JPS632890B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は上水道水のPH調整および水道管の保護
を目的として水道水に注入する消石灰水溶液を連
続的かつ必要に応じて断続的に製造する方法およ
び装置に関するものである。

従来上水道において、管路に錆などが生じ赤水
を生ずることがあり、その防止が必要となつてい
る。また水道施設経費の大部分を占める管路の寿
命は場所によつてまちまちであり、80年近く使用
しても殆んど錆の生じないところもあれば、一方
わずか２年ほどで管路を交換せねばならない所も
ある。このような管路の耐久性の相異は水道水の
水質によるもので、アルカリ度が高く腐蝕性の小
さい水ほど管路の寿命が長いことが知られてい
る。

管路の寿命を延ばし、水道水の赤水を防止する
ためには水道水のPHを調整することが必要であ
り、このため苛性ソーダ、ソーダ灰、消石灰など
の注入が行なわれており、最近では取扱いが容易
であるとの理由から苛性ソーダが多く使われてい
る。しかし苛性ソーダが単にPH調整機能しか有し
ないのに対し、消石灰を使用するときは管壁に炭
酸カルシウムの被膜をつくり、管路の腐蝕を防止
する機能をも有することで消石灰の使用がより望
ましいものである。それにもかかわらず消石灰が
あまり使用されないのは溶けにくく溶液で貯蔵す
るのに大きなタンクを要すること、粉末注入では
連続計量注入が難しく溶け残りが底に沈積、付着
等を生ずること、またスラリーで注入すると途中
の管路内に沈積し易いなどの理由によるものであ
る。

最近消石灰注入による上述の不都合を解消する
ものとして槽の下部に全網を設け上下に仕切り、
該金網上に消石灰の堆積層を形成させ水を張つた
消石灰貯留溶解槽の下側より別に設けた定圧浄水
槽の水を一定流速で送入し、上部より消石灰飽和
水を取り出す方法が提案されている。

この方法によればストツク消石灰はそのままで
あり、溶液貯蔵に比べタンクは極めて小さくてす
み、また注入量だけ溶かすから溶解槽も小さくて
すみ全体として装置がコンパクトになると云われ
ている。

しかしながら本発明者等の研究によれば、上記
方法においては最初の数時間は期待通りの濃度の
消石灰水溶液を取り出すことができるが、次第に
消石灰の濃度が低下してくる。

これは消石灰の堆積層に水の通路となる孔がで
き、時間の経過とともに孔が大きくなり、局部的
に消石灰の堆積層のない部分を水が通過し、水と
消石灰の接触が良好に行なわれなくなることによ
る。また従来より提案されている金網上で消石灰
の堆積層を形成させる方式の場合は数ケ月の短期
間では問題ないとしても数年間の長期の連続使用
では金網の目詰りが発生し、水の通路を閉塞させ
ることになる。即ち消石灰に含有する微量の砂若
しくは不溶物または水道水に含有される鉄若しく
はその他の微量の不溶物等により金網の目詰りを
発生させる。更に水中に存在している遊離炭酸は
Ca（OH）₂の存在下ではCaCO₃に転化する故、ス
ケーリングとなつて金網の目詰まりを発生させ
る。

こうした不都合を完全に解消し消石灰飽和水を
安定して長時間連続して得ることについて本発明
者等が種々の研究を重ねた結果、溶解槽内部に金
網を使用することなく安定して長期間連続的に消
石灰飽和水溶液を得る本発明に至つた。

本発明は消石灰溶解槽として下部が逆截頭円錐
型または逆截頭角錐型であり、上部が円筒または
角筒である槽の逆截頭錐体の最小径を有する底部
に給水口を設け、該給水口の真上に水平に回転す
る撹拌翼を取付けてなる槽内部に消石灰の堆積層
を形成させ、底部給水口より水道水を一定または
略一定の速度で送入しながら少なくとも消石灰微
細粒子の溶解後は撹拌翼を低速回転させて消石灰
を流動溶解させながら槽上部より連続的に消石灰
水溶液を取り出す方法および装置に関する。

本発明において消石灰溶解槽は底部と上部とで
断面積を異ならしめることが必要であり、このた
め少なくとも下部が逆錐型をなす槽を用いる。こ
の底部から水を供給するとき水の流速は上部に行
くに従い低下するから断面積の小さい底部で撹拌
するとき消石灰粒子の流動する高さは比較的低く
抑えることができる。即ち消石灰粒子の流動する
高さの割には強い撹拌力を与えることができるた
め撹拌翼は供給水を溶解槽内に均一に供給させる
デイストリビユータの役目をすると同時に消石灰
と水との接触を効率的に行なわせ、水中の遊離炭
酸により生成する炭酸カルシウムや消石灰中に存
在する酸化マグネシウムより生成する水酸化マグ
ネシウムが消石灰粒子表面を被覆して溶解困難と
させる現象を防止することが可能となり、未溶解
消石灰が殆んどなくなるまで長時間に亘り略均一
な濃度の消石灰水溶液を得ることができる。

このためには消石灰溶解槽は撹拌翼の存在する
底部に対し、上部の断面積が大きい拡がりをもつ
た逆錐型であることが必要であり、少なくとも撹
拌による消石灰粒子の流動層部分は上方に向つて
拡がりを有する逆錐型をなすことが好ましい。ま
た撹拌翼は運転の初期より回転させるが、用いる
消石灰が溶解し易い微細粒子を多量に含むときは
撹拌するまでもなく上部より飽和濃度に近い消石
灰水溶液が得られる。従つてこのような場合消石
灰微細粒子が殆んど溶解し、得られる消石灰水溶
液の濃度が低下し始める頃より撹拌翼を回転させ
ればよい。勿論用いる消石灰粒子が比較的粗いと
きは運転の最初から撹拌翼は回転させるし、また
消石灰粒子の微細なときでも最初から撹拌翼を回
転させることもある。少なくとも微細粒子溶解後
は撹拌翼は回転させる。

撹拌翼の回転速度は撹拌により流動する消石灰
粒子が槽の上端より溢流しない範囲であればよい
が、撹拌速度があまり高速のときはそれだけ消石
灰粒子が高くまで流動するため溶解槽高を不必要
に高くする必要が生じ、また消費動力も高くなる
ので好ましくない。

実験結果によれば、撹拌速度は１ｍ／sec以下
で充分であり、好ましは0.5ｍ／sec以下とし、底
部より供給する水の流速を溶解槽の上部で２mm／
sec以下、好ましくは１mm／sec以下とし、溶解槽
高が徒らに高くなるのを避けるのがよい。

次に本発明で用いる装置について説明する。

第１図に示す如く本発明で用いる消石灰溶解槽
１は少なくとも下部、消石灰粒子の流動する部分
（消石灰流動層）２は傾斜をもつた逆錐型をなし、
該槽１の上面に消石灰供給口３、該槽上端部に消
石灰水溶液取出管４を有する溢流液受部５を設
け、且つ該槽１の逆截頭錐体の最小径を有する底
部には下向きの給水口６および該給水口６の真上
方に撹拌翼７が設けられている。給水口６は好ま
しくは下向きをなし、消石灰スラリーの逆流を防
止する。撹拌翼７の形状は櫂型等のいかなる形状
でも良いが、好ましくは消石灰スラリー層が底面
にあまり沈積しないようタービン型を使うのが望
ましく、できるだけ底面近くに設け、逆錐型をな
す槽１の上部に撹拌の影響をできるだけ与えない
ようにする。言い換えれば槽上端部から溢流する
消石灰水溶液中には消石灰微小粒子が同伴されな
いようにすることであり、それがためには槽上部
筒には少なくとも消石灰粒子流動層が認められな
いようにすることが望ましく、逆錐体部の高さの
上限は多くの実験の結果から槽高約2500mmを固定
した場合、連続運転中の水道水上昇流速および撹
拌翼周速などの望ましい範囲において消石灰粒子
の流動する高さは槽底から1600〜1800mmであるこ
とが確認されているので底面から全槽高の約2/3
となる。また下限については底部錐体の最小径を
大きくしない限り大きな影響はないが底面から全
槽高の1/3程度までとすることができる。また槽
１の上端部は上端部は液が溢流するとき槽１内の
流動を乱さないよう切り欠きノツチを設ける。

消石灰溶解槽１への消石灰の供給は消石灰供給
口３より適宜の方法により行なえばよいが、消石
灰粉末の飛散を防止するには消石灰の袋またはコ
ンテナーバツグ８にバツグフイルター９に接続し
た管１０を連結し、吸引フアン１１により吸引
し、バツグフイルター９、ロータリーバルブ１２
を経て消石灰供給口３より供給するのがよい。１
３はバツグフイルターに付着した粉を逆洗落下さ
せるためのコンプレツサーである。消石灰は所定
量消石灰溶解槽に入れ運転し、消石灰が殆んどな
くなり製造する消石灰水溶液の濃度が低下したと
き再び供給すればよい。

消石灰溶解槽１への水の供給は、一定または略
一定の速度で送入するが、このためには例えば定
圧水槽１４を設け、管１５より水道水を導入し、
溢流管１６により定圧水槽１４の水位を一定に保
持させながら給水管１７、流量計１８を通して給
水口６より供給する。

尚溶解槽１にはバツフル１９を設けて撹拌効果
をあげると同時に消石灰微粒子の流動高さが高く
なるのを防止するのが好ましい。また２０は水中
に存在している遊離炭酸等によつて生成する炭酸
カルシウムや消石灰に含まれる不溶解物質を連続
的に抜き取るための管であり、必要に応じて設置
すればよい。

上述の如き装置を用い、水を入れた消石灰溶解
槽に予め連続運転のための所定量の消石灰を投入
後、底部より水道水を底部での流速が１mm／sec
以下の速度で供給しながら撹拌翼を周速１ｍ／
sec以下の低速で回転させるとき、消石灰が殆ん
どなくなるまで約2000ppmの消石灰水溶液が連続
して得られる。

本発明によつて得られる消石灰水溶液は水道水
に混入してPHを調整し水道管の腐蝕を防止するた
めに用いられるほか、海水を淡水化して得られる
飲料水にカルシウムイオンを補給するためや、更
には製糖工業で用いられる消石灰水溶液として利
用されるものである。

実施例 １ 底面の内径77mm、上部の内径146mm、高さ2460
mmの、下部逆截頭錐部の高さが1640mmで上部が円
筒の透明塩化ビニル製の槽の内部に外径50mmのタ
ービン形撹拌翼を取り付け、第１図に示す如き溶
解槽とした。この溶解槽に水を張り消石灰1.3Kg
（63μ以下の微細粒子を80重量％含む）（約２日連
続運転相当量）を投入し、底部より水道水を底部
の内径77mmの部分で流速が0.8mm／secの速度で送
入し、24時間後より撹拌翼を周速0.5ｍ／secで回
転させ、槽の上端部より消石灰水溶液を連続的に
取り出した。この水溶液の濃度の経時変化は第２
図の曲線Ａで示した。この図より明らかなように
未溶解消石灰が殆んどなくなるまで一定濃度（約
2000ppm）の消石灰水溶液が連続して得られた。

実施例 ２ 実施例１と同じ溶解槽に消石灰1.43Kgを投入
し、溶解槽底部における水の流速を0.4ｍ／secと
実施例１の半分として消石灰投入直後より撹拌し
た以外は実施例１と同様にして消石灰水溶液を製
造した。消石灰の殆んどなくなる96時間後まで消
石灰濃度1800〜2000ppmの消石灰水溶液が安定し
て得られた。この水溶液の濃度の経時変化は第３
図曲線Ｄに示した。

実施例 ３ 消石灰投入後、４日間静置沈降させて後運転を
開始した以外実施例２と同様にして消石灰水溶液
を製造した。このときの濃度の経時変化は第３図
曲線Ｅに示すように消石灰の殆んどなくなる96時
間後まで略一定しており、この溶解槽を貯槽とし
て使用しても差支えないことが明らかである。

実施例 ４ 実施例１における底部よりの供給水の流速を
0.5〜1.0mm／secに、撹拌翼の回転速度を周速0.25
〜１ｍ／secの範囲で変えた以外は実施例１と同
様にして消石灰水溶液を取り出した。いずれも曲
線Ａと同様に約2000ppm濃度の消石灰水溶液が安
定して得られた。尚このときの消石灰粒子の流動
層部分高さは1600mm〜1800mmであつた。

比較例 １ 内径146mm、高さ2460mmの円筒型透明塩化ビニ
ル製槽を溶解槽とし、消石灰1.3Kgを入れ（実施
例１と同じ撹拌翼を６時間後より周速0.5ｍ／sec
で回転させながら）底部より水道水を流速0.2
mm／secで供給し、上部より消石灰水溶液を取り
出した。この水溶液の濃度変化は第２図曲線Ｂに
示す如く約12時間経過したとき急激にその濃度は
低下し安定した消石灰水溶液は得られなかつた。

比較例 ２ 内径146mm、高さ2460mmの円筒型透明塩化ビニ
ル製槽の下部に金網を設け、この上に消石灰1.3
Kgを入れ撹拌することなく底部より水道水を流速
0.2mm／secで供給し上部より消石灰水溶液を取り
出した。この水溶液の濃度の変化は第２図曲線Ｃ
に示す如く消石灰濃度は直線的に低下し安定した
消石灰水溶液は得られなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本明装置の一例を示す概略図であり、
第２図および第３図は本発明によつて得られる消
石灰水溶液の濃度変化を示すグラフである。 １……消石灰溶解槽、２……消石灰流動層、３
……消石灰供給口、４……消石灰水溶液取出管、
５……溢流液受部、６……給水口、７……撹拌
翼、８……消石灰袋、９……バツグフイルター、
１０……管、１１……吸引フアン、１２……ロー
タリーバルブ、１３……コンプレツサー、１４…
…定圧水槽、１５……管、１６……溢流管、１７
……給水管、１８……流量計、１９……バツフ
ル、２０……不溶解物抜き出し管。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 下部が逆截頭円錐型または逆截頭角錐型であ
   り、上部が円筒または角筒である槽の逆截頭錐体
   の最小径を有する底部に給水口を設け、該給水口
   の真上に水平に回転する撹拌翼を取付けてなる槽
   内部に消石灰の堆積層を形成させ、底部給水口よ
   り水導水を一定または略一定の速度でに送入しな
   がら少なくとも消石灰微細粒子の溶解後は撹拌翼
   を低速回転させて消石灰を流動溶解させながら槽
   上部より連続的に消石灰水溶液を取り出すことを
   特徴とする消石灰水溶液の製造方法。 ２ 消石灰溶解槽が下部は逆截頭円錐型または逆
   截頭角錐型をなし、上部は円筒または角筒をな
   し、該槽上面に消石灰供給口を、又該槽上端部に
   消石灰水溶液取出管を有する溢流液受部を設け、
   且つ該槽の逆截頭錐体の最小径を有する底部に給
   水口および該給水口の真上に水平に回転する撹拌
   翼を設けてなり、該消石灰溶解槽に消石灰を吸引
   供給する手段および定圧水槽の水位を一定に保持
   しながら一定または略一定の速度で水道水を該消
   石灰溶解槽に送入する手段とを接続してなること
   を特徴とする消石灰水溶液の連続製造装置。