JPS632891B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は上水道水のPH調整及び水道管の保護を
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
生じることがあり、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くまた消石灰に含有される
不溶物（例えばMgO、SiO₂、Fe₂O₃等）が水道
水に混入する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金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
消石灰の濃度を低下してくる。

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カ月の短期
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別量の砂若
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
ケーリングをおこし金網の目詰りを発生させる。
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、溶解層内部に金網
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円筒または角筒の
筒型或は下部が逆截頭円錐型または逆截頭角錐型
（以下単に逆截頭錐型と記す）をなし該錐体の最
大径の部分が筒型をなす上部と連結してなる竪型
槽を用い、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、かつこの槽の底部に給水口および垂直方向
に回転する１個または２個以上の撹拌翼を設け、
該撹拌翼を回転させながら底部の給水口より水を
一定または略一定の速度で送入して消石灰を流動
溶解させながら槽上部より連続的に消石灰水溶液
を取り出す装置に関する。

本発明において消石灰溶解槽は上下の断面積が
同じである筒型であつてもよいが、槽の上部と底
部とで断面積の異なる少なくとも下部が逆截頭錐
型をなす槽を用いるのが好ましい。この底部から
水を供給するとき水流速は上部に行くに従つて低
下するから、断面積の小さい下部で撹拌するとき
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
トリビユーターの役目をすると同時に、消石灰と
水との接触を効果的に行なわせ、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期間に亘り、略均一
な濃度の消石灰水溶液を得ることができる。

従つて消石灰溶解槽は撹拌翼の存在する下部に
対し上部の断面積が大なる逆截頭錐型をなす槽を
用いるのが好ましい。また撹拌翼としては垂直方
向に回転するものを用い、例えば水平に配置され
た回転軸に切欠き翼を複数個取付けた撹拌機が用
いられ、撹拌機は消石灰溶解槽底にある消石灰の
撹拌できない部分が生じないように撹拌翼を配置
する。このためには撹拌機は１個でよい場合もあ
るが、多くの場合槽の大きさに応じて複数個を適
宜組合せて設けられる。撹拌機に取付けられる翼
の長さは多くの場合10〜30cm程度のものが用いら
れる。

撹拌翼として垂直方向に回転させることによつ
て、従来の回転軸が槽上面から下部に貫通して水
平方向に撹拌翼が回転するものに比し、槽上部の
消石灰の沈降部には回転軸のような回転体がなく
なるので、槽内液の上昇流が乱されることなく、
消石灰粒子の分離が容易になる。さらに、槽内に
挿入する回転軸を短かくすることができるように
よつて回転軸を支持する架台も小規模のものとす
ることができるので好都合である。また槽底部か
ら回転軸を槽内に垂直に貫入させる手段もある
が、この場合には槽底に存在する固体消石灰粒子
や不溶解物のため液洩れのない回転シールの使用
には技術上の困難を伴なう。本発明の側壁から回
転軸を水平に槽内に貫入させる場合には上記垂直
に貫入する場合に比し比較的回転シールの使用は
容易となる利点がある。

撹拌機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槽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機を回転さ
せればよい。勿論運転の最初から撹拌機を回転さ
せても何ら支障はない。

撹拌機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徒らに
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。

次に本発明で用いる装置を附図により説明す
る。

第１図は本発明で用いる装置の具体例であり、
消石灰溶解槽１の上面に消石灰供給口２、該槽１
の上端部に消石灰水溶液取出口３を有する溢流液
受部４を設け、かつ該槽１の底部に給水管５およ
び１個または２個以上の撹拌機６を設けてなる。
該撹拌機６は槽下部側面より取付けられ槽内にお
いて水平軸端に撹拌翼が垂直回転するよう設けら
れる。給水管５はその開口部を好ましくは下向き
とし、消石灰スラリーの逆流を防止する。また給
水管５の開口部は複数個に分割されていてもよ
い。また槽１の上流部は液が溢流するとき槽内の
流動を乱さないよう溢流部を水平にする必要があ
り、好ましくは切り欠きノツチを設ける。

このような装置において消石灰溶解槽１へ消石
灰供給口２より所定量の消石灰を投入し、給水管
５より新たな水を一定または略一定速度で供給す
る。新たな水を一定または略一定の速度で供給す
るには、例えば定圧水槽７を設け、管８より新た
な水を導入し、溢流管９により定圧水槽７の水位
を一定に保持させながら給水管１０、流量計１１
を通して給水管５より槽１に供給する。このとき
水の流速が槽の上部で２mm／sec以下となるよう
にするのが好ましい。

このように撹拌機により消石灰を流動溶解させ
ながら新たな水を供給するとき、消石灰が殆んど
なくなるまで濃度約1500〜1800ppm（水温により
異なる）の消石灰水溶液が溢流液受部を経て消石
灰水溶液取出口３より連続して得られる。消石灰
水溶液の濃度を気温にかかわらず一定にするには
定圧水槽内にヒーターを設け、給水の温度を一定
にコントロールすればよい。尚１２は不溶物取出
管である。

また本発明の実施に際しては第２図に示す如く
２個の消石灰溶解槽１，１′を互いの消石灰水溶
液取出口３，３′が切換えバルブ１３，１３′によ
り他の溶解槽の給水管５，５′に連結するように
設け、一方の溶解槽より得られる液の消石灰濃度
が低下しはじめたとき、この水溶液を更に他方の
溶解槽に通して直列に使用し高濃度の消石灰水溶
液を連続して得るのが原料消石灰を略完全に利用
することができて好ましい。

即ち最初の溶解槽１より流出する液は、消石灰
が溶解槽内に充分存在するときは殆んど飽和水溶
液であり、敢えて第２の溶解槽１′に導入する必
要はなく、そのまま消石灰水溶液取出管３より取
り出してもよい。しかし長期間運転していると溶
解槽１内の消石灰が少なくなり、次第に消石灰水
溶液取出管３より得られる消石灰水溶液の濃度が
低下してくる。少なくともこの消石灰水溶液の濃
度が低下しはじめる前より、第１の溶解槽１より
得られる溶液を切換えバルブ１３により第２の溶
解槽１′に導入する。このようにすることにより
第１の溶解槽１の消石灰を略完全に利用しながら
消石灰飽和水溶液を連続して得ることができる。
第１の溶解槽１の消石灰を消費した後に定圧水槽
７よりの給水を切換えバルブ１４により第２の溶
解槽１′に切換える。このとき第２溶解槽１′中に
は充分消石灰が存在し、消石灰水溶液取出管３′
より得られる水溶液は約1500〜1800ppmの濃度で
得られる。この間に第１の溶解槽１の中の不溶物
を不溶物取出管１２より除去し、新たに消石灰を
所定量入れ水を張つておく。そして第２の溶解槽
１′により得られる消石灰水溶液の濃度が低下し
はじめる前に切換えバルブ１３′により第２の溶
解槽より水溶液を第１の溶解槽に導入し、同様に
運転して第１の溶解槽の水溶液取出管３より消石
灰水溶液を得る。このように逐次切換え使用する
ことにより原料消石灰を略完全に利用しながら消
石灰水溶液を製造することができる。

実施例 底部内径334mmφ、上部内径625mmφ、高さ2800
mmの下部逆截頭円錐部の高さが1400mmで、上部が
円筒である第１図に示す溶解装置で、該装置円錐
部側壁に支持され、且つ水平に貫入された回転軸
の周りに垂直方向に回転する外径175mmφのター
ビン形撹拌翼を持つ装置を用いた。この溶解槽に
水を張り消石灰20Kg（63μ以下の微細粒子80重量
％含む）（約４日連続運転相当量）を投入し、定
圧水槽で一定圧力に保持した水道水を、底部の内
径334mmφの部分の流速が0.4〜0.8mm／secで送入
し、かつ撹拌機を周速0.5〜1.0ｍ／secで回転さ
せ、槽の上端部の取出管より消石灰水溶液を連続
的に取り出した。得られた水溶液は未溶解消石灰
が殆んどなくなるまで1500〜1800ppmで約一定濃
度の消石灰水溶液であつた。尚このときの消石灰
粒子の流動層部分の高さは1600〜1800mmであつ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の１例を示す要領図であ
り、第２図は本発明の他の実施態様を示す要領図
である。 １，１′……消石灰溶解槽、２……消石灰供給
口、３，３′……消石灰水溶液取出管、４……溢
流液受部、５，５′……給水管、６……撹拌機、
７……定圧水槽、９……溢流管、１０……給水
管、１１……流量計、１２……不溶物取出管、１
３，１３′，１４……切換えバルブ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 消石灰溶解槽が筒型または下部が逆截頭錐型
   をなし該錐体の最大径の部分が筒型をなす上部と
   連結してなり、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
   部を設けた消石灰溶解槽１個または互いの消石灰
   水溶液取出管が切換バルブにより他の槽の給水導
   管に連結するように配設した消石灰溶解槽２個よ
   りなり、かつ該槽底部に給水口および垂直方向に
   回転する１個または２個以上の撹拌機を設けてな
   り、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。