JP2019195794A

JP2019195794A - ｐＨ中和処理装置およびｐＨ中和処理方法

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Publication number: JP2019195794A
Application number: JP2018092331A
Authority: JP
Inventors: 佳央樋本; Yoshihisa Himoto; 伊達　浩嗣; Koji Date; 浩嗣伊達; 裕介坂; Yusuke Saka
Original assignee: KINKI KISO KOJI KK; ASE Japan Co Ltd
Current assignee: KINKI KISO KOJI KK; ASE Japan Co Ltd
Priority date: 2018-05-11
Filing date: 2018-05-11
Publication date: 2019-11-14
Anticipated expiration: 2038-05-11
Also published as: JP7220863B2

Abstract

【課題】小型で効率的なｐＨ中和処理が可能なｐＨ中和処理装置およびｐＨ中和処理方法の提供。【解決手段】ｐＨ中和剤槽２０と、ｐＨ中和処理水槽３０と、原水供給通路１３Ｌと、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌと、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌから供給されたｐＨ中和剤をｐＨ中和処理水槽３０から取り出したｐＨ中和処理水と混合することにより希釈してｐＨ中和処理水槽３０に供給するｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌと、原水のｐＨおよび流量から原水のｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤の流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給する１次機構ならびにｐＨ中和処理水のｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水のさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤の流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給する２次機構を有するｐＨ中和剤供給制御装置５０と、を備え、ｐＨ中和剤供給通路２３ＬはｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌに接続しているｐＨ中和処理装置１。【選択図】図１

Description

本発明は、ｐＨ中和処理装置およびｐＨ中和処理方法に関する。

高濃度の酸またはアルカリ（塩基）の排水をｐＨ中和処理、たとえば、建設現場などにおける高濃度アルカリ排水のｐＨ中和処理においては、排水の原水のｐＨおよび流量が大きく変動し、また、排水の原水中に含まれるコンクリート粒子からのアルカリ分の溶出があるため、従来のｐＨ中和処理におけるｐＨ調整は、１段階で行うことが困難であることから、以下の２段階で行われている。すなわち、第１段階において硫酸などを用いてｐＨを１１程度に調整し、第２段階において炭酸ガスを用いてｐＨを５．８〜８．６（河川に放流する場合）または５．０〜９．０（下水に放流する場合）の中性領域に調整している。このため、従来のｐＨ中和処理においては、ｐＨ中和処理後の放流水のｐＨ変動を抑制確実なｐＨ中和を行うのに、大型の処理装置が必要である。

特開２００８−１９４６５７号公報（特許文献１）は、小さな水槽で短時間に高アルカリ排水を効率よく中和することを目的として、下部で連通するように仕切壁で仕切られ、第１・第２処理水槽となる高アルカリ処理用水槽と、高アルカリ処理用水槽の第１処理水槽に高アルカリ排水を供給する高アルカリ排水供給装置と、高アルカリ処理用水槽の第２処理水槽から第１処理水槽への高アルカリ排水を循環させる高アルカリ排水循環通路と、高アルカリ排水循環通路に介装された高アルカリ排水に塩酸や硫酸を混合して第１の中和をする第１のラインミキサーと、高アルカリ処理用水槽の第２処理水槽と上部で連通し、下部で連通するように仕切壁で仕切られ、第１・第２処理水槽となる炭酸ガス処理用水槽と、炭酸ガス処理用水槽の第２処理水槽から第１処理水槽へ炭酸ガス処理を行う第１の中和処理された排水を循環させる炭酸ガス処理排水循環通路と、炭酸ガス処理排水循環通路に介装された第１の中和処理された排水に炭酸ガスを混合して中和を完了させる第２のラインミキサーと、炭酸ガス処理用水槽の第２処理水槽より外部へ処理された排水を排出する排出装置とからなるｐＨ中和処理装置を開示する。

特開２００８−１９４６５７号公報

特開２００８−１９４６５７号公報（特許文献１）に開示のｐＨ中和処理装置は、ｐＨ中和処理のための水槽の構造を工夫することにより水槽の小型化を図ることを目的とするが、ｐＨ中和処理に際して強酸である塩酸や硫酸と過剰に剤投入をしても問題の少ない弱酸である炭酸ガスとの２種類のｐＨ中和剤を用いること、および、強酸を用いる高アルカリ処理用水槽と弱酸を用いる炭酸ガス処理用水槽と（すなわち２つの水槽）を含むことから、ｐＨ中和処理時間の短縮化が難しいため、ｐＨ処理装置の小型化が難しいという問題点がある。

そこで、上記の問題点を解決するため、小型の装置で確実なｐＨ中和処理が可能なｐＨ中和処理装置およびｐＨ中和処理方法を提供することを目的とする。

本発明のある態様にかかるｐＨ中和処理装置は、ｐＨ中和剤を収容するためのｐＨ中和剤槽と、原水をｐＨ中和処理するとともにそれにより得られるｐＨ中和処理水を収容するためのｐＨ中和処理水槽と、原水をｐＨ中和処理水槽に供給する原水供給通路と、ｐＨ中和剤槽からｐＨ中和剤を供給するｐＨ中和剤供給通路と、ｐＨ中和剤供給通路から供給されたｐＨ中和剤をｐＨ中和処理水槽から取り出したｐＨ中和処理水と混合することにより希釈してｐＨ中和処理水槽に供給するｐＨ中和剤希釈通路と、原水のｐＨおよび流量から原水のｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤の流量を演算してｐＨ中和処理水槽に供給する１次機構ならびにｐＨ中和処理水のｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水のさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤の流量を演算してｐＨ中和処理水槽に供給する２次機構を有するｐＨ中和剤供給制御装置と、を備え、ｐＨ中和剤供給通路はｐＨ中和剤希釈通路に接続している。本態様のｐＨ中和処理装置は、上記１次機構および２次機構を有するｐＨ中和剤供給制御装置を備え、ｐＨ中和剤供給通路がｐＨ中和剤希釈通路に接続していることから、ｐＨ中和剤供給通路から供給されたｐＨ中和剤がｐＨ中和剤希釈通路においてｐＨ中和処理水槽から取り出したｐＨ中和処理水と混合されることにより希釈されてｐＨ中和処理水槽に供給されるため、小型の装置で確実なｐＨ中和処理が可能である。

本態様のｐＨ中和処理装置において、ｐＨ中和剤供給制御装置は、ｐＨ中和剤の最大の流量に対して０．００１倍以下の流量の割合で段階的に流量制御ができる。かかるｐＨ中和処理装置は、ｐＨ中和剤の精密な流量制御ができるため、小型の装置でより確実なｐＨ中和処理が可能である。

本態様のｐＨ中和処理装置において、原水を収容するための原水槽と、ｐＨ中和処理水槽から流出するｐＨ中和処理水を放流水として収容するための放流水槽と、をさらに備えることができる。かかるｐＨ中和処理装置は、上記原水槽、放流水槽および放流水還流通路を備えているため、小型の装置でより確実なｐＨ中和処理が可能である。

本発明の別の態様にかかるｐＨ中和処理方法は、上記態様のｐＨ中和処理装置を用いる原水のｐＨ中和処理方法であって、ｐＨ中和剤をｐＨ中和剤供給通路およびｐＨ中和剤希釈通路を通じてｐＨ中和処理水槽に供給する際に、ｐＨ中和剤供給制御装置を用いて、原水のｐＨおよび流量から原水のｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤の流量を演算してｐＨ中和処理水槽に供給することにより原水のｐＨ中和処理を行う１次ｐＨ中和処理工程と、ｐＨ中和剤供給制御装置を用いて、ｐＨ中和処理水のｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水のさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤の流量を演算してｐＨ中和処理水槽に供給することによりｐＨ中和処理水のさらなるｐＨ中和処理を行う２次ｐＨ中和処理工程と、を備える。本態様のｐＨ中和処理方法は、ｐＨ中和剤をｐＨ中和剤供給通路およびｐＨ中和剤希釈通路を通じてｐＨ中和処理水槽に供給する際に、上記１次ｐＨ中和処理工程および２次ｐＨ中和処理工程を備えるため、小型のｐＨ中和処理装置を用いて確実なｐＨ中和処理が可能である。

上記によれば、小型の装置で確実なｐＨ中和処理が可能なｐＨ中和処理装置およびｐＨ中和処理方法を提供することができる。

図１は、本発明のある態様にかかるｐＨ中和処理装置の一例を示す概略説明図である。図２は、本発明のある態様にかかるｐＨ中和処理装置を用いたｐＨ中和処理における原水、ｐＨ中和処理水および放流水のｐＨの変動の一例を示すグラフである。図３は、本発明のある態様にかかるｐＨ中和処理装置を用いたｐＨ中和処理における原水および放流水の流量の変動の一例を示すグラフである。

＜実施形態１：ｐＨ中和処理装置＞
図１を参照して、本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、ｐＨ中和剤２０Ｗを収容するためのｐＨ中和剤槽２０と、原水１０ＷをｐＨ中和処理するとともにそれにより得られるｐＨ中和処理水３０Ｗを収容するためのｐＨ中和処理水槽３０と、原水１０ＷをｐＨ中和処理水槽３０に供給する原水供給通路１３Ｌと、ｐＨ中和剤槽２０からｐＨ中和剤２０Ｗを供給するｐＨ中和剤供給通路２３Ｌと、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌから供給されたｐＨ中和剤２０ＷをｐＨ中和処理水槽３０から取り出したｐＨ中和処理水３０Ｗと混合することにより希釈してｐＨ中和処理水槽３０に供給するｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌと、原水１０ＷのｐＨおよび流量から原水１０ＷのｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給する１次機構ならびにｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給する２次機構を有するｐＨ中和剤供給制御装置５０と、を備え、ｐＨ中和剤供給通路２３ＬはｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌに接続している。

本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、上記１次機構および２次機構を有するｐＨ中和剤供給制御装置５０を備え、ｐＨ中和剤供給通路２３ＬがｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌに接続していることから、ｐＨ中和剤供給通路から供給されたｐＨ中和剤がｐＨ中和剤希釈通路においてｐＨ中和処理水槽から取り出したｐＨ中和処理水と混合されることにより希釈されてｐＨ中和処理水槽に供給されるため、ｐＨ中和処理に要する時間（ｐＨ中和処理時間ともいう、以下同じ）が短縮されて、小型の装置で確実なｐＨ中和処理が可能である。詳しくは、以下のとおりである。

本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、ｐＨ中和剤供給制御装置５０の１次機構によって、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨの測定を持つことなく、ｐＨ中和処理水槽３０への原水１０ＷのｐＨおよび流量から原水１０ＷのｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することにより、原水１０ＷのｐＨおよび水量の変動にかかわらず、迅速かつほぼ確実に原水１０ＷのｐＨ中和処理（１次ＰＨ中和処理または粗ｐＨ中和処理ともいう。以下同じ。）をすることができ、ｐＨ中和のために必要なｐＨ中和処理水槽３０内におけるｐＨ中和処理水の滞留時間を短くすることができ、ｐＨ中和処理水槽３０を小さくすることができる。ここで、原水１０ＷのｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量とは、原水のｐＨを所望の中性領域（たとえば、河川放流の場合にはｐＨが５．８以上８．６以下、下水放流の場合はｐＨが５．０以上９．０以下）とするのに必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量をいう。

また、本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、ｐＨ中和剤供給制御装置５０の２次機構によって、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することにより、確実にｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理（２次ｐＨ中和処理または精密ｐＨ中和処理ともいう。以下同じ。）をすることができ、ｐＨ中和処理水３０Ｗの精密で確実なｐＨ中和処理ができる。ここで、ｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量とは、ｐＨ中和処理水のｐＨを所望の中性領域（たとえば、河川放流の場合にはｐＨが５．８以上８．６以下、下水放流の場合はｐＨが５．０以上９．０以下）とするのに必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量をいう。なお、ｐＨ中和処理水３０Ｗの水量とは、ｐＨ中和処理水槽３０内およびｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌ内に存在するｐＨ中和処理水３０Ｗの水量をいう。

また、本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、ｐＨ中和剤供給通路２３ＬがｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌに接続しているため、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌを通るｐＨ中和剤２０ＷがｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを通るｐＨ中和処理水３０Ｗと混合して、ｐＨ中和処理水３０Ｗ内に残存する不溶成分を溶解することができる。たとえば、ｐＨ中和剤である硫酸水溶液を用いて、原水であるコンクリート粒子を含むアルカリ水溶液のｐＨ中和処理を行う場合は、ｐＨ中和剤（硫酸水溶液）により原水（コンクリート粒子を含むアルカリ水溶液）内に残存する不溶成分（コンクリート粒子）を溶解することができる。これにより、不溶成分からの流出成分（アルカリ成分）によるｐＨ中和処理水のｐＨ変動を抑制することができ、安定した確実なｐＨ中和処理ができる。また、本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、ｐＨ中和剤供給通路２３ＬがｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌに接続しているため、ｐＨ中和剤２０ＷはｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌ内のｐＨ中和処理水によってｐＨ中和剤の濃度が希釈されて、ｐＨ中和処理水槽３０内のｐＨ中和処理水３０Ｗに供給される。このため、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨ中和反応の効率が高くなりｐＨ中和処理時間が短縮されるため、ｐＨ中和処理水槽３０内のｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨの変動が抑制され、安定した確実なｐＨ中和処理ができる。

また、本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、従来のｐＨ中和処理装置において必要とした２種類の中和剤（硫酸などの強酸と炭酸ガスなどの弱酸）を必要とせず、１種類の中和剤（硫酸などの強酸）のみを用いてｐＨ中和処理ができるため、ｐＨ中和処理水槽を従来の少なくとも２槽から１槽に削減することが可能となり、装置の小型化を図ることができる。また、弱酸である炭酸ガスなどのｐＨ中和剤を使用しないことにより処理コストを低減できる。

本実施形態のｐＨ中和処理装置１において、ｐＨ中和剤供給制御装置５０は、ｐＨ中和剤２０Ｗの最大の流量に対して０．００１倍以下の流量の割合で段階的に流量制御ができることが好ましい。かかるｐＨ中和処理装置１は、ｐＨ中和剤２０Ｗの精密な流量制御ができるため、小型の装置でより精密で確実なｐＨ中和処理が可能である。詳しくは、本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、ｐＨ中和剤供給制御装置５０がｐＨ中和剤２０Ｗの最大の流量に対して、好ましくは０．００１倍以下の流量の割合、より好ましくは０．０００１倍以下の流量の割合で段階的に流量制御することにより、小型のｐＨ中和処理水槽３０で、原水１０ＷのｐＨおよび流量ならびにｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨの変動に対して、より精密で確実なｐＨ中和調整ができる。また、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨの変動を抑制する観点から、ｐＨ中和剤２０Ｗの供給流量の脈動は、その時の供給流量に対して、２５％以下が好ましく、１０％以下がより好ましい。

本実施形態のｐＨ中和処理装置１において、原水１０Ｗを収容するための原水槽１０と、ｐＨ中和処理水槽３０から流出するｐＨ中和処理水３０Ｗを放流水４０Ｗとして収容するための放流水槽４０と、をさらに備えることができる。かかるｐＨ中和処理装置１は、上記原水槽１０および放流水槽４０をさらに備えているため、小型の装置でより確実なｐＨ中和処理が可能である。詳しくは、かかるｐＨ中和処理装置１は、原水槽１０に原水１０Ｗを少なくとも一時的に収容することにより、ｐＨ中和処理水槽３０への原水１０Ｗの流量の変動を抑制することができるため、小型のｐＨ中和処理水槽でより確実なｐＨ中和調整ができる。また、かかるｐＨ中和処理装置１は、放流水槽４０にｐＨ中和処理完了後のｐＨ中和処理水３０Ｗを放流水４０Ｗとして少なくとも一時的に収容することにより、放流水４０ＷのｐＨおよび流量の変動を抑制することができるため、小型のｐＨ中和処理装置でより安定なｐＨ中和調整ができる。

本実施形態のｐＨ中和処理装置１において、上記の原水槽１０および放流水槽４０に加えて、さらに放流水４０Ｗを放流水槽４０から取り出して原水槽１０に戻す放流水還流通路４１Ｌと、をさらに備えることができる。かかるｐＨ中和処理装置１は、上記の原水槽１０および放流水槽４０に加えて、さらに放流水還流通路４１Ｌを備えているため、小型の装置でさらに確実なｐＨ中和処理が可能である。詳しくは、かかるｐＨ中和処理装置１は、放流水４０ＷのｐＨが放水基準の中性領域の範囲外である場合などに、放流水還流通路４１Ｌを用いて放流水４０Ｗを放流水槽４０から取り出して原水槽１０に戻すことができるため、小型のｐＨ中和処理装置でより確実なｐＨ中和調整ができる。

図１を参照して、本実施形態のｐＨ中和処理装置１をより具体的に説明する。本実施形態のｐＨ中和処理装置１は、上記のようにｐＨ中和剤槽２０と、ｐＨ中和処理水槽３０と、原水供給通路１３Ｌと、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌと、ｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌと、ｐＨ中和剤供給制御装置５０と、好ましくは原水槽１０と、好ましくは放流水槽４０と、好ましくは放流水還流通路４１Ｌとを備え、ｐＨ中和剤供給通路２３ＬはｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌに接続している。

（原水槽）
原水槽１０は、原水１０Ｗを収容する。原水槽１０は、原水１０ＷのｐＨを測定するための原水ｐＨ計１０ｐｈ、原水１０Ｗの量を検知するための原水レベルスイッチ１０ｃ、ならびに原水１０Ｗを原水供給通路１３Ｌを経由してｐＨ中和処理水槽３０に供給するための原水供給ポンプ１３ｐを備えることが好適である。

（ｐＨ中和剤槽）
ｐＨ中和剤槽２０は、ｐＨ中和剤２０Ｗを収容する。ｐＨ中和剤槽２０は、ｐＨ中和剤２０Ｗの量を検出するためのｐＨ中和剤レベルスイッチ２０ｃ、ならびにｐＨ中和剤２０ＷをｐＨ中和剤供給通路２３ＬおよびｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを経由してｐＨ中和処理水槽３０に供給するためのｐＨ中和剤供給ポンプ２３ｐを備えることが好適である。

（ｐＨ中和処理水槽）
ｐＨ中和処理水槽３０は、原水１０Ｗを中和処理するとともにそれにより得られるｐＨ中和処理水３０Ｗを収容する。ｐＨ中和処理水槽３０は、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨを測定するためのｐＨ中和処理水ｐＨ計３０ｐｈ、ｐＨ中和処理水３０Ｗを撹拌するための攪拌機３０ｍ、ならびにｐＨ中和処理水３０ＷをｐＨ中和処理水槽３０からｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを経由してｐＨ中和処理水槽３０に循環させるためのｐＨ中和処理水循環ポンプ３３ｐを備えることが好適である。攪拌機３０ｍは、ｐＨ中和処理水槽３０内のｐＨ中和処理水３０Ｗを撹拌することによりそのｐＨを均一化できるものであれば特に制限はなく、プロペラ攪拌、ポンプ循環撹拌、超音波撹拌などが挙げられる。

（原水供給通路）
原水供給通路１３Ｌは、原水１０ＷをｐＨ中和処理水槽３０に供給するための通路である。原水供給通路１３Ｌは、原水１０Ｗの流量を測定するための原水流量計１３ｆ、ならびに通路の開閉および流量調節のためのバルブを備えることが好適である。

（ｐＨ中和剤供給通路）
ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌは、ｐＨ中和剤２０ＷをｐＨ中和剤槽２０からｐＨ中和処理水槽３０に供給するための通路である。ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌは、後述するｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌに接続している。ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌは、ｐＨ中和剤２０Ｗの逆流を防止するための逆止弁を備えることが好適である。

（ｐＨ中和剤希釈通路）
ｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌは、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌから供給されたｐＨ中和剤２０ＷをｐＨ中和処理水槽３０から取り出したｐＨ中和処理水３０Ｗと混合することにより希釈してｐＨ中和処理水槽３０に供給する通路である。そのために、ｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌは、その始端および終端がｐＨ中和処理水槽３０に接続し、かつ、その中間部がｐＨ中和剤供給通路２３Ｌに接続していることが好ましい。すなわち、ｐＨ中和処理水槽３０からから取り出したｐＨ中和処理水３０Ｗに、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌから供給されたｐＨ中和剤２０Ｗを混合することによりｐＨ中和剤２０Ｗを希釈して、希釈されたｐＨ中和剤２０Ｗを含むｐＨ中和処理水３０ＷをｐＨ中和処理水槽３０に戻すことにより、ｐＨ中和処理水３０Ｗを循環させながらｐＨ中和剤２０Ｗを希釈してｐＨ中和処理水槽３０に供給することができる。ｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌは、その通路を循環するｐＨ中和処理水３０ＷとｐＨ中和剤供給通路２３Ｌから流入するｐＨ中和剤２０Ｗとを混合するための混合容器３３ｍ、ならびに通路の開閉および流量調節のためのバルブを備えることが好適である。ここで、ｐＨ中和剤供給通路２３ＬからｐＨ中和剤希釈通路３３ＬへのｐＨ中和剤２０Ｗの流入により、ｐＨ中和剤２０ＷとｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを循環するｐＨ中和処理水３０Ｗとの混合が可能であるが、両者の混合性を高める観点から、混合容器３３ｍは、たとえば、仕切壁、攪拌機、混合機などを備えていてもよい。

（ｐＨ中和剤供給制御装置）
ｐＨ中和剤供給制御装置５０は、原水１０ＷのｐＨおよび流量から原水１０ＷのｐＨ中和処理（１次ｐＨ中和処理または粗ｐＨ中和処理）に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給する１次機構ならびにｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理（２次ｐＨ中和処理または精密ｐＨ中和処理）に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給する２次機構を有する。ｐＨ中和剤供給制御装置５０は、上記の１次機構によって、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨの測定を持つことなく、ｐＨ中和処理水槽３０への原水１０ＷのｐＨおよび流量から原水１０ＷのｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することにより、原水１０ＷのｐＨ値の大小および水量の変動にかかわらず、迅速かつほぼ確実に原水１０ＷのｐＨ中和処理をすることができ、ｐＨ中和のために必要なｐＨ中和処理水槽３０内におけるｐＨ中和処理水３０Ｗの滞留時間を短くすることができ、ｐＨ中和処理水槽３０を小さくすることができる。また、ｐＨ中和剤供給制御装置５０は、上記の２次機構によって、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することにより、確実にｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理をすることができ、ｐＨ中和処理水３０Ｗの精密で確実なｐＨ中和処理ができる。

（放流水槽）
放流水槽４０は、ｐＨ中和処理水槽３０から流出するｐＨ中和処理水３０Ｗを放流水４０Ｗとして収容する。放流水槽４０は、放流水４０ＷのｐＨを測定するための放流水ｐＨ計４０ｐｈ、放流水４０Ｗの量を検知するための放流水レベルスイッチ４０ｃ、ならびに放流水４０Ｗを後述する放流水還流通路４１Ｌを経由して原水槽１０に還流する放流水還流ポンプ４１ｐを備えることが好適である。また、放流水４０Ｗを放流水槽４０から自然放流する場合は、放流水槽４０は自然放流水通路４４Ｌを備え、自然放流水通路４４Ｌは自然放流水流量計４４ｆを備えることが好適である。また、放流水４０Ｗを放流水槽４０から強制放流（たとえば放流水槽４０より標高が高い場所に強制的に放流）する場合は、放流水４０Ｗを強制放流するための強制放流ポンプ４５ｐおよび強制放流水通路４５Ｌを備え、強制放流水通路４５Ｌは強制放流水流量計４５ｆを備えることが好適である。

（放流水還流通路）
放流水還流通路４１Ｌは、放流水４０Ｗを放流水槽４０から取り出して原水槽１０に戻すことにより還流するための通路である。放流水還流通路４１Ｌは、通路の開閉および流量調節のためのバルブを備えることが好適である。

＜実施形態２：ｐＨ中和処理方法＞
図１を参照して、本実施形態のｐＨ中和処理方法は、実施形態１のｐＨ中和処理装置１を用いる原水１０ＷのｐＨ中和処理方法であって、ｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを循環するｐＨ中和処理水３０Ｗに、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌを通じてｐＨ中和剤２０Ｗを供給する際に、ｐＨ中和剤供給制御装置５０を用いて、原水１０ＷのｐＨおよび流量から原水１０ＷのｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することにより原水１０ＷのｐＨ中和処理を行う１次ｐＨ中和処理工程と、ｐＨ中和剤供給制御装置５０を用いて、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することによりｐＨ中和処理水のさらなるｐＨ中和処理を行う２次ｐＨ中和処理工程と、を備える。

本実施形態のｐＨ中和処理方法は、ｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを循環するｐＨ中和処理水３０Ｗに、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌを通じてｐＨ中和剤２０Ｗを供給する際に、ｐＨ中和剤をｐＨ中和処理水に混合して希釈することにより撹拌効率を上げて中和反応時間を短縮するとともに、上記１次ｐＨ中和処理工程および２次ｐＨ中和処理工程を備えるため、小型のｐＨ中和処理装置を用いて確実なｐＨ中和処理が可能である。詳しくは、以下のとおりである。

本実施形態のｐＨ中和処理方法は、ｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを循環するｐＨ中和処理水３０Ｗに、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌを通じてｐＨ中和剤２０Ｗを供給することから、ｐＨ中和剤２０ＷがｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを通るｐＨ中和処理水３０Ｗ（たとえばコンクリート粒子を含むアルカリ水溶液のｐＨ中和処理水）と混合して、ｐＨ中和処理水３０Ｗ内に残存する難溶解成分（たとえばコンクリート粒子）を溶解することができるため、難溶解成分からの流出成分（たとえばアルカリ成分）によるｐＨ中和処理水のｐＨ変動を抑制することができ、安定した確実なｐＨ中和処理ができる。また、ｐＨ中和剤２０ＷはｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌ内のｐＨ中和処理水３０ＷによってｐＨ中和剤２０Ｗの濃度が希釈されて、ｐＨ中和処理水槽３０内のｐＨ中和処理水３０Ｗに大量供給されるため、ｐＨ中和処理水槽３０内のｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨ中和反応の速度が高くなり、中和の際のｐＨの変動が抑制され、安定した確実なｐＨ中和処理ができる。

本実施形態のｐＨ中和処理方法は、１次ｐＨ中和処理工程において、原水１０ＷのｐＨおよび流量から原水１０ＷのｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することにより原水１０ＷのｐＨ中和処理（１次ｐＨ中和処理または粗ｐＨ中和処理）を行うため、原水１０ＷのｐＨおよび水量の変動にかかわらず、迅速にかつほぼ確実に原水１０ＷのｐＨ中和処理（１次ｐＨ中和処理または粗ｐＨ中和処理）をすることができ、ｐＨ中和のために必要なｐＨ中和処理水槽３０内におけるｐＨ中和処理水の滞留時間を短くすることができ、ｐＨ中和処理水槽３０を小さくすることができる。ここで、原水１０ＷのｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量とは、原水のｐＨを所望の中性領域（たとえば、河川放流の場合にはｐＨが５．８以上８．６以下、下水放流の場合はｐＨが５．０以上９．０以下）とするのに必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量をいう。

本実施形態のｐＨ中和処理方法は、２次ｐＨ中和処理工程において、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することによりｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理（２次ｐＨ中和処理または精密ｐＨ中和処理とこいう。以下同じ。）を行うため、確実にｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理をすることができ、ｐＨ中和処理水３０Ｗの精密で確実なｐＨ中和ができる。ここで、ｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量とは、ｐＨ中和処理水のｐＨを所望の中性領域（たとえば、河川放流の場合にはｐＨが５．８以上８．６以下、下水放流の場合はｐＨが５．０以上９．０以下）とするのに必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量をいう。なお、ｐＨ中和処理水３０Ｗの水量とは、ｐＨ中和処理水槽３０内およびｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌ内に存在するｐＨ中和処理水３０Ｗの水量をいう。

本実施形態のｐＨ中和処理方法において、１次ｐＨ中和処理工程および２次ｐＨ中和処理工程は、確実で安定した精密なｐＨ中和調整をする観点から、連続的にまたは間欠（歇）的に繰り返し行うことが好ましい。たとえば、所定時間毎に１次ｐＨ中和処理工程と２次ｐＨ中和処理工程とを繰り返し行うことが好ましい。

本実施形態のｐＨ中和処理方法において用いられる実施形態１のｐＨ中和処理装置は、上述のように、ｐＨ中和剤供給制御装置５０がｐＨ中和剤２０Ｗの最大の流量に対して０．００１倍以下の流量の割合で段階的に流量制御ができることが好ましく、原水１０Ｗを収容するための原水槽１０と、ｐＨ中和処理水槽３０から流出するｐＨ中和処理水３０Ｗを放流水４０Ｗとして収容するための放流水槽４０と、放流水４０Ｗを放流水槽４０から取り出して原水槽１０に戻す放流水還流通路４１Ｌと、をさらに備えることが好ましい。

図１を参照して、本実施形態のｐＨ中和処理方法をより具体的に説明する。図１に示す実施形態１のｐＨ中和処理装置１を用いて、たとえば、原水１０Ｗであるコンクリート粒子を含むアルカリ水溶液をｐＨ中和剤である硫酸水溶液によりｐＨ中和処理をする。

原水供給ポンプを１３ｐを用いて原水槽１０から原水１０ＷをｐＨ中和処理水槽３０に供給する。ｐＨ中和剤供給制御装置５０を用いて、原水１０ＷのｐＨおよび流量から原水１０ＷのｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することにより原水１０ＷのｐＨ中和処理を行う（１次ｐＨ中和処理工程）。また、ｐＨ中和剤供給制御装置５０を用いて、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨおよび水量に基づいてｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理に必要なｐＨ中和剤２０Ｗの流量を演算してｐＨ中和処理水槽３０に供給することによりｐＨ中和処理水３０ＷのさらなるｐＨ中和処理を行う（２次ｐＨ中和処理工程）。ここで、１次ｐＨ中和処理工程および２次ｐＨ中和処理工程は、それぞれ所定の工程時間で互いに交互に繰り返し行う。また、１次ｐＨ中和処理工程および２次ｐＨ中和処理工程におけるｐＨ中和剤２０Ｗの供給は、ｐＨ中和剤希釈通路３３Ｌを循環するｐＨ中和処理水３０Ｗに、ｐＨ中和剤供給通路２３Ｌを通じてｐＨ中和剤２０Ｗを供給することにより行う。

本明細書において、上記実施形態のｐＨ中和処理装置およびｐＨ中和処理方法について、原水であるアルカリ性水溶液をｐＨ中和剤である酸性溶液を用いてｐＨ中和処理する例を取り上げて説明しているが、原水である酸性水溶液をｐＨ中和剤であるアルカリ性水溶液を用いてｐＨ中和処理する例においても同様に適用できる。

（実施例１）
コンクリート瓦礫が地下に大量に埋まってい新規ビルの建設現場における地下排水のｐＨ中和処理に関して、図１を参照して、容量２ｍ³の原水槽１０、容量１ｍ³の中和剤槽２０、容量２ｍ³のｐＨ中和処理水槽３０、および容量２ｍ³の放流水槽４０を備えるｐＨ中和処理装置１を用いて、原水１０Ｗであるコンクリート粒子を含むアルカリ水溶液のｐＨ中和処理を行った。原水１０ＷのｐＨは１０．５〜１３．５の間で大きく変動した。原水の流量は１ｍ³／時〜２０ｍ³／時の間で大きく変動した。原水の平均ｐＨは１１．２であり、原水の平均流量は１．５ｍ³／時であった。ｐＨ中和剤２０Ｗとして６３質量％の硫酸水溶液を用いた。ｐＨ中和処理水流量（ｐＨ中和処理水槽３０から流出するｐＨ中和処理水３０Ｗの流量を意味する。以下同じ。）は２０ｍ³／時とした。１次ｐＨ中和処理工程（工程時間：１秒）と２次ｐＨ中和処理工程（工程時間：１秒）とを交互に繰り返し行った。ｐＨ中和剤２０Ｗの流量制御は、原水のｐＨおよび流量に比例させて、最大流量の０．００１倍の流量で段階的に行った。また、ｐＨ中和剤２０Ｗの供給流量の脈動は、その時の供給流量に対して１０％以下であった。ここで、ｐＨ中和処理後の放流水４０ＷのｐＨ中和処理水槽３０から放流水槽４０への移動および放流水槽４０からの放流はいずれも水槽からのオーバーフローによって行った。また、放流水４０Ｗの放流水槽４０から原水槽１０への還流の必要はなかった。放流水の１時間当たりの平均放流水量は１日の間でも１ｍ³／時〜２０ｍ³／時と変動が大きかった。

上記のｐＨ中和処理における原水１０ＷのｐＨおよび流量の変動が最も大きかったある一日の原水１０ＷのｐＨ、ｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨ、および放流水４０ＷのｐＨの変動を図２に示した。また、同じ日の原水１０Ｗの流量および放流水４０Ｗの流量の変動を図３に示した。図２および図３に示すように、原水１０ＷのｐＨおよび流量の変動が大きかったにもかかわらず、確実に安定して精密なｐＨ中和処理ができた。具体的には、図２に示すｐＨ中和処理水３０ＷのｐＨは、全ての測定点において５．０〜９．０（下水放流の場合の中性領域）の範囲内にあり、ほとんどの測定点において５．８〜８．６（河川放流の場合の中性領域）の範囲内にあった。また、図２に示す放流水４０ＷのｐＨは、全ての測定点で５．８〜８．６（河川放流の場合の中性領域）の範囲内にあった。

また、硫酸水溶液と炭酸ガスとを用いて上記と同じ原水１０Ｗ（すなわちｐＨが１０．５〜１３．５の間で大きく変動し平均が１１．２、流量が１ｍ³／時〜２０ｍ³／時の間で大きく変動し平均が１．５ｍ³／時の原水）を同じ条件（すなわちｐＨ中和処理水流量２０ｍ³／時）でｐＨ中和処理するのに必要な従来のｐＨ中和処理装置は、容量２０ｍ³以上の原水槽、容量１ｍ³以上の硫酸水溶液槽、容量２０ｍ³以上の硫酸ｐＨ中和処理水槽、質量８００ｋｇ以上の液体炭酸ガスボンベ、容量２０ｍ³以上の炭酸ガスｐＨ中和処理水槽、および容量２０ｍ³以上の放流水槽を備え、これらを設置するのに必要な面積（必要設置面積）は、１６０ｍ²（８ｍ×２０ｍ）以上であった。これに加えて、従来のｐＨ中和処理装置を用いた場合は、ｐＨ中和処理水が放流基準を超える状況がしばしば発生した。

これに対して、本実施例で用いたｐＨ中和処理装置１を設置するのに必要な面積（必要設置面積）は９．７２ｍ²（１．８ｍ×５．４ｍ）であった。すなわち、本実施例のｐＨ中和処理装置は、従来のｐＨ中和処理装置に比べて、ｐＨ中和処理水槽を従来の装置において少なくとも必要とされた２槽から１槽に削減し、ｐＨ中和処理水槽（本実施例のｐＨ中和処理装置においてはｐＨ中和処理水槽３０であり、従来のｐＨ中和処理装置においては硫酸ｐＨ中和処理水槽および炭酸ガスｐＨ中和処理水槽である）の全容積において０．０８３３倍（１／１２）以下で、必要設置面積において０．０６２５倍（１／１６）以下に小型化できた。

すなわち、本実施例のｐＨ中和処理装置を用いたｐＨ中和処理方法によれば、小型のｐＨ中和処理装置を用いて確実的なｐＨ中和処理が可能となった。

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態および実施例ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ｐＨ中和処理装置、１０原水槽、１０Ｗ原水、１０ｃ原水レベルスイッチ、１０ｐｈ原水ｐＨ計、１３Ｌ原水供給通路、１３ｆ原水流量計、１３ｐ原水供給ポンプ、２０ｐＨ中和剤槽、２０ＷｐＨ中和剤、２０ｃｐＨ中和剤レベルスイッチ、２３ＬｐＨ中和剤供給通路、２３ｐｐＨ中和剤供給ポンプ、３０ｐＨ中和処理水槽、３０ＷｐＨ中和処理水、３０ｍ撹拌機、３０ｐｈｐＨ中和処理水ｐＨ計、３３ＬｐＨ中和剤希釈通路、３３ｍ混合容器、３３ｐｐＨ中和処理水循環ポンプ、４０放流水槽、４０Ｗ放流水、４０ｃ放流水レベルスイッチ、４０ｐｈ放流水ｐＨ計、４１Ｌ放流水還流通路、４１ｐ放流水還流ポンプ、４４Ｌ自然放流水通路、４４ｆ自然放流水流量計、４５Ｌ強制放流水通路、４５ｆ強制放流水流量計、４５ｐ強制放流ポンプ、５０ｐＨ中和剤供給制御装置。

Claims

ｐＨ中和剤を収容するためのｐＨ中和剤槽と、原水をｐＨ中和処理するとともにそれにより得られるｐＨ中和処理水を収容するためのｐＨ中和処理水槽と、前記原水を前記ｐＨ中和処理水槽に供給する原水供給通路と、前記ｐＨ中和剤槽から前記ｐＨ中和剤を供給するｐＨ中和剤供給通路と、前記ｐＨ中和剤供給通路から供給された前記ｐＨ中和剤を前記ｐＨ中和処理水槽から取り出した前記ｐＨ中和処理水と混合することにより希釈して前記ｐＨ中和処理水槽に供給するｐＨ中和剤希釈通路と、前記原水のｐＨおよび流量から前記原水のｐＨ中和処理に必要な前記ｐＨ中和剤の流量を演算して前記ｐＨ中和処理水槽に供給する１次機構ならびに前記ｐＨ中和処理水のｐＨおよび水量に基づいて前記ｐＨ中和処理水のさらなるｐＨ中和処理に必要な前記ｐＨ中和剤の流量を演算して前記ｐＨ中和処理水槽に供給する２次機構を有するｐＨ中和剤供給制御装置と、を備え、
前記ｐＨ中和剤供給通路は前記ｐＨ中和剤希釈通路に接続しているｐＨ中和処理装置。
前記ｐＨ中和剤供給制御装置は、前記ｐＨ中和剤の最大の流量に対して０．００１倍以下の流量の割合で段階的に流量制御ができる請求項１に記載のｐＨ中和処理装置。
前記原水を収容するための原水槽と、前記ｐＨ中和処理水槽から流出する前記ｐＨ中和処理水を放流水として収容するための放流水槽と、をさらに備える請求項１または請求項２に記載のｐＨ中和処理装置。
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のｐＨ中和処理装置を用いる前記原水のｐＨ中和処理方法であって、
前記ｐＨ中和剤を前記ｐＨ中和剤供給通路および前記ｐＨ中和剤希釈通路を通じて前記ｐＨ中和処理水槽に供給する際に、
前記ｐＨ中和剤供給制御装置を用いて、前記原水のｐＨおよび流量から前記原水のｐＨ中和処理に必要な前記ｐＨ中和剤の流量を演算して前記ｐＨ中和処理水槽に供給することにより前記原水のｐＨ中和処理を行う１次ｐＨ中和処理工程と、
前記ｐＨ中和剤供給制御装置を用いて、前記ｐＨ中和処理水のｐＨおよび水量に基づいて前記ｐＨ中和処理水のさらなるｐＨ中和処理に必要な前記ｐＨ中和剤の流量を演算して前記ｐＨ中和処理水槽に供給することにより前記ｐＨ中和処理水のさらなるｐＨ中和処理を行う２次ｐＨ中和処理工程と、を備えるｐＨ中和処理方法。