士が対抗するように組み、かつ組み合わせた磁石セットの間に木質配水管12を設置する。複数組の永久磁石を、隣接する組の対抗する面同士が異極となるように積層してもよい。
In the permanent magnet installation method, a pair of permanent magnets divided into two are assembled so that different poles face each other, and the wooden
本発明のカルシウム系スケール装置に使用する磁石11は、永久磁石以外に、ソレノイドコイル等の電磁石でもよい。
The
木質系配水管12は、磁石11による磁界を通過する際に負に帯電した排水の電気状態に影響を与えない点で有利である。木質の種類としては、竹(図1A、B)、木、チップ加工品等が挙げられる。特に竹が、配水管への加工性、強度、耐久性等の点で好適である。
The wooden
本発明のカルシウム系スケール装置100は、さらに、木質系配水管12の出口の直下、かつ、排水ピット1の貯水レベルよりも上方に、該配水管12から流下する排水を受ける木質格子網棚21を具備する(図1C)。
The calcium-based
この木質格子網棚21は、本発明の装置100の排水を空気酸化する手段として機能する。すなわち、排水が木質格子網棚に落下して木質格子棚網21と衝突する際に、位置エネルギーを利用した排水と大気との混合酸化が行われる。木質格子網棚は常設されるので、特に後述のバブラー停止時に効果を発揮する。
This wooden lattice
木質格子網棚21は、籠状(図1C)のものでも、網状のものでもよい。格子網棚の材質は、木質系配水管12と同じでよいが、格子網への加工性、強度、耐久性の点で竹が好ましい(よって図1では竹籠を使用している)。
The wooden lattice
木質格子網棚の孔径および数は、最大排水量に影響を与えない限り、特に制限がない。例えば、3〜5mm角の孔を100個以上設ける。 The hole diameter and number of the wooden lattice net shelf are not particularly limited as long as they do not affect the maximum amount of drainage. For example, 100 or more 3-5 mm square holes are provided.
木質格子網棚21は、通常、1〜10段、好ましくは2〜5段、特に好ましくは3〜4段に重ねる。段数を増やすことにより、排水との衝突、したがって酸化の機会を増やす。複数段の格子網棚21は、通常、ステンレス製枠体に載置される。
The wooden lattice
木質格子網棚21の近傍、かつ排水ピットの貯水レベルよりも下方には、第一バブラー31Aが設置されている。このバブラー31Aは、格子網棚21と同様に、本発明の装置10の排水を空気酸化する手段として機能する。
A
バブラーの形状は、特に制限がない。バブラーは、例えば図1に示すような、先端を封鎖した円筒の側面に複数の孔を一列に空けた散気管であり得る。散気管の孔径は、得られる気泡径が、好ましくは100〜1000ミクロン、特に好ましくは200〜300ミクロンになるように調整すればよい。 The shape of the bubbler is not particularly limited. The bubbler may be an air diffuser having a plurality of holes formed in a line on the side surface of a cylinder whose tip is sealed as shown in FIG. What is necessary is just to adjust the hole diameter of a diffuser tube so that the bubble diameter obtained may be set to 100-1000 microns, Especially preferably, it is 200-300 microns.
バブラー31Aの一端は、エア用配管32を通してポンプ、ブロワー、コンプレッサ、ボンベ等の空気供給源35に連結される。該供給源からは、空気または酸素富化空気が、定常的または間歇的に送られる。配管32の途中には、バルブ33が付設され、供給する空気の量を手動または自動で制御可能である。
One end of the
バブラー31Aの上方には、バブラーから放出される気泡の上昇路を囲むように木枠34Aが立設されている。この木枠34Aは、バブリングによる空気酸化の機会を確保して効果を高めるのに有効である。木枠の材質は、特に制限がないが、例えば桐(図1)が挙げられる。
Above the
図1Aの排水ピット出口3近傍には、第二のバブラー31Bとその上方に木枠34Bが設置されている。第二バブラー31Bの設置により、排水の空気酸化が確実に行われるようになる。
In the vicinity of the
第一バブラー31Aの上方に設置する木枠34Aおよび、第二バブラー31Bの上方に設置する木枠34Bは、ともに水中から浮上するのを防止するために、通常、金具、ボルト等(図示せず)で螺着される。また、木枠34A,Bの側面には上部から下方に向けて、排水を逃がす切り欠き(図示せず)を設けている。
The
本発明のカルシウム系スケール防止装置100の使用方法を、以下に説明する。まず、ダム提体やコンクリートグラウトから漏出するカルシウム分に富んだ漏出水を、図示しない通廊を介して排水ピット1の木質系配水管12に導く。
A method for using the calcium-based
該排水を、配水管12の外周に装着された磁石11が作る磁界を通過させる。排水は、磁界の大きさと排水の速度に応じて、負に帯電する。排水の帯電状態は、静電位を測定することによって知ることができる。
The drainage is passed through a magnetic field created by a
従来のカルシウム系スケールの付着する箇所である水中ポンプ4やVP管5は、電気的に負に帯電している。よって、負に帯電した排水は、排水ポンプ4の内面やVP管5の内面と反発し合い、排水中のカルシウム系析出物が水中ポンプ4やVP管5に付着し難くなる。
The
負に帯電した排水を、適宜の木質系配水管を介して、電気状態を維持したまま木質格子網棚21(図1では三段)へ落下させる。排水が木質格子網棚21に落下して衝突する際に、位置エネルギーを利用した排水と大気との混合による酸化が行われる。木質系格子網棚21による排水の空気酸化によって、排水のpHは低下する。排水のpHが下がると、ランゲリア指数も下がり、カルシウム系スケールが生成し難くなる。
The negatively charged waste water is dropped onto a wooden lattice net shelf 21 (three stages in FIG. 1) while maintaining an electrical state through an appropriate wooden distribution pipe. When the wastewater falls and collides with the wooden lattice
木質格子棚網21を通過した排水は、排水ピット1内に落下し、その後、第一バブラー31Aによるバブリングを受ける。排水の流路とバブリング域を木枠34Aで囲っているので、バブリングの期間が長期確保される。このバブリングによって、排水の空気酸化が一層促進される。排水の負の帯電と空気酸化によって、ピット内の水中ポンプ4にカルシウム系スケールが付着することが回避される。
The drainage that has passed through the wooden
上記排水は、排水ピット出口3近傍で、さらに第二のバブラー31Bによるバブリングを受ける。このバブリングによって、排水の空気酸化がより一層促進される。排水の負の帯電と一層の空気酸化によって、排水ピット出口3に接続されるVP管5にカルシウム系スケールが付着することが回避される。
The drainage is further bubbled by the second bubbler 31B in the vicinity of the
図2は、本発明の第二の実施態様に従うカルシウム系スケール防止装置200を示している。該スケール防止装置200は、図1の装置100の空気酸化手段として格子網棚21のみを用いる(すなわち、第一、第二バブラーが設置されない)点を除いて、実施態様1と同様の構成である。図2中、図1と同一の参照番号は、対応する機能を保持する。
FIG. 2 shows a calcium-based scale prevention device 200 according to a second embodiment of the present invention. The scale prevention apparatus 200 has the same configuration as that of the first embodiment except that only the
カルシウム系スケール防止装置200は、図1の装置よりも設備費およびメンテナンス費が軽減される。この実施態様は、コンクリートダムの建設から日数が経ち、コンクリート構造体からの漏出水が少量になった場合、コンクリート構造物の規模の小さい場合、漏出水中のカルシウム分が少ない場合等、カルシウム系スケールの問題が軽微のときに有用である。 The calcium-based scale prevention apparatus 200 is reduced in equipment cost and maintenance cost as compared with the apparatus of FIG. This embodiment is a calcium-based scale, such as when the number of days after the construction of a concrete dam and the amount of leaked water from the concrete structure is small, the scale of the concrete structure is small, or the amount of calcium in the leaked water is small. This is useful when the problem is minor.
図3は、本発明の第三の実施態様に従うカルシウム系スケール防止装置300である。防止装置300は、図1の装置100の第一バブラー31A、第二バブラー31Bのみを用いる(すなわち、木質系格子網棚21を用いない)点を除いて、第一の実施態様と同様の構成である。本装置もまた、カルシウム系スケールの付着問題が比較的軽微である場合に有用である。図3中、図1と同一の参照番号は、対応する機能を保持する。
FIG. 3 shows a calcium-based
図4は、本発明の第4の実施態様に従うカルシウム系スケール防止装置400を示す。スケール防止装置400は、第一の実施態様の装置100において、さらに排水ピット入口2の近傍にランゲリア指数評価手段41を設置している。ランゲリア指数評価手段41は、pH、水温、カルシウムイオン濃度、アルカリ度等からなるパラメータの少なくとも一種を測定して、ランゲリア指数を算定する手段である。状況によって一部のパラメータが安定している場合には、変動するパラメータのみを測定すればよい。
FIG. 4 shows a calcium-based
ランゲリア指数評価手段41は、排水ピット1に入る排水のランゲリア指数を算定し、さらに排水中からカルシウム系スケールが析出する程度を判定する。その判定から、ポンプやVP管へカルシウム系スケールの付着が予想される場合には、該手段は、バルブ33(例えば電磁弁)の開閉を指示して、第一および/または第二バブラー31の酸化能力を調整することができる。
The Langeria index evaluation means 41 calculates the Langeria index of the wastewater entering the
図5は、本発明の第五の実施態様に従うカルシウム系スケール防止装置500を示す。スケール防止装置500は、第一の実施態様の装置100において、さらに排水ピット出口3の近傍にランゲリア指数評価手段41を設置している。ランゲリア指数評価手段41は、排水ピットを出る排水のランゲリア指数を算定し、VP管へカルシウム系スケールが析出する程度を判定する。さらに、カルシウム系スケールの析出が予想される場合には、バルブ33(例えば電磁弁)に第一および/または第二バブラー31の酸化能力を調整して、ランゲリア指数が所定範囲、好ましくは0〜0.6におさまるように働きかける。
FIG. 5 shows a calcium-based scale prevention device 500 according to a fifth embodiment of the present invention. The scale prevention apparatus 500 is further provided with a Langeria index evaluation means 41 in the vicinity of the
以下、本発明を実施例と比較例に基づいてより詳細に説明する。以下の実施例は本発明を限定するものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail based on examples and comparative examples. The following examples do not limit the invention.
〔実施例1〕
表1の緒元を有するダム排水ピット1に、図1のカルシウム系スケール装置100を設置した。装置100の諸元を表2に示す。
[Example 1]
1 is installed in a
本発明のスケール防止装置100を通した後の排水の物性値を表3に示す。磁石を通過した排水の静電位を測定したところ、-250〜-350mVの値を得た。排水中のCaと、排水ポンプ、VP管等の排水設備とは、互い電気的に反発して、Caが付着しにくい水質となった。また、排水のpHは、処理前の9.99−9.97から第一バブラー後9.54、第二バブラー後で9.32へ低下した。pHの低下に応じて、ランゲリア指数(pH、温度、カルシウムイオン濃度から計算)が1.2から0.5へ低下した。VP管の内面観察を行ったところ、90日経過しても、カルシウム系スケールは付着していなかった。
Table 3 shows the physical property values of the waste water after passing through the
〔比較例1〕
図6に示す従来の排水ピットのカルシウム系スケール付着状況を調査した。排水ピットの緒元は、実施例1と同様である。評価結果を表3に示す。排水ピットにダムの漏出水を貯留および排水したところ、30日後には、VP管内面にスケールが視認された。その後、スケール付着は、わずかずつではあるが徐々に進行した。
[Comparative Example 1]
The state of adhesion of calcium-based scale in the conventional drainage pit shown in FIG. 6 was investigated. The specifications of the drain pit are the same as those in the first embodiment. The evaluation results are shown in Table 3. When the leaked water of the dam was stored and drained in the drain pit, a scale was visually recognized on the inner surface of the VP pipe after 30 days. Thereafter, the scale adhesion gradually progressed little by little.
スケールの成分分析(島津製作所製EPMA-1600によるEPMA分析)を行ったところ、コンクリートセメントの成分であるCa分が重量比で10%程度含まれていた。付着物中にO、C分が多いことから、Ca分は、CaCO3の形態で存在すると推定された。 When the component analysis of the scale (EPMA analysis by EPMA-1600 manufactured by Shimadzu Corporation) was performed, about 10% by weight of Ca which is a component of the concrete cement was included. Since there are many O and C contents in the deposit, it was estimated that the Ca contents existed in the form of CaCO 3 .
〔比較例2〕
図6に示す従来の排水ピットに、実施例1と同じ磁石のみを設置した。その結果を表3に示す。排水の静電位が負に下がったために、ポンプやVP管にカルシウム系スケールが付着し難くなったものの、30日運転でカルシウム系スケールの付着が進行した。
[Comparative Example 2]
Only the same magnet as in Example 1 was installed in the conventional drainage pit shown in FIG. The results are shown in Table 3. Although the electrostatic scale of the waste water decreased negatively, it became difficult for the calcium-based scale to adhere to the pump and the VP pipe, but the calcium-based scale adhered to the 30-day operation.
2)第2バブラー後のpH
2) pH after the second bubbler
本発明のカルシウム系スケール防止装置は、合理化施工(RCD工法、ELCM工法)で施工されたコンクリートダム又は基礎地盤改良のためコンクリートグラウトを多量に施工したコンクリートダムにおける、排水設備内へのカルシウム付着防止に最適である。さらに、本発明のカルシウム系スケール防止装置は、ダム以外のコンクリート構造物、例えばトンネルにおけるカルシウム分含有漏出水の排水対策にも有用である。 The calcium-based scale prevention device of the present invention prevents calcium from adhering to drainage facilities in concrete dams constructed by rational construction (RCD method, ELCM method) or in concrete dams constructed with a large amount of concrete grout to improve the foundation ground. Ideal for. Furthermore, the calcium-based scale preventing apparatus of the present invention is also useful for drainage countermeasures for calcium-containing leaked water in concrete structures other than dams, such as tunnels.
1 排水ピット
2 排水ピット入口
3 排水ピット出口
4 排水ポンプ(洪水時稼働用)
5 VP管(常時排水用)
11 永久磁石
12 木質配水管
21 木質格子網棚
31A バブラー
31B バブラー
32 エア用配管
33 バルブ
34A 木枠
34B 木枠
35 ブロワー
41 ランゲリア指数評価手段
1
5 VP pipe (for regular drainage)
DESCRIPTION OF
Claims (13)
前記排水を磁気によって負に帯電させる手段と、
前記帯電手段の前段または後段に位置する該排水を空気酸化する手段と
を備えたことを特徴とする、前記カルシウム系スケール防止装置。 A calcium-based scale prevention device installed in a drainage facility for concrete structure leakage water,
Means for negatively charging the waste water by magnetism;
The calcium-based scale preventing apparatus, comprising: means for oxidizing the waste water located upstream or downstream of the charging means with air.
前記排水を磁気によって負に帯電させる工程と、
前記排水帯電工程の前段または後段で該排水を空気酸化する工程と
を備えたことを特徴とする、前記カルシウム系スケール防止方法。 A method for preventing a calcium-based scale in a drainage facility for concrete structure leakage water,
A step of negatively charging the waste water with magnetism;
The calcium-based scale prevention method comprising: a step of air-oxidizing the waste water before or after the waste water charging step.
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