JP3481276B2 - アルカリ水の中和方法および装置 - Google Patents
アルカリ水の中和方法および装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ水を中和する方
法および装置に関する。さらに詳しく言えば、止水のた
めセメントや硅酸塩を使用する坑道掘削などの土木工事
で大量に排出される強アルカリ水を効率的に中和する方
法および装置に関する。
法および装置に関する。さらに詳しく言えば、止水のた
めセメントや硅酸塩を使用する坑道掘削などの土木工事
で大量に排出される強アルカリ水を効率的に中和する方
法および装置に関する。
【０００２】
【従来技術およびその課題】坑道掘削などの土木工事で
は止水のためセメントや水ガラスなどの硅酸塩を多量に
使用しており、このためｐＨ１２程度以上の強アルカリ
性の水が大量に排出される。この強アルカリ性排水は環
境保護の見地からこれを廃棄する場合には予め中和処理
することが義務づけられている。
は止水のためセメントや水ガラスなどの硅酸塩を多量に
使用しており、このためｐＨ１２程度以上の強アルカリ
性の水が大量に排出される。この強アルカリ性排水は環
境保護の見地からこれを廃棄する場合には予め中和処理
することが義務づけられている。
【０００３】強アルカリ水の中和方法としては、これま
で塩酸や硫酸を使用する方法と炭酸ガスを使用する方法
の２つの方法が主に用いられていた。このうち塩酸およ
び硫酸は強酸性のために適量注入のコントロールが難し
く、過剰に供給すると廃水が強酸性に傾くため、作業の
安全性確保および装置類が腐食し易いなどの問題があ
り、現在は炭酸ガスを使用する方法が主流となってい
る。
で塩酸や硫酸を使用する方法と炭酸ガスを使用する方法
の２つの方法が主に用いられていた。このうち塩酸およ
び硫酸は強酸性のために適量注入のコントロールが難し
く、過剰に供給すると廃水が強酸性に傾くため、作業の
安全性確保および装置類が腐食し易いなどの問題があ
り、現在は炭酸ガスを使用する方法が主流となってい
る。
【０００４】従来の炭酸ガスによる中和方法としては、
反応槽への送水管内で乱流を発生させる機構を設けアル
カリ水と炭酸ガスとを混合させるラインミキサー方式、
あるいは密閉式の混合用タンクに炭酸ガスを圧送してお
き、接触効率を高めるために処理原水を炭酸ガス（混合
用タンク）中にスプレーする方式等がある。これらの方
式はいずれもアルカリ水と炭酸ガスの接触溶解効率が悪
く、反応時間が長くかかる他、中和反応時に生ずる白濁
（炭酸カルシウム）によって装置内に目詰りが生ずるな
ど装置管理上の難点があり、また炭酸ガスによる中和効
率が悪く周囲大気中に多量の炭酸ガスを放出するため環
境衛生上も好ましくなく、結果として大量処理には不向
きな、高コストの中和方法となっている。
反応槽への送水管内で乱流を発生させる機構を設けアル
カリ水と炭酸ガスとを混合させるラインミキサー方式、
あるいは密閉式の混合用タンクに炭酸ガスを圧送してお
き、接触効率を高めるために処理原水を炭酸ガス（混合
用タンク）中にスプレーする方式等がある。これらの方
式はいずれもアルカリ水と炭酸ガスの接触溶解効率が悪
く、反応時間が長くかかる他、中和反応時に生ずる白濁
（炭酸カルシウム）によって装置内に目詰りが生ずるな
ど装置管理上の難点があり、また炭酸ガスによる中和効
率が悪く周囲大気中に多量の炭酸ガスを放出するため環
境衛生上も好ましくなく、結果として大量処理には不向
きな、高コストの中和方法となっている。
【０００５】上記方法の欠点を解消する技術として、気
液混合槽中にアルカリ性液を貯溜して炭酸ガスを分散溶
解させる方法および装置が提案されている（特開昭50−
115672号）。しかしながら、この方法は炭酸ガスの供給
を気液混合槽内下部から単に散気して行なうため、炭酸
ガスの槽内供給を短時間で充分に行なうことが困難であ
る。さらに炭酸ガスの分散溶解を、下から上昇してくる
炭酸ガスの気泡を機械的に剪断することのみで行なうた
め、微細気泡の発生量が不十分で、中和効率の面で問題
があり、短時間に大量のアルカリ水を処理するには不向
である。従って、本発明の目的は従来技術の前記欠点に
鑑みて、土木工事などで排出する強アルカリ水を炭酸ガ
スで中和する方式の効率を高めて処理コストの低減を計
り、かつ地球環境にやさしい無公害型の中和方法および
装置を提供することにある。
液混合槽中にアルカリ性液を貯溜して炭酸ガスを分散溶
解させる方法および装置が提案されている（特開昭50−
115672号）。しかしながら、この方法は炭酸ガスの供給
を気液混合槽内下部から単に散気して行なうため、炭酸
ガスの槽内供給を短時間で充分に行なうことが困難であ
る。さらに炭酸ガスの分散溶解を、下から上昇してくる
炭酸ガスの気泡を機械的に剪断することのみで行なうた
め、微細気泡の発生量が不十分で、中和効率の面で問題
があり、短時間に大量のアルカリ水を処理するには不向
である。従って、本発明の目的は従来技術の前記欠点に
鑑みて、土木工事などで排出する強アルカリ水を炭酸ガ
スで中和する方式の効率を高めて処理コストの低減を計
り、かつ地球環境にやさしい無公害型の中和方法および
装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】坑道掘削などの土木工事
等で排出される大量の強アルカリ水の効率的な中和処理
には、炭酸ガスとアルカリ水、すなわち気体と液体の接
触面積を大きくするか、気液が接触しやすい高圧条件を
設定するかが重要であるが、本発明者らは、特に常圧下
で気液の接触面積を極限まで高めるべくアルカリ水中に
炭酸ガスを微細気泡にする方式に着目して検討した。そ
の結果、アルカリ水を充たした気液混合槽中にインペラ
ーを回転させ、この回転によりインペラーの背面に生ず
る負圧を利用する気液混合装置を用いて連続的に炭酸ガ
スを導入し微細気泡を発生させれば、従来方式に比較し
て気液接触効率が飛躍的に高まり、中和工程における反
応時間が数分の１程度にまで短縮され、また炭酸ガスの
消費効率が理論量に極めて近くなることを確認して本発
明を完成した。
等で排出される大量の強アルカリ水の効率的な中和処理
には、炭酸ガスとアルカリ水、すなわち気体と液体の接
触面積を大きくするか、気液が接触しやすい高圧条件を
設定するかが重要であるが、本発明者らは、特に常圧下
で気液の接触面積を極限まで高めるべくアルカリ水中に
炭酸ガスを微細気泡にする方式に着目して検討した。そ
の結果、アルカリ水を充たした気液混合槽中にインペラ
ーを回転させ、この回転によりインペラーの背面に生ず
る負圧を利用する気液混合装置を用いて連続的に炭酸ガ
スを導入し微細気泡を発生させれば、従来方式に比較し
て気液接触効率が飛躍的に高まり、中和工程における反
応時間が数分の１程度にまで短縮され、また炭酸ガスの
消費効率が理論量に極めて近くなることを確認して本発
明を完成した。
【０００７】 すなわち、本発明は以下の構成からなる
アルカリ水の中和方法及び中和装置を提供するものであ
る。 （１）中和反応により炭酸塩の白濁を生じるアルカリ水
の中和方法であって、下部にインペラーを有する回転軸
と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、前記筒体は
その下端部に前記インペラーの上端部と間隙を保つ開口
部と筒体下端部近傍に炭酸ガス導入管に連通した炭酸ガ
ス取入口を有する自給式気液混合装置を用い、インペラ
ーの回転とその回転による負圧の作用で前記取入口から
炭酸ガスを吸引し微細気泡として前記アルカリ水中に分
散させ、反応させることを特徴とするアルカリ水の中和
方法。 （２）アルカリ水が土木工事で排出されるｐＨ１２以上
の強アルカリ水であることを特徴とする前記１に記載の
アルカリ水の中和方法。 （３）アルカリ水がバッチ式で処理されることを特徴と
する前記１または２記載のアルカリ水の中和方法。 （４）アルカリ水が連続的に処理されることを特徴とす
る前記１または２記載のアルカリ水の中和方法。 （５）気体導入口と排気口を有しアルカリ水を収容する
容器内に、前記気体導入口に連通する導入管を介して炭
酸ガスを導入する自吸式気液混合装置が設置され、前記
気体導入口に至る導入管経路に炭酸ガス流量制御弁が設
置されてなるアルカリ水の中和装置であって、 前記気液混合装置は、下部にインペラーを有する回転軸
と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、 前記筒体はその下端部に前記インペラーの上端部と間隙
を保つ開口部と下端部近傍に前記導入管に連通する炭酸
ガス取入口とを有しており、 インペラーの回転とその回転による負圧の作用で前記導
入口から炭酸ガスを吸引し微細気泡として分散させ、中
和反応により炭酸塩の白濁を生じるアルカリ水と接触さ
せ、排気口より炭酸ガスを排出する構成からなることを
特徴とするアルカリ水の中和装置。 （６）気体導入口と排気口、およびアルカリ水の導入口
と排出口を備えたアルカリ水を収容する容器内に、前記
気体導入口に連通する導入管を介して炭酸ガスを導入す
る自吸式気液混合装置が設置され、前記アルカリ水の導
入口に至る経路と排出口からの経路には各々アルカリ水
の供給量と排出量を調節する制御弁が設置され、前記気
体導入口に至る導入管の経路上に炭酸ガス流量を調節す
る制御弁が設置されており、 前記気液混合装置は、下部にインペラーを有する回転軸
と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、 前記筒体はその下端部に前記インペラーの上端部と間隙
を保つ開口部と下端部近傍に前記導入管に連通する炭酸
ガス取入口とを有しており、 インペラーの回転とその回転による負圧の作用で前記気
体導入口から炭酸ガスを連続的に吸引し微細気泡として
分散させてアルカリ水と接触させ、排気口より炭酸ガス
を排出し、中和反応により炭酸塩の白濁を生じるアルカ
リ水を連続的に前記導入口から容器に供給し排出口から
排出する構成からなることを特徴とするアルカリ水の連
続的中和装置。 （７）前記容器の排出口に連通して炭酸塩の沈澱槽が設
置され、前記沈澱槽を経由して中和処理液が排出される
前記６に記載の中和装置。
アルカリ水の中和方法及び中和装置を提供するものであ
る。 （１）中和反応により炭酸塩の白濁を生じるアルカリ水
の中和方法であって、下部にインペラーを有する回転軸
と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、前記筒体は
その下端部に前記インペラーの上端部と間隙を保つ開口
部と筒体下端部近傍に炭酸ガス導入管に連通した炭酸ガ
ス取入口を有する自給式気液混合装置を用い、インペラ
ーの回転とその回転による負圧の作用で前記取入口から
炭酸ガスを吸引し微細気泡として前記アルカリ水中に分
散させ、反応させることを特徴とするアルカリ水の中和
方法。 （２）アルカリ水が土木工事で排出されるｐＨ１２以上
の強アルカリ水であることを特徴とする前記１に記載の
アルカリ水の中和方法。 （３）アルカリ水がバッチ式で処理されることを特徴と
する前記１または２記載のアルカリ水の中和方法。 （４）アルカリ水が連続的に処理されることを特徴とす
る前記１または２記載のアルカリ水の中和方法。 （５）気体導入口と排気口を有しアルカリ水を収容する
容器内に、前記気体導入口に連通する導入管を介して炭
酸ガスを導入する自吸式気液混合装置が設置され、前記
気体導入口に至る導入管経路に炭酸ガス流量制御弁が設
置されてなるアルカリ水の中和装置であって、 前記気液混合装置は、下部にインペラーを有する回転軸
と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、 前記筒体はその下端部に前記インペラーの上端部と間隙
を保つ開口部と下端部近傍に前記導入管に連通する炭酸
ガス取入口とを有しており、 インペラーの回転とその回転による負圧の作用で前記導
入口から炭酸ガスを吸引し微細気泡として分散させ、中
和反応により炭酸塩の白濁を生じるアルカリ水と接触さ
せ、排気口より炭酸ガスを排出する構成からなることを
特徴とするアルカリ水の中和装置。 （６）気体導入口と排気口、およびアルカリ水の導入口
と排出口を備えたアルカリ水を収容する容器内に、前記
気体導入口に連通する導入管を介して炭酸ガスを導入す
る自吸式気液混合装置が設置され、前記アルカリ水の導
入口に至る経路と排出口からの経路には各々アルカリ水
の供給量と排出量を調節する制御弁が設置され、前記気
体導入口に至る導入管の経路上に炭酸ガス流量を調節す
る制御弁が設置されており、 前記気液混合装置は、下部にインペラーを有する回転軸
と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、 前記筒体はその下端部に前記インペラーの上端部と間隙
を保つ開口部と下端部近傍に前記導入管に連通する炭酸
ガス取入口とを有しており、 インペラーの回転とその回転による負圧の作用で前記気
体導入口から炭酸ガスを連続的に吸引し微細気泡として
分散させてアルカリ水と接触させ、排気口より炭酸ガス
を排出し、中和反応により炭酸塩の白濁を生じるアルカ
リ水を連続的に前記導入口から容器に供給し排出口から
排出する構成からなることを特徴とするアルカリ水の連
続的中和装置。 （７）前記容器の排出口に連通して炭酸塩の沈澱槽が設
置され、前記沈澱槽を経由して中和処理液が排出される
前記６に記載の中和装置。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【作用】気液混合装置２０の駆動モーター２６の作動に
より回転軸２２を回転せしめると、インペラー２１がア
ルカリ水１５中で回転して過流を生じ、インペラー２１
の回転方向の背面のアルカリ水中に負圧が生じて炭酸ガ
スが導管から導入口２７を介して筒体２５下部に自動的
に吸引され、過流中に混入する。混入した炭酸ガスは過
流とインペラーの剪断力とにより微細気泡を多量に発生
してアルカリ水と炭酸ガスの接触面積を増加させ、炭酸
ガスを効率よくアルカリ水中に溶解吸収させることによ
りアルカリ水を中和する。
より回転軸２２を回転せしめると、インペラー２１がア
ルカリ水１５中で回転して過流を生じ、インペラー２１
の回転方向の背面のアルカリ水中に負圧が生じて炭酸ガ
スが導管から導入口２７を介して筒体２５下部に自動的
に吸引され、過流中に混入する。混入した炭酸ガスは過
流とインペラーの剪断力とにより微細気泡を多量に発生
してアルカリ水と炭酸ガスの接触面積を増加させ、炭酸
ガスを効率よくアルカリ水中に溶解吸収させることによ
りアルカリ水を中和する。
【００１１】以下、添付図面を参照しつつ本発明を具体
的に説明する。本発明によるアルカリ水の中和装置の構
成の１例を図１に示す。本例の気液混合槽１０はバッチ
式であり、アルカリ水の導入口１１、同排出口１２、炭
酸ガスの排気口１３を有し、アルカリ水１５を収容する
容器１４内に炭酸ガス自吸式の気液混合装置２０が設置
されている。気液混合装置２０は、下部にインペラー２
１を有する回転軸２２及びこの回転軸２２を包囲し、前
記インペラー２１の上端部２３と間隙を保つ開口部２４
を下部に有する筒体２５を備えている。
的に説明する。本発明によるアルカリ水の中和装置の構
成の１例を図１に示す。本例の気液混合槽１０はバッチ
式であり、アルカリ水の導入口１１、同排出口１２、炭
酸ガスの排気口１３を有し、アルカリ水１５を収容する
容器１４内に炭酸ガス自吸式の気液混合装置２０が設置
されている。気液混合装置２０は、下部にインペラー２
１を有する回転軸２２及びこの回転軸２２を包囲し、前
記インペラー２１の上端部２３と間隙を保つ開口部２４
を下部に有する筒体２５を備えている。
【００１２】炭酸ガスは、供給源（炭酸ガスボンベ）１
９ら導入管２８を経て、筒体２５の下部の任意の位置に
設けられた炭酸ガス取入口２７から容器１４に導入され
るが、導入管２８の途中にはヒーター１６、流量計３６
および制御弁１７が設置され、低温の液化炭酸ガスを所
定の温度まで加熱すると共にガス流量の調整が行なわれ
る。インペラー２１は板状のものを１乃至３枚回転軸２
２の下端に固定したものであるが、複数枚用いる場合に
は放射状に各々の自由端が拡がる形態で取り付ける。
アルカリ水１５は導入口１１から所定量気液混合容器１
４内に収容され、気液混合装置２０により炭酸ガスを吸
収させて、ｐＨ８〜７まで中和した後、排出口１２より
排出する。
９ら導入管２８を経て、筒体２５の下部の任意の位置に
設けられた炭酸ガス取入口２７から容器１４に導入され
るが、導入管２８の途中にはヒーター１６、流量計３６
および制御弁１７が設置され、低温の液化炭酸ガスを所
定の温度まで加熱すると共にガス流量の調整が行なわれ
る。インペラー２１は板状のものを１乃至３枚回転軸２
２の下端に固定したものであるが、複数枚用いる場合に
は放射状に各々の自由端が拡がる形態で取り付ける。
アルカリ水１５は導入口１１から所定量気液混合容器１
４内に収容され、気液混合装置２０により炭酸ガスを吸
収させて、ｐＨ８〜７まで中和した後、排出口１２より
排出する。
【００１３】中和された水はそのまま放出してもよい
が、図２に示すように沈澱槽３０に導いて炭酸塩を沈澱
させ、上清液を放出するようにしてもよい。沈澱槽３０
には、必要により凝集剤を供給してもよい。このように
沈澱槽を設ければ炭酸塩を回収することができ、より完
全な中和処理が行なわれる。図３は、アルカリ水の中和
を連続的に行なう本発明の実施例の概略構成図である。
処理アルカリ排水は原液水槽１８から導入口を経由して
気液混合容器１４に連続的に供給され、排出口から排出
される。アルカリ水の供給量と排出量は流量計３６と制
御弁３７，３８とにより適量に制御される。
が、図２に示すように沈澱槽３０に導いて炭酸塩を沈澱
させ、上清液を放出するようにしてもよい。沈澱槽３０
には、必要により凝集剤を供給してもよい。このように
沈澱槽を設ければ炭酸塩を回収することができ、より完
全な中和処理が行なわれる。図３は、アルカリ水の中和
を連続的に行なう本発明の実施例の概略構成図である。
処理アルカリ排水は原液水槽１８から導入口を経由して
気液混合容器１４に連続的に供給され、排出口から排出
される。アルカリ水の供給量と排出量は流量計３６と制
御弁３７，３８とにより適量に制御される。
【００１４】本発明によれば、モーター２６の回転によ
りインペラー２１が回転すると、背面が負圧となり導入
口２７から導入管２８を経て炭酸ガスが自動的に吸引さ
れ、インペラー上端部２３と筒体２５の下端との間隙部
２４で炭酸ガスの微細気泡が強アルカリ水中に多量に発
生し上昇する。この上昇過程で微細気泡中の炭酸ガスが
アルカリ水と効率よく接触し中和反応が進行する。気泡
を発生させる間隙部の深さは、液面から１０ｃｍ程度以
上の深さにあればよいが、好ましいのは３０〜５０ｃｍ
程度である。また間隙部の間隔は約２〜５ｃｍが好まし
い。
りインペラー２１が回転すると、背面が負圧となり導入
口２７から導入管２８を経て炭酸ガスが自動的に吸引さ
れ、インペラー上端部２３と筒体２５の下端との間隙部
２４で炭酸ガスの微細気泡が強アルカリ水中に多量に発
生し上昇する。この上昇過程で微細気泡中の炭酸ガスが
アルカリ水と効率よく接触し中和反応が進行する。気泡
を発生させる間隙部の深さは、液面から１０ｃｍ程度以
上の深さにあればよいが、好ましいのは３０〜５０ｃｍ
程度である。また間隙部の間隔は約２〜５ｃｍが好まし
い。
【００１５】筒体２５底部の径はインペラー２１の径と
同等またはそれ以下とすることが好ましい。底部の径が
インペラーの径よりも著しく小さくなると筒体２５の下
部開口部にアルカリ水が入り込み、装置作動時の初期負
荷が大きくなると共に炭酸ガスの吸入効率、微細気泡の
発生効率が低下する。またインペラー２１の回転径は回
転軸２２の径よりも通常かなり大きいので、筒体２５は
軸２２の底部で上部よりも径を大きくすると好都合であ
る。
同等またはそれ以下とすることが好ましい。底部の径が
インペラーの径よりも著しく小さくなると筒体２５の下
部開口部にアルカリ水が入り込み、装置作動時の初期負
荷が大きくなると共に炭酸ガスの吸入効率、微細気泡の
発生効率が低下する。またインペラー２１の回転径は回
転軸２２の径よりも通常かなり大きいので、筒体２５は
軸２２の底部で上部よりも径を大きくすると好都合であ
る。
【００１６】
【００１７】土木排水などのアルカリ水は通常ｐＨ１２
以上であるが、本発明の方法によれば炭酸ガスの微細気
泡と効率よく接触するので極く短時間で中和される。本
発明によれば強アルカリ水を通常の処理に必要なｐＨ８
〜７まで中和するのに必要な炭酸ガスの使用量は少なく
てよく、理論量の1.05〜２倍量でよい。これは中和消費
理論量に対して８〜１０倍量の炭酸ガスを要する従来法
に比べて、実に４〜５分の１程度という極めて少ない量
である。また炭酸は弱酸であり、例え炭酸ガスを過剰に
供給したとしても廃液の強酸性化の問題は生じない。
以上であるが、本発明の方法によれば炭酸ガスの微細気
泡と効率よく接触するので極く短時間で中和される。本
発明によれば強アルカリ水を通常の処理に必要なｐＨ８
〜７まで中和するのに必要な炭酸ガスの使用量は少なく
てよく、理論量の1.05〜２倍量でよい。これは中和消費
理論量に対して８〜１０倍量の炭酸ガスを要する従来法
に比べて、実に４〜５分の１程度という極めて少ない量
である。また炭酸は弱酸であり、例え炭酸ガスを過剰に
供給したとしても廃液の強酸性化の問題は生じない。
【００１８】
【実施例】以下に実施例あげて本発明を説明するが、下
記の例により本発明は何等限定されるものではない。
記の例により本発明は何等限定されるものではない。
【００１９】実施例１
強アルカリ水として水酸化カルシウム水溶液を使用し、
図１に示すバッチ式反応槽を用いて下記の条件で中和実
験を行なった。 水酸化カルシウム水溶液量：４０リットル（２５℃）、 水酸化カルシウム水溶液の初期ｐＨ：12.20 （ｐＨ８ま
での理論中和炭酸ガス消費量 14.0ｇ）、 炭酸ガス注入量：18.4ｇ／ｍｉｎ、 気液混合装置運転条件：２００Ｖ， ２Ｐ，３０Ｈｚ
（インバータ制御）。
図１に示すバッチ式反応槽を用いて下記の条件で中和実
験を行なった。 水酸化カルシウム水溶液量：４０リットル（２５℃）、 水酸化カルシウム水溶液の初期ｐＨ：12.20 （ｐＨ８ま
での理論中和炭酸ガス消費量 14.0ｇ）、 炭酸ガス注入量：18.4ｇ／ｍｉｎ、 気液混合装置運転条件：２００Ｖ， ２Ｐ，３０Ｈｚ
（インバータ制御）。
【００２０】処理液のｐＨを連続的に測定した時の、経
時（秒）および導入炭酸ガス量（ｇ）に対するｐＨ値の
変化を図４に実線で示す。図から明らかなように、ｐＨ
は３０秒後から急激に低下し、約７５秒後、炭酸ガス2
3.0ｇの導入時点でｐＨは８まで低下した。この時点で
の消費炭酸ガス量は理論量に対して約1.6 倍に相当す
る。
時（秒）および導入炭酸ガス量（ｇ）に対するｐＨ値の
変化を図４に実線で示す。図から明らかなように、ｐＨ
は３０秒後から急激に低下し、約７５秒後、炭酸ガス2
3.0ｇの導入時点でｐＨは８まで低下した。この時点で
の消費炭酸ガス量は理論量に対して約1.6 倍に相当す
る。
【００２１】実施例２
強アルカリ水として水酸化カルシウム水溶液を使用し、
図３に示す連続式反応槽を用いて下記の条件で中和実験
を行なった。 反応槽への水酸化カルシウム水溶液の連続供給量：５６
リットル／ｍｉｎ（２５℃）、 反応槽内滞留量：４０リットル、 反応槽内滞留時間：４３秒、 供給水酸化カルシウム水溶液ｐＨ：12.0、 炭酸ガス注入流量：18.4ｇ／ｍｉｎ、 理論炭酸ガス量に対する注入炭酸ガス量の比率：1.5 、 気液混合装置運転条件：２００Ｖ，２Ｐ，３０Ｈｚ（イ
ンバータ制御）、
図３に示す連続式反応槽を用いて下記の条件で中和実験
を行なった。 反応槽への水酸化カルシウム水溶液の連続供給量：５６
リットル／ｍｉｎ（２５℃）、 反応槽内滞留量：４０リットル、 反応槽内滞留時間：４３秒、 供給水酸化カルシウム水溶液ｐＨ：12.0、 炭酸ガス注入流量：18.4ｇ／ｍｉｎ、 理論炭酸ガス量に対する注入炭酸ガス量の比率：1.5 、 気液混合装置運転条件：２００Ｖ，２Ｐ，３０Ｈｚ（イ
ンバータ制御）、
【００２２】予め原液（ｐＨ12.0）４０リットルを処理
槽に貯留し、原液流入と同時に炭酸ガスの注入を開始し
た。原液流入と同時に処理槽出口部にてｐＨ値の変動が
一定値を示すまで経時的にｐＨ値を測定した。結果を図
５に実線で示す。原液流入初期段階で、予め貯留してお
いた原液と炭酸ガスの接触時間の問題から未反応液が排
出された。この未反応液も原液流入後５０秒でｐＨ8.0
まで下がり、定常状態ではｐＨ6.9 を示すに至った。
槽に貯留し、原液流入と同時に炭酸ガスの注入を開始し
た。原液流入と同時に処理槽出口部にてｐＨ値の変動が
一定値を示すまで経時的にｐＨ値を測定した。結果を図
５に実線で示す。原液流入初期段階で、予め貯留してお
いた原液と炭酸ガスの接触時間の問題から未反応液が排
出された。この未反応液も原液流入後５０秒でｐＨ8.0
まで下がり、定常状態ではｐＨ6.9 を示すに至った。
【００２３】実施例３
実施例２と同じ原液（水酸化カルシウム水溶液）を使用
し、反応槽への連続供給量を８０リットル／ｍｉｎ（２
５℃）、反応槽内滞留時間を３０秒とし、炭酸ガス注入
流量18.4ｇ／ｍｉｎ（理論炭酸ガス量に対する注入炭酸
ガス量との比率1.05）の条件で中和実験を行なった。そ
の結果を図５に破線で示す。炭酸ガス注入量が理論中和
炭酸ガス量の1.05倍量の場合にも理論中和炭酸ガス量が
1.5 倍量の実施例２とほぼ同じ時間で定常状態のｐＨ6.
9 を示した。
し、反応槽への連続供給量を８０リットル／ｍｉｎ（２
５℃）、反応槽内滞留時間を３０秒とし、炭酸ガス注入
流量18.4ｇ／ｍｉｎ（理論炭酸ガス量に対する注入炭酸
ガス量との比率1.05）の条件で中和実験を行なった。そ
の結果を図５に破線で示す。炭酸ガス注入量が理論中和
炭酸ガス量の1.05倍量の場合にも理論中和炭酸ガス量が
1.5 倍量の実施例２とほぼ同じ時間で定常状態のｐＨ6.
9 を示した。
【００２４】
【発明の効果】本発明の中和方法によれば以下のような
効果が得られる。 (1)回転するインペラーの背面に発生する負圧を利用し
て炭酸ガスを導入する自吸式気液混合装置を使用するた
め原料水の吸込み、目詰まりは起こらずメンテナンスが
容易である。 (2)アルカリ水中に導入された炭酸ガスは、インペラー
の剪断とインペラーの背面に発生する負圧との相乗作用
により、極めて短時間に微細気泡となり、炭酸ガスとア
ルカリ水の接触面積が飛躍的に増大し、短時間に大量の
炭酸ガスを導入することができる。
効果が得られる。 (1)回転するインペラーの背面に発生する負圧を利用し
て炭酸ガスを導入する自吸式気液混合装置を使用するた
め原料水の吸込み、目詰まりは起こらずメンテナンスが
容易である。 (2)アルカリ水中に導入された炭酸ガスは、インペラー
の剪断とインペラーの背面に発生する負圧との相乗作用
により、極めて短時間に微細気泡となり、炭酸ガスとア
ルカリ水の接触面積が飛躍的に増大し、短時間に大量の
炭酸ガスを導入することができる。
【００２５】(3)前記２の炭酸ガス供給効果および微細
気泡化の相乗的な作用により、アルカリ水の中和を従来
方法の４〜５倍以上の効率で、極めて短時間に行なうこ
とができる。その結果、炭酸ガスの消費量は中和に要す
る消費理論値に近い量でまかなうことができる。 (4)中和剤として弱酸である炭酸を使用するので、前記
３の適性な消費量効果とあいまって処理廃液の強酸性化
の問題が生じない。 (5)中和反応時間が短縮され、炭酸ガスの滞留時間が短
く小型の装置で実施でき、エネルギー効率が良好であ
り、従来型に比較して大幅なコストダウンが図られる。
気泡化の相乗的な作用により、アルカリ水の中和を従来
方法の４〜５倍以上の効率で、極めて短時間に行なうこ
とができる。その結果、炭酸ガスの消費量は中和に要す
る消費理論値に近い量でまかなうことができる。 (4)中和剤として弱酸である炭酸を使用するので、前記
３の適性な消費量効果とあいまって処理廃液の強酸性化
の問題が生じない。 (5)中和反応時間が短縮され、炭酸ガスの滞留時間が短
く小型の装置で実施でき、エネルギー効率が良好であ
り、従来型に比較して大幅なコストダウンが図られる。
【図１】 本発明によるバッチ式中和装置例の概要を示
す断面図である。
す断面図である。
【図２】 本発明による別のバッチ式中和装置例の概要
を示す断面図である。
を示す断面図である。
【図３】 本発明による連続式中和装置の構成を示す概
略構成図である。
略構成図である。
【図４】 本発明（バッチ式）の実施例による水酸化カ
ルシウム水溶液のｐＨと反応時間（炭酸ガス量）との関
係を示すグラフである。
ルシウム水溶液のｐＨと反応時間（炭酸ガス量）との関
係を示すグラフである。
【図５】 本発明の他の２つの実施例（連続式）による
水酸化カルシウム水溶液のｐＨと反応時間（炭酸ガス
量）との関係を示すグラフである。
水酸化カルシウム水溶液のｐＨと反応時間（炭酸ガス
量）との関係を示すグラフである。
１０ 気体液体混合槽
１１ アルカリ水導入口
１２ 処理液排出口
１３ 炭酸ガス排気口
１４ 容器
１５ アルカリ水
１６ ヒーター
１７、３７、３８ 制御弁
１８ 処理原液水槽
１９ 炭酸ガスボンベ
２０ 気液混合装置
２１ インペラー
２２ 回転軸
２３ インペラー上端部
２４ 間隙部
２５ 筒体
２６ 駆動モーター
２７ 炭酸ガス取入口
２８ 導管
３０ 沈澱槽
３１ 炭酸塩取出口
３６ 流量計
３９ ｐＨセンサー
４０ 処理液槽
４１ ポンプ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 佐藤 鐵三郎
東京都中野区上高田５−22−７
(72)発明者 岩崎 光美
千葉県市川市二俣１−２−１−105
(72)発明者 中野 英一
長野県長野市吉田４−８−24 Ｂ−205
(56)参考文献 特開 平５−123080（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−115673（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−2351（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−15261（ＪＰ，Ａ)
特開 昭53−70545（ＪＰ，Ａ)
特開 昭59−203694（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−35832（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−258793（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C02F 1/66
B01J 10/00
C02F 3/20
Claims (7)
- 【請求項１】 中和反応により炭酸塩の白濁を生じるア
ルカリ水の中和方法であって、下部にインペラーを有す
る回転軸と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、前
記筒体はその下端部に前記インペラーの上端部と間隙を
保つ開口部と筒体下端部近傍に炭酸ガス導入管に連通し
た炭酸ガス取入口を有する自給式気液混合装置を用い、
インペラーの回転とその回転による負圧の作用で前記取
入口から炭酸ガスを吸引し微細気泡として前記アルカリ
水中に分散させ、反応させることを特徴とするアルカリ
水の中和方法。 - 【請求項２】 アルカリ水が土木工事で排出されるｐＨ
１２以上の強アルカリ水であることを特徴とする請求項
１に記載のアルカリ水の中和方法。 - 【請求項３】 アルカリ水がバッチ式で処理されること
を特徴とする請求項１または２記載のアルカリ水の中和
方法。 - 【請求項４】 アルカリ水が連続的に処理されることを
特徴とする請求項１または２記載のアルカリ水の中和方
法。 - 【請求項５】 気体導入口と排気口を有しアルカリ水を
収容する容器内に、前記気体導入口に連通する導入管を
介して炭酸ガスを導入する自吸式気液混合装置が設置さ
れ、前記気体導入口に至る導入管経路に炭酸ガス流量制
御弁が設置されてなるアルカリ水の中和装置であって、 前記気液混合装置は、下部にインペラーを有する回転軸
と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、 前記筒体はその下端部に前記インペラーの上端部と間隙
を保つ開口部と筒体下端部近傍に前記導入管に連通する
炭酸ガス取入口とを有しており、 インペラーの回転とその回転による負圧の作用で前記導
入口から炭酸ガスを吸引し微細気泡として分散させ、中
和反応により炭酸塩の白濁を生じるアルカリ水と接触さ
せ、排気口より炭酸ガスを排出する構成からなることを
特徴とするアルカリ水の中和装置。 - 【請求項６】 気体導入口と排気口、およびアルカリ水
の導入口と排出口を備えたアルカリ水を収容する容器内
に、前記気体導入口に連通する導入管を介して炭酸ガス
を導入する自吸式気液混合装置が設置され、前記アルカ
リ水の導入口に至る経路と排出口からの経路には各々ア
ルカリ水の供給量と排出量を調節する制御弁が設置さ
れ、前記気体導入口に至る導入管の経路上に炭酸ガス流
量を調節する制御弁が設置されており、 前記気液混合装置は、下部にインペラーを有する回転軸
と、前記回転軸を包囲する筒体とからなり、 前記筒体はその下端部に前記インペラーの上端部と間隙
を保つ開口部と筒体下端部近傍に前記導入管に連通する
炭酸ガス取入口とを有しており、 インペラーの回転とその回転による負圧の作用で前記気
体導入口から炭酸ガスを連続的に吸引し微細気泡として
分散させてアルカリ水と接触させ、排気口より炭酸ガス
を排出し、中和反応により炭酸塩の白濁を生じるアルカ
リ水を連続的に前記導入口から容器に供給し排出口から
排出する構成からなることを特徴とするアルカリ水の連
続的中和装置。 - 【請求項７】 前記容器の排出口に連通して炭酸塩の沈
澱槽が設置され、前記沈澱槽を経由して中和処理液が排
出される請求項６に記載の中和装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26962593A JP3481276B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アルカリ水の中和方法および装置 |
| TW83100449A TW242571B (en) | 1993-10-01 | 1994-01-20 | Neutralization process of alkaline water and its apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26962593A JP3481276B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アルカリ水の中和方法および装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07100472A JPH07100472A (ja) | 1995-04-18 |
| JP3481276B2 true JP3481276B2 (ja) | 2003-12-22 |
Family
ID=17474961
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26962593A Expired - Fee Related JP3481276B2 (ja) | 1993-10-01 | 1993-10-01 | アルカリ水の中和方法および装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3481276B2 (ja) |
| TW (1) | TW242571B (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002026639A1 (fr) * | 2000-09-28 | 2002-04-04 | Yoshiyuki Sawada | Procede et appareil de clarification d'eaux |
| JP5704430B2 (ja) * | 2010-08-07 | 2015-04-22 | 和順 佐藤 | 気液及び液液混合装置及び方法 |
| JP6218422B2 (ja) * | 2013-04-25 | 2017-10-25 | 株式会社Ihi | 中和装置 |
| KR20230100920A (ko) * | 2021-12-29 | 2023-07-06 | (주)선진환경 | 탄소 포집 및 이용 과정에서 반응성이 우수한 광물의 탄산화 방법 |
-
1993
- 1993-10-01 JP JP26962593A patent/JP3481276B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-01-20 TW TW83100449A patent/TW242571B/zh active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07100472A (ja) | 1995-04-18 |
| TW242571B (en) | 1995-03-11 |
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