JPS6035200B2 - 硬水の緩徐軟化法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 硬水の緩徐式軟化処理（これに対し迅速軟化処理は反応
器中で加圧下に行なわれる）において、炭酸塩による硬
度を除去するためにアルカリ性反応を呈する化合物、通
常Ｃａ（ＯＨ）２、場合によってはＮａＯＨ，Ｎａ２Ｃ
０３が水に添加され、この水は次いで反応ゾーンを貫流
させられ、該ゾーン中で、存在するカルシウム化合物殊
に可溶性のＣａ（ＨＣ０３）２が不熔性のＣａＣ０３に
転化され、このものは次いでｍ価金属イオン含有の沈澱
剤例えばＦｅＣ夕３の添加によって凝集させられ、そし
て沈降段階においてスラッジ状に沈降させるか或いは例
えば砕石フィルターにより分離除去することができる。

ここで重要な点は、この反応を反応ゾーンの範囲内で完
全に進行させてカルシウムの全部を炭酸カルシウムに転
化させ、後続の凝集及び沈澱の段階によって捕えるとい
うことにある。さもないときにはカルシウムが、後続の
設備の諸部分、導配管、炉過装置、加熱装置等々の中で
炭酸カルシウムの析出分離を来たしかねない。従来公知
の緩徐軟化処理用の装置においては、十分な反応は、軟
化されるべき未処理水の温度を著しく高めるか或いは過
飽和溶液から炭酸カルシウムを析出沈澱させるためのｍ
価金属イオン塩の前述の添加を凝集及び沈降系内での数
時間に亘る滞留時間のもので行う場合にのみ達成される
。然しまたこの後者の場合にも、殊に５℃前後又はそれ
以下といった低い温度の場合に、多段接続され良好に損
拝される反応段階においてもなお反応は不完全であり、
析出沈澱処理によって捕えられなかった炭酸カルシウム
が後援の設備諸部分又は導配管の中で分離析出するとい
うことが起り得る。本発明の課題は、上記の方法を簡単
な手段で全処理時間の著しい短縮下に可及的完全な徹底
反応と炭酸カルシウムの除去とが達成されるように改善
することである。

本発明の方法は、水に沈澱剤を添加するより前に、微細
結晶状物質、好ましくは微細結晶状の炭酸カルシウムを
少なくともときどき水に添加することを特徴とするもの
である。

この添加は好ましくは、水が反応ゾーンを貫流するより
前に、且つ有利にはアルカリ性反応を呈する化合物の添
加混合と同時に行なわれる。すなわち本発明は第一反応
ゾーンにおいてアルカリ金属及び／又はアルカリ士類金
属の水酸化物および／または炭酸塩を含んでいる沈澱剤
の、軟化処理程度を基準に化学量論的量を添加すること
によって水硬度形成物質をＣａＣ０３に転化させ、これ
を第二反応ゾーンにおいてｍ価計属塩含有の凝集剤のジ
ャーテスト（ビーカー実験）により知り得た量を添加す
ることによって分離する、水の緩徐軟化法であって、沈
澱工程自体に由来する微細結晶状物質を沈澱核として第
一反応ゾーンで水に加える方法において、沈澱剤の添加
より前に沈澱核を加えること及び第二の反応ゾーンの前
に中間沈降段階が接続され、そこで沈澱生成物の一部が
沈降により水から分離され、この中間沈降段階から取り
出されそして第一反応ゾーンに沈澱核としてリサイクル
されることを特徴とする方法を提供する。

微細結晶状物質の添加は、接種物質として、即ち基核と
して働き、後援の反応ゾーン中で、十分迅速な且つ完全
な反応がｍ価金属イオン塩の添加より前に起きるように
、平衡成立を促進する役目を営むものである。

この微細結晶状物質、殊に炭酸カルシウムは、当該系に
外部から、例えば微粉状の大理石又は類似材質の形態で
添加することができる。しかし、この微細結晶状炭酸カ
ルシウムが炭酸塩除去プロセスそのものから得られるな
らば特に有利であり経費軽減にもなる。このために反応
ゾーンの中で又はその後方で、但しｍ価金属イオンの塩
の添加より前に、分離した形成ずみ炭酸カルシウムの一
部を反応ゾーンの先頭に乃至は混合装置にＩＪサイクル
する。粉末状大理石その他の形態の外部からの物質は、
本方法の開始時にのみ供給するのがよい。微細結晶怪物
質及び（又は）アルカリ性反応を呈する化合物は好まし
くは、流過されるべき未処理水の一部分に混入されて、
この部分は次いで主流と合流される。

このやり方で、化学量論的に正確でかつ比較的低い濃度
に対応した量での添加が特に有利に行えるのである。ア
ルカリ性反応を呈する化合物としては特にＣａ（ＯＨ）
２を石灰水（溶液）又は石灰乳（懸濁物）の形で添加す
ることができる。別の有利な可能性は、流週されるべき
未処理水に乃至はその部分流にＣａ○（生石灰）を直接
に添加することによってＣａ（ＯＨ）２を作り出すこと
にある。これによって生石灰を予め溶解することが省略
され、添加されるべき物質の体積は小さくなり、反応熱
によって生じる温度上昇が好都合なものとなる。本発明
方法は反応ゾーン中での頗る完全な反応進行を確実にす
るものであり、従って後援された装置諸部分での炭酸カ
ルシウム析出が避けられるから、、本発明の一態様とし
てｍ価金属イオン含有の凝集剤の添加による炭酸カルシ
ウムの沈降は凝集ゾーン通過後に高性能沈降装置、特に
煩斜板式沈降装置又は円筒形分離器中で行うことが可能
である。

本発明に従い処理された水は、従来法による処理水（ｐ
Ｈ；１０）に比べて中性に近いｐＨを持つので、酸の添
加は不必要である。

本発明を次に実施例によってもっと詳細に解説する。

第１図は本発明法の一実施形態のフローシートを示す。

第２図は本発明方法の１つの別の実施態様のフローシー
トを示す。第１図によれば、１で流入する未処理水は混
合サイクロン２に達し、その中で容器３からの石灰乳及
び稼動当初には容器４からの微細結晶状炭酸カルシウム
たとえば大理石と混合される。

しかし、定常運転においては微細結晶状炭酸カルシウム
としては凝集剤が添加される前の反応ゾーン５から抜き
出された物を導管１３を通してリサィクルして混合サイ
クロン２に供給する。上記の水は次い‐で数個の例えば
４個の接続された反応段階を有する反応ゾーン５中に達
し、それら各段階においてそれぞれ良好に徹底混合され
る。次いでこの水は凝集ゾーン６に到達し、其処でこの
水にｍ価金属イオン塩１種又は数種の形態の凝集剤こと
にＦｅＣ〆３が容器１０から添加される。場合によって
は凝集剤の添加は反応ゾーン５の最終段階で行なうこと
もできる。前記凝集ゾーン６中で凝集のために充分な滞
留時間を過ごした後この水は沈降ゾーン７中に到達し、
そこで凝集物はスラツジとして沈澱するが該スラッジは
特にＣｃＣ０３，Ｆｅ（ＯＨ）３並びに場合によっては
Ａ〆（ＯＨ）３や他の化合物から成ることもある。この
スラッジは８で抜き出され、９からは硬度除去された水
が流去するがこの水は場合によっては更に追加的な精製
段階や後処理段階、例えば砂フィルター又は砂利フィル
ターに供給することができる。凝集ゾーン６及び沈降ゾ
ーン７は流れ挙動の改善に役立つような特殊な内部構造
を持った水槽から出来ていてよいが、該沈降ゾーン７は
また高性能沈澱ユニット、例えば並流式に又は向流式に
運転される平板式分離器又は円筒式分離器から出来てい
てもよい。すでに判明した処では、微細結晶状ＣａＣ０
３は僅か５夕／あの量ででも、しかし好ましくはもう少
し多い量で、約０．５乃至２夕／その濃度で添加される
水酸化カルシウムと組合せて投与すると、反応時間並び
に凝集時間の極めて顕著な短縮をもたらし、従って装置
中での完全な反応並びに完全な凝集が当援装置中での１
時間よりも遥かに短かし・水の滞留時間ででも達成でき
る。

このことは、殊に温度の低い場合に数時間あるいは数日
間もの滞留時間を見込まねばならなかった従来法と顕著
な対比をなしている。第２図に示す実施態様においては
未処理水の一部１だけが混合サイクロン２に到達し、其
処でこの水は容器３からの石灰水又は石灰乳と混合され
る。

未処理水の主流１１は前記混合サイクロンをバィパスし
て通過し、前記部分流と混合サイクロン１２中で再び合
流し、この合流は次いで多段式反応ゾーン５，容器１０
からの凝集剤の添加が行なわれる凝集ゾーン６並びに沈
降ゾーン７を貫流する。１０からの凝集剤の添加より前
に反応ゾーン５の最終段階において（場合によってはよ
り以前の段階において）、形成された炭酸カルシウムが
沈降され抜き出され、導管１３経由で混合サイクロン２
に送られる。

未処理水の前記部分流に定常的に、本プロセス自体に由
来する結晶状炭酸カルシウムが供給される。当初におい
てのみ外部からの炭酸カルシウム例えば大理石末の添加
が必要であり得る。更に別の、しかし両実施態様に於い
て可能な変法においては、予め作った石灰水又は石灰乳
の代わりに固体のＣａ（ＯＨ）２又は固体のＣａ○（生
石灰）の微細粒又は粗粒が混合サイクロンに添加される
。

固体のＣａ○を使用した場合に、反応ゾーンにとって必
要とされるアルカリ性反応を呈する水酸化カルシュウム
が直接に水中に形成される。それによって先述の利点が
生じるのである。両方の実施態様に於いて有利には沈降
ゾーン７の代わりもこ炉過ゾーン例えば砂利フィルター
が設けられていてもよい。慣用のように直列接続され強
制混合される水槽又は容器からなる反応ゾーンは、予め
析出されリサイクルされるべき炭酸カルシウムを引出す
ための特殊な仕掛けを備えていることもできる。

プロセス中で得られた炭酸カルシウムの導管１３経由で
の１」サイクルは、微細結晶状炭酸カルシウムを例えば
２００乃至５００夕／従といった濃度で未処理水に添加
することをを可能ならしめ、これによって特別良好且つ
迅速な平衡成立及び完全な反応完了とが反応ゾーン５中
で１時間を遥かに下廻る滞留時間を以つて低い温度にお
いても達成される。

【図面の簡単な説明】

添附図面第１図及び第２図は本発明方法を実施するフロ
ーの２例をそれぞれ図式表示したものである。 図中の数字は下記のものを示す：１・・・未処理水流入
路、２・・・混合サイクロン、３・・・石灰乳容器、４
…炭酸カルシウム微結晶容器、５・・・反応ゾーン、６
・・・凝集ゾーン、７・・・沈降ゾーン、８・・・スラ
ッジ取出し、９・・・軟化水流出路、１０・・・凝集剤
容器、１１…未処理水主流バイパス、１２…混合サィク
ロン、１３…炭酸カルシウムのリサイクル用導管。 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反応ゾーンにおいてアルカリ金属及び／又はアルカ
   リ土類金属の水酸化物および／または炭酸塩を含んでい
   る沈澱剤の、軟化処理程度を基準に化学量論的量を添加
   するとによつて水硬度形成物質をＣａＣＯ＿３に転化さ
   せ、これを凝集ゾーンにおいてIII価金属塩含有の凝集
   剤のジヤーテスト（ビーカー実験）により知り得た量を
   添加することによつて分離する、水の緩徐軟化法であつ
   て、沈澱工程自体に由来する微細結晶状物質を沈澱核と
   して反応ゾーンで水に加える方法において、沈澱剤の添
   加より前に沈澱核を加えること及び反応ゾーンで予備的
   沈降を行い、そこで沈澱生成物の一部を取り出し、そし
   て反応ゾーンに沈澱核としてリサイクルすることを特徴
   とする方法。 ２ 方法の初期に、炭酸塩除去に由来するものでない沈
   澱核を付加的に加える特許請求の範囲第１項記載の法。 ３ 沈澱核及び場合により沈澱剤を未処理水の部分流中
   に混入させ、そして次にそれを未処理水の主流と合体さ
   せる特許請求の範囲第１項又は第２項記載の法。