JP3064185B2 - 水質改善方法 - Google Patents

水質改善方法

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JP3064185B2 JP6162901A JP16290194A JP3064185B2 JP 3064185 B2 JP3064185 B2 JP 3064185B2 JP 6162901 A JP6162901 A JP 6162901A JP 16290194 A JP16290194 A JP 16290194A JP 3064185 B2 JP3064185 B2 JP 3064185B2
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眞弘 蛭田
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水のpHを一定範囲に
維持しながらランゲリア指数を改善する水質改善方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】従来、水の赤水発生を防止するため、水
のpHを高くすることが行なわれている。水のpHを高
くする方法としては苛性ソーダ注入法、ソーダ灰注入
法、消石灰注入法等が知られている。しかし、赤水防止
のためには単に水のpHを高くするだけでは充分ではな
く、水の腐食性の指標として知られているランゲリア指
数を改善することが重要であることが認識されてきてい
る。ランゲリア指数が+なら炭酸カルシウムが水中から
析出する状態、−なら水中へ溶解する状態、0なら析出
と溶解が同時に起こっている状態であるとされている。
通常、ランゲリア指数を−1より大にすると腐食防止に
有効であるとされている。
【0003】ランゲリア指数を改善する水質改善方法と
しては、炭酸ガスと消石灰水溶液を注入する方法が知ら
れている(例えば、特開平2−194893号公報、特
開平5−200390号公報、)。ランゲリア指数を所
望値に改善するためには、被処理水(河川の表流水、井
戸水等)のランゲリア指数を実験的に求め、注入する炭
酸量および消石灰量を決め、炭酸注入後または消石灰水
溶液注入後の水のpHを検出して消石灰水溶液の注入量
をコントロールする方法が開示されている。しかし、浄
水処理において、流れている大量の被処理水に炭酸およ
び消石灰水溶液を注入してからpHが安定するまでに時
間がかかる(炭酸と消石灰との反応、及び薬液の拡散)
ため、pH検出部は炭酸注入部よりかなり離れた下流に
多くの場合設けられる。そのため、pH計による信号に
より炭酸の注入量をコントロールする場合は、炭酸注入
からpH検出までにタイムラグが発生し、pH信号によ
りコントロール手段を作動させて炭酸の注入量を調節し
ても制御pHからはずれたpHの変動が生じ、ランゲリ
ア指数を所定範囲内に維持するのが困難であった。
【0004】また、炭酸や消石灰水溶液の注入箇所とp
H検出箇所の位置の関係から生じるタイムラグ、さらに
は浄水場で処理する被処理水の水質、量が変化すること
があり、これらの方法ではランゲリア指数を精度良くコ
ントロールすることが困難であり、処理後の水のpHを
許容範囲内により厳密にコントロールしてランゲリア指
数を改善することが望まれていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、炭
酸および消石灰水溶液を用いて、水のランゲリア指数を
改善するに当たり、被処理水の水質、量の変動やpH検
出部と炭酸注入部の位置による制御操作のタイムラグに
かかわらず、pHを許容される範囲内に維持しランゲリ
ア指数を改善する水質改善方法を提供することを課題と
する。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、被処理
水のランゲリア指数と所望ランゲリア指数から設定され
る量の消石灰水溶液と炭酸とを注入して水のランゲリア
指数を改善するに当たり、予め定めた処理後の許容pH
範囲の上限値より 0.1以上低くかつ下限値より0.1以上
高いpH値の範囲に設けたpH制御設定値により作動す
る炭酸注入調節手段により、炭酸注入量を調節すること
を特徴とする処理後の水のpHを一定範囲内に維持しラ
ンゲリア指数を改善する方法にある。
【0007】本発明者等は多くの実験を重ねた結果、水
のランゲリア指数を所望範囲内に維持するためのpHコ
ントロールは、許容pH範囲の限界値より 0.1以上内側
にpH制御設定値をとり、このpH制御設定値に呼応さ
せて炭酸注入量を段階的に変化させることにより、被処
理水の水質や水量の比較的大きい変化に対しても処理後
の水のpHを許容範囲内に維持でき、ランゲリア指数の
改善コントロールを行なえることを見出し、本発明に到
達した。
【0008】以下、詳しく本発明を説明する。水の望ま
しいランゲリア指数は、一般に水道管の腐食防止の観点
から−1以上であり、−1〜+1、望ましくは-0.5〜0
に調整する必要がある。ランゲリア指数をこの範囲に調
整するために、先ず、被処理水のランゲリア指数を実験
的に求め、所望ランゲリア指数との差から注入するCa
イオンの量を定める。この際、許容pH範囲は、水道法
による水質基準(pH 5.8〜8.6)の範囲内であることが
必要のほか、ランゲリア指数を−1以上に維持するため
に7.0 以上であることが望ましい。また、pHが高いほ
どトリハロメタンが生成し易いと云われており、さら
に、総硬度100ppm以下の水が美味しい水と云われ
ており、総硬度100ppm以下でランゲリア指数を−
1以上に保つためにはpHは7.5以上に維持することが
好ましい。従って、本発明では処理後の水の許容pH範
囲は 7.0〜8.6 、好ましい許容pH範囲は 7.5〜8.2 で
ある。
【0009】本発明における注入するための消石灰水溶
液の製造は、例えば特公昭63−2890号公報および
特公昭63−35574号公報に記載されているような
消石灰溶解槽装置を用いる方法が知られており、この溶
解槽の内部に消石灰の流動層高を抑制する手段を備えた
装置を用いることもできる。この装置は消石灰溶解槽に
予め所定量の消石灰粉体を投入しておき、槽下部より被
処理水を連続的に供給して槽上部より略飽和水溶液を連
続的に取り出すものである。このようにこの装置は回分
操作のため、消石灰水溶液濃度の変動は避けられない。
又、消石灰水溶液濃度はできるだけ一定であることが望
ましいので、製造された消石灰水溶液を、一旦、中間槽
に受けて濃度を均質化して供給するのが好ましい。
【0010】炭酸の供給は被処理水に直接溶解させても
よいが、好ましくは、一旦、高濃度の炭酸溶解水とし、
被処理水に供給する。炭酸源としては炭酸ガス、液体炭
酸、シャーベット状炭酸、ドライアイス、炭酸ガス含有
ガスなどを用いることができる。本発明の方法において
は、炭酸および消石灰水溶液を注入した後の水のpHを
検出し、その信号により注入炭酸量をコントロールす
る。炭酸の注入量のコントロールは、許容されるpH範
囲の上限値より 0.1以上低くかつ下限値より 0.1以上高
いpH値の範囲内に2乃至6点の、好ましくは2乃至4
点のpH制御設定値を定め、該pH制御設定値により炭
酸注入調節手段を作動させるようにする。なお、炭酸を
高濃度の炭酸溶解水として注入するときは、その濃度ま
たは注入する炭酸溶解水量のいずれかを変化させてコン
トロールすることができる。消石灰水溶液および炭酸の
被処理水への供給は、同一の個所から注入しても異なる
場所から注入してもよい。また、消石灰水溶液の一部を
被処理水に先に注入した後、炭酸および残部の消石灰水
溶液を注入することもできる。
【0011】pH値検出による炭酸の注入量のコントロ
ールは、例えば予めpH制御設定値とコントロールバル
ブの開度を関係づけておくことにより行うことができ
る。pH制御設定値を多点に設けるほど、pH信号に基
づくコントロールバルブの開度の変化を小さくすること
になり、pH検出位置と炭酸および消石灰水溶液の注入
位置の距離が大きい場合でも被処理水の性質が大きく変
化する場合にも、それにアジャストし易くなり、設定許
容pHの維持が容易になる。pH制御設定値の点数はp
H検出位置と炭酸注入位置の距離や被処理水の流量など
により適宜決めればよい。なお、pH検出位置は、炭酸
注入後pHが安定した後の位置なら特に限定されるもの
ではなく、好ましくは炭酸注入後5〜6分以上経過した
位置にある処理後の水から検出し、その位置は浄水設備
全体からみて適当な位置に設ければよい。
【0012】本発明の方法では、炭酸注入調節手段の作
動を処理後の水の1点のpH制御設定値で行う場合は、
炭酸注入調節手段の頻繁な切り替えの繰り返しが起こる
ため、2点以上のpH制御設定値で炭酸注入調節手段を
作動させるのが好ましいが、余り多くの設定点を定めて
pH制御することは、該調節手段の作動機構を複雑なも
のとし、そのメンテナンスも繁雑となり、同時に調節手
段そのものの製作費も高くなり、不経済であり好ましく
ないので、処理後の水のpHをその許容pH範囲内に安
定して維持し、かつ、注入調節手段の作動回数が少なく
てすむようにするためにはpH制御設定値を2点以上6
点程度に設定することが好ましい。
【0013】即ち、本発明の方法では、例えば許容pH
の上限値が8.2 、下限値が7.8 である場合、pH制御設
定値を8.1 と7.9 とし、処理後の水のpHが8.1 を越え
て上昇するときおよびpHが7.9 を越えて下降するとき
に炭酸注入調節手段を作動させる信号を発信するように
する。注入調節手段がコントロールバルブである場合、
例えばpHが8.1 を越えた領域のときは予め設定したバ
ルブ開度V1 になり、pHが 7.9〜8.1 の領域にあると
きは予め設定したバルブ開度V2 になり、pHが7.9 を
切った領域のときは予め設定したバルブ開度V3 になる
ように作動させる。このようにして炭酸の注入をコント
ロールして処理後の水のpHを許容範囲内に維持させ
る。炭酸注入調節手段を作動させる信号を発信するpH
設定値を許容pH範囲の 0.1以上内側に設けることによ
り、pH検出位置によりタイムラグがあるにもかかわら
ず、pHの許容範囲を逸脱することなくランゲリア指数
をコントロールすることができる。
【0014】また、許容限界pH値に近ずくほどpH制
御設定値の間隔が小さくなるようにpH制御設定値を多
くして、多段階的に炭酸の注入量を調節することによ
り、よりpH値の一定な水の供給が可能となり好まし
い。しかし、多段階に制御するほどpH検出装置および
制御装置が高価になるため、経済性を考慮するとpH制
御設定値を2〜6点、さらに好ましくは2〜4点とする
ことが望ましい。また、炭酸を注入する調節手段として
はコントロールバルブ以外のものであってもよく、例え
ばブロワーの無段変速機等を作動させてもよい。上記の
ようにpHコントロールを、得られる水の許容pH範囲
の 0.1以上内側に設定されたpH制御設定値に基づいて
発信される信号により、炭酸注入調節手段を作動させて
行うことにより、タイムラグによる、あるいは、被処理
水の水質変化による許容範囲外へのpHの逸脱を避ける
ことができる。また、被処理水に被処理水の流量に比例
して所定量の一定の消石灰水溶液量を注入し、炭酸によ
り処理後の水のpHを調節する該方法は、処理後の水の
カルシウム硬度が一定になり、ランゲリア指数の変動も
小さくなり好ましい。
【0015】以下、実施例により本発明を具体的に述べ
る。
【実施例】消石灰溶解槽2基を切り替え使用する図1に
示すような装置を設置し、被処理水に消石灰水溶液およ
び炭酸ガスを水に溶解させて得た炭酸含有水を注入して
ランゲリア指数を制御した。被処理水を分析したとこ
ろ、pH6.7、カルシウム硬度38.1ppm、総アルカリ度3
6.1ppm 、遊離炭酸 7.8ppm 、ランゲリア指数 -2.0 で
あった。処理後の水の所望ランゲリア指数を-0.3〜0、
許容pH範囲を 7.8〜8.2 とし、pH調節計9にpH制
御設定値として7.9と8.1の2点を選定した。
【0016】消石灰溶解槽1a及び1b(8m3)に消石灰
を各45kg(48時間運転相当量)投入し、撹拌下に槽
下部から被処理水の一部を供給し、消石灰水溶液を連続
的に製造し、その消石灰水溶液を中間槽3に受けた。消
石灰水溶液は中間槽3に設置した水中ポンプ4で送液
し、薬液注入筒部8から被処理水(1600m3/day)が流れ
る水槽7の流水に被処理水に対して 30ppmとなるように
比例注入した。被処理水の一部を分岐して一定量(被処
理水の水量及び水質が大きく変化する時は調節する。)
流れるラインに炭酸ガスボンベ5からの炭酸ガスをコン
トロールバルブ10を通して注入した後、ラインミキサ
ー式炭酸水生成装置6に送り、高濃度の炭酸含有水を製
造した。このようにして製造した炭酸含有水を薬液注入
筒部8から水槽7に注入した。コントロールバルブ10
の開度は、被処理水のランゲリア指数と所望ランゲリア
指数とから算出して、処理後の水のpHが 8.1を越える
領域にあるとき75%、処理後の水のpHが 7.9〜8.1
の領域にあるとき50%、処理後の水のpHが7.9より
低い領域にあるとき25%に設定した。pH検出部は薬
液注入筒部8より下流のP点に設け、この点のpH値を
検出し、これをpH調節計9にインプットした2点のp
H制御設定値によりコントロールバルブ10の開度を制
御して炭酸を注入した。なお、消石灰水溶液の製造は、
溶解槽2基1a、1bをバルブ2a、2bで48時間毎
に切り替え運転した。
【0017】このようにして炭酸の注入量をコントロー
ルして2週間運転した結果、処理後の水のpHは 7.8以
下および 8.2以上になることはなく、ランゲリア指数は
-0.4〜0範囲内に維持された。なお、この間のカルシウ
ム硬度の平均値は 84.2ppm、総アルカリ度の平均値は8
2.1ppm であった。
【0018】
【発明の効果】本発明は上述の如く、水の許容pH範囲
の上限値より 0.1以上低くかつ下限値より 0.1以上高い
pH値の範囲にpH制御設定値を設定し、該pH制御設
定値に呼応させて炭酸注入調節手段を段階的に作動させ
ることにより、pH値の測定の遅れによるタイムラグ、
被処理水の水質、量の変化等による外乱を吸収し、許容
範囲外へのpHの変動が避けられ、安定して処理後の水
のpHを制御ができ、ランゲリア指数を改善し水質を改
善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による水のランゲリア指数を改善する方
法の実施の1態様を示すフローシートである。
【符号の説明】
1a、1b 消石灰溶解槽 2a、2b 切り替えバルブ 3 中間槽 4 水中ポンプ 5 炭酸ガスボンベ 6 ラインミキサー式炭酸水生成装置 7 水槽 8 薬液注入筒部 9 pH調節計 10 コントロールバルブ P点 pH検出部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI C02F 1/66 530 C02F 1/66 530L 530P 1/68 510 1/68 510A 520 520C 520D 530 530A 530L (72)発明者 國定 昭彦 福島県いわき市錦町上中田13−4 (72)発明者 蛭田 眞弘 茨城県北茨城市磯原町磯原700−6 (56)参考文献 特開 平2−194893(JP,A) 特開 平5−138180(JP,A) 特開 平5−257541(JP,A) 実開 平5−85494(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C02F 1/66,1/68

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 被処理水のランゲリア指数と所望ランゲ
    リア指数から決められる量の消石灰水溶液と炭酸とを注
    入して水のランゲリア指数を改善するに当たり、予め
    定めた処理後の許容pH範囲の上限値より0.1以上低
    くかつ下限値より0.1以上高いpH範囲に、pH制御
    設定値を2〜6点設定し、処理後の水のpH検出値に応
    じた該pH制御設定値に呼応させて、所定量の消石灰を
    溶解させた水への炭酸注入調節手段を段階的に作動させ
    、処理後の水のpHを許容範囲内に維持しランゲリア
    指数を改善する方法。
  2. 【請求項2】 消石灰を予め投入した溶解槽の下部より
    水を供給し、上部から連続的に消石灰水溶液を取り出し
    た後、消石灰水溶液を中間槽を経て被処理水に注入する
    請求項1の方法。
  3. 【請求項3】 許容pH範囲が7.0〜8.6である請
    求項1の方法。
  4. 【請求項4】 炭酸注入調節手段がコントロールバルブ
    またはブロワーである請求項1の方法。
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