特許 7537855 ｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-13

(45)【発行日】2024-08-21

(54)【発明の名称】ｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽

(51)【国際特許分類】

   C02F 1/66 20230101AFI20240814BHJP

【ＦＩ】

C02F1/66 522B

C02F1/66 510R

C02F1/66 530D

C02F1/66 530B

C02F1/66 530P

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2022062163

(22)【出願日】2022-04-01

(65)【公開番号】P2023152182

(43)【公開日】2023-10-16

【審査請求日】2023-10-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000143961

【氏名又は名称】株式会社桜川ポンプ製作所

(74)【代理人】

【識別番号】100129540

【弁理士】

【氏名又は名称】谷田 龍一

(74)【代理人】

【識別番号】100137648

【弁理士】

【氏名又は名称】吉武 賢一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 史郎

【審査官】池田 周士郎

(56)【参考文献】

【文献】特開昭５５－０７０３３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】登録実用新案第３２１８７８２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｃ０２Ｆ １／００－ １／７８

Ｂ０１Ｊ １０／００－１０／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

上方側部に処理水放流口を有する外槽と、
前記外槽の内部に縦向きに配設された内筒と、
前記内筒の上端部に接続されてアルカリ原水を供給するための原水供給管と、
前記原水供給管に挿通されて炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給管と、を備え、
前記内筒は、前記原水供給管と接続される上筒部と、前記上筒部の下方に接続され前記上筒部より大径であって未溶解炭酸ガスを滞留させるための下筒部と、を備え、
前記上筒部は、該上筒部の下部が前記処理水放流口より低い位置に配置され、
前記上筒部の長さは、前記上筒部の内径の５～７倍である、
ｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽。

【請求項2】

前記上筒部と前記下筒部とがテーパー部を介して接続されている、請求項１に記載のｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽。

【請求項3】

前記上筒部の管内流速が０．３～０．５ｍ／秒の時に前記下筒部の管内流速が０．０３～０．０５ｍ／秒となるように、前記上筒部の流路断面積及び前記下筒部の流路断面積が設定されている、請求項１または２に記載のｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、建設現場や各種工場より排出される高アルカリ原水を炭酸ガスで中和するｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、この種の技術として、図１５～図２０に示すように、上端側部に処理水放流部１２ａを有する外槽１２と、外槽１２の内部に配置されて下端がラッパ状の内筒１３と、内筒１３と連通状に配置されると共に内筒１３と着脱可能に着設される原水供給管１４と、原水供給管１４内に挿入された炭酸ガス供給管１５と、を備える炭酸ガス反応槽１６であって、原水供給管１４内から噴出したアルカリ性原水と、炭酸ガス供給管１５の先端部から噴出した炭酸ガスとを内筒１３の中で混合させるようにした炭酸ガス反応槽１６を備えるｐＨ処理装置１７が知られている（特許文献１）。

【0003】

原水供給管１４に、ホースＨを通じて原水槽Ｔに水没させた水中ポンプＰからアルカリ性原水Ｌが圧送される。水中ポンプＰは、電源コードが制御盤Ｄに接続され、制御盤Ｄにおいて起動及び停止を操作される。炭酸ガス供給管１５へは炭酸ガスボンベＧＢから炭酸ガスＧが供給される。炭酸ガス反応槽１６内に設置したｐＨ測定用電極１８により、炭酸ガス反応槽１６内のｐＨ値が測定され、制御盤Ｄに記録され、記録紙等にｐＨ値が出力される。炭酸ガス反応槽１６内のｐＨ値が所定範囲内になるように、レギュレータＲにより炭酸ガスＧの供給圧力が調節され、炭酸ガスＧの供給量が調節されるとともに、原水供給管１４に設けられた流量調整弁１４ａにより減衰供給量が調節される。

【0004】

炭酸ガス反応槽１６は、原水Ｌと炭酸ガスＧとの炭酸ガス反応槽１６から内筒１３の内方へ噴出し、内筒１３の下端のラッパ状の原水反転口１３ａを通して外槽１２へ放出してその流動方向を反転させ、外槽１２の上端部側壁に設けた処理水放流部１２ａを通して外部へ放流する構成としている。

【0005】

その結果、内筒１３内が炭酸ガス溶解室として機能すると共に、外槽１２の深さに相当する水圧が内筒１３及び外槽１２内の混合水に掛かるため、水深圧を利用した加圧溶解方式によって、混合水内の炭酸ガスＧがより円滑に原水Ｌ内へ溶解することになり、結果として炭酸ガスＧの溶解度が向上してアルカリ性原水Ｌの中和に必要とする炭酸ガス量が減少し、ｐＨ処理装置のランニングコストを大幅に引下げることができる。

【0006】

また、内筒１３の長さ寸法を長くして内筒１３の容積を大きくし、且つその先端開口をラッパ状の形態とすることにより、内筒１３で溶解しきれなかった未溶解炭酸ガスを逃がさず内筒１３に戻して再利用できるようにしたことで、炭酸ガスＧの原水Ｌ内への溶解がより促進され、原水Ｌ内へ放出された炭酸ガスＧが無駄なく使用されることになる。

【0007】

ｐｈ処理装置１７は、炭酸ガス反応槽１６内に設置されたｐＨ測定用電極１８によりｐＨ値を測定して炭酸ガス供給量を調節するが、放流水のｐＨ値を安定させるために、炭酸ガス反応槽１６の横に滞留槽１９を別途設け、炭酸ガス反応槽１６で中和しきれなかった処理水を滞留槽１９に一時的に滞留させて中和を促進させる。滞留槽１９にもｐＨ測定用電極２０が設定され、滞留槽１９のｐＨが基準値範囲内であれば、放流槽２１の放流口２１ａを通じて放流される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【文献】実用新案登録第３２１８７８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

上記従来のｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽は、炭酸ガスの原水内への溶解性の向上、炭酸ガス消費量の削減及びランニングコストの引下げ等が図られているが、溶解効率の更なる向上、炭酸ガス使用量のいっそうの削減、中和処理後の放流処理水のｐＨ値の安定が要望されている。

【0010】

そこで、本発明は、かかる要望に応え得るｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽を提供することを主たる目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明の一実施形態に係るｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽は、上方側部に処理水放流口を有する外槽と、前記外槽の内部に縦向きに配設された内筒と、前記内筒の上端部に接続されてアルカリ原水を供給するための原水供給管と、前記原水供給管に挿通されて炭酸ガスを供給するための炭酸ガス供給管と、を備え、前記内筒は、前記原水供給管と接続される上筒部と、前記上筒部より大径であって未溶解炭酸ガスを滞留させるための下筒部と、を備える。

【0012】

前記上筒部と前記下筒部とは、テーパー部を介して接続され得る。

【0013】

前記上筒部の管内流速が０．３～０．５ｍ／秒の時に前記下筒部の管内流速が０．０３～０．０５ｍ／秒となるように、前記上筒部の流路断面積及び前記下筒部の流路断面積が設定され得る。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、管径の細い上筒部の下にテーパー部を介して管径の太い下筒部を設けることによって、下筒部に多くの未溶解ガスを滞留させることができるとともに、水深圧を利用した加圧溶解方式においても受圧面積を大きくしたことによってより溶解効率が向上する。そして、溶解効率の向上により、炭酸ガス消費量を削減することができ、コスト低減が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明に係るｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽の第１実施形態を示す斜視図である。

【図2】図１のｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽の平面図である。

【図3】図１のｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽の右側面図である。

【図4】図２のＨ－Ｈ線に沿って切欠いた一部切欠き図である。

【図5】図３のＦ－Ｆ線に沿う断面図である。

【図6】図１の炭酸ガス反応槽を備えるｐＨ処理装置を示す斜視図である。

【図7】図６のｐＨ処理装置の平面図である。

【図8】図６のｐＨ処理装置の正面図である。

【図9】図６のｐＨ処理装置の右側面図である。

【図10】図６のｐＨ処理装置の使用状態を示す概略構成図である。

【図11】図６のｐＨ処理装置を用いて原水を中和処理したｐＨ値の時間経過推移を示すグラフである。

【図12】本発明に係る炭酸ガス反応槽を備えるｐＨ処理装置と、従来のｐＨ処理装置とにおける、原水と処理後のｐＨ値の時間経過水位を示すグラフである。

【図13】本発明に係るｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽の第２実施形態を示す一部切欠き図である。

【図14】図１３のｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽の縦断面図である。

【図15】従来の炭酸ガス反応槽を示す縦断正面図である。

【図16】図１５の炭酸ガス反応槽を搭載した従来のｐＨ処理装置を示す平面図である。

【図17】図１６のｐＨ処理装置の側面図である。

【図18】図１６のｐＨ処理装置の正面図である。

【図19】図１６のｐＨ処理装置の背面図である。

【図20】従来のｐＨ処理装置の使用状態を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

本発明に係るｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽の実施形態について、以下に図１～図１２を参照して説明する。なお、全図及び全実施例を通じて同一又は類似の構成要素については、同符号を付している。

【0017】

ｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽１の第１実施形態は、図１～図５を参照して、上方側部に処理水放流口２を有する外槽３と、外槽３の内部に縦向きに配設された内筒４と、内筒４の上端部に接続されてアルカリ性原水Ｌを供給するための原水供給管５と、原水供給管５に接続されて炭酸ガスＧを供給するための炭酸ガス供給管６と、を備えている。

【0018】

内筒４は、アルカリ性原水Ｌと炭酸ガスＧの溶着を早めるための上筒部４ａと、上筒部４ａより大径であって未溶解ガスを滞留させるための下筒部４ｂと、上筒部４ａと下筒部４ｂとを接続し、上筒部４ａからの未溶解ガスを上筒部４ａ内に戻すためのテーパー部４ｃと、を備える。

【0019】

図６～図１０は、炭酸ガス反応槽１を搭載したｐＨ処理装置の一例を示している。炭酸ガス反応槽１がフレームＦに設置され、フレームＦにはキャスターＦＣが取り付けられている。炭酸ガス反応槽１の背面に制御盤Ｄが配置され、制御盤ＤもフレームＦに設置されている。また、炭酸ガスボンベＧＢが、固定用チェーンＣによって、倒れないようにフレームＦに固定されている。

【0020】

外槽３は、箱形であり、天板３ａの上面に原水供給管５が接続され、天板３ａの下面に原水供給管５と連通状に内筒４が接続されている。原水供給管５のエルボ部分に炭酸ガス供給管６が挿通されて接続されている。なお、原水供給管５及び炭酸ガス供給管６の構成は、上記先行技術文献１に開示されているものと同様である。外槽３の下部には、バルブ付きドレンパイプ７が設けられている。処理水放流口２は、ホースジョイントが設けられている。

【0021】

また、外槽３には、ｐＨ測定用電極８が挿通されている。ｐＨ測定用電極８は、図４及び図５に示すように、周囲を細長状の保護カバー９によって囲まれている。保護カバー９は、外槽３の側壁３ｂに固定され、処理水放流口２と連通する開口部９ａが側面に形成されている。保護カバー９の下端開放口からｐＨ測定用電極８の下端部が露出している。処理水放流口２も保護カバー９に囲まれており、保護カバー９内を通って処理水が処理水放流口２から放流される。なお、ｐＨ測定用電極８によって測定されたｐＨ値は、制御盤Ｄに組み込まれた記録計（図示せず。）によってｐＨ値が記録、出力される。制御盤Ｄの電源をオンにすると、ｐＨ値の記録を開始するように構成されている。

【0022】

原水供給管５は、図１０を参照して、ホースＨが接続され、そのホースＨの先に水中ポンプ(自吸式水中ポンプ含む)Ｐが接続されて、水中ポンプＰが原水槽（被処理排水槽）Ｔに水没される。水中ポンプＰの電源コードは、制御盤Ｄのコンセントに接続されて電力供給される。水中ポンプＰは、水位センサー付きのオートポンプを用いることで自動的にＯＮ／ＯＦＦ運転させることができるが、制御盤Ｄの手動スイッチにより起動及び停止を操作することもできる。原水供給管５には、流量調整弁１１が設けられ、流量調整弁１１を調節することにより、原水槽Ｔから供給される原水の流量を調整することができる。,流量は、セキ式流量計等の流量測定器（図示せず。）によって計測することができる。制御盤Ｄの電源をオンにすると、ｐＨ値の記録を開始するように構成されている。

【0023】

炭酸ガス供給管６にはレギュレータＲを介して炭酸ガスボンベＧＢに接続される。内筒４に供給される炭酸ガスの圧力をレギュレータＲによって調節することで、炭酸ガスＧの供給量を調節することができる。制御盤Ｄは、水中ポンプＰの電流値を検知し、水中ポンプＰが作動しているときに、炭酸ガス供給管６の供給路に設けた電磁弁（図示せず。）を開いて、炭酸ガスGが供給されるように制御することができる。

【0024】

原水供給管５から高アルカリの原水Ｌが内筒４に供給され、供給される原水Ｌに炭酸ガス供給管６から炭酸ガスＧが送られ、内筒４内で原水Ｌと炭酸ガスＧとが混合され、炭酸ガスＧが原水Ｌに溶解し、中和が促進される。

【0025】

上筒部４ａは、アルカリ性原水Ｌと炭酸ガスＧの溶着を速める為、管内流速を上げることを目的として、下筒部４ｂより細い管内径のパイプが用いられる。上筒部４ａは、内径を細くして流速を速めた方が原水と未溶解ガスとの混合（攪拌）効果が高まり溶着が速まるが、細すぎると、スケールが発生した場合、閉塞のリスクがあるため、上筒部４ａ内の流速を０．３～０．５ｍ/秒とすることが好ましい。上筒部４ａ及び下筒部４ｂは、上筒部４ａの管内流速が０．３～０．５ｍ／秒の時に下筒部４ｂの管内流速が０．０３～０．０５ｍ／秒となるように、上筒部４ａの流路断面積Ａ１及び下筒部４ｂの流路断面積Ａ２が設定されている。上筒部４ａの管内流速Ｖ１は、流量調整弁１１によって調節することができる。処理量Ｑ（ｍ^３／秒）、流路断面積Ａ（ｍ^２）、流速Ｖ（ｍ／秒）は、Ｑ＝Ａ×Ｖの関係があり、斯かる関係式を用いて上筒部４ａ及び下筒部４ｂの流路断面積を設定することができる。処理量Ｑは、各処理現場の必要処理量で決定され得る。

【0026】

上筒部４ａの長さは、その内径の５～７倍とすることが好ましい。上筒部４ａは、その長さがその内径の５倍より短いと、炭酸ガスとの接触時間が短くなり溶解効率が下がることとなり、逆に、その長さがその内径の7倍より長いと、ｐＨ処理装置自体の高さが高くなり現場での組立及びメンテ作業が困難となるため好ましくない。

【0027】

下筒部４ｂの長さは、未溶解ガスが漏れない長さが必要であり、２００ｍｍ以上とすることが好ましい。下筒部４ｂの下端は、外槽３の底面近傍に配置され、外槽の底面との間の隙間Ｘを小さくしている。隙間Ｘは、例えば、２０～３０ｍｍとされる。下筒部４ｂの下端は、ｐＨ測定用電極８の下端より低い位置にあり、保護カバー９の下端より低い位置にある。

【0028】

また、テーパー部４ｃは、円錐台形状であり、勾配角度θを３０～４０度とすることが好ましい。

【0029】

上記構成を有するｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽１によれば、管径の細い上筒部４ａの下にテーパー部４ｃを介して管径の太い下筒部４ｂを設けることによって、下筒部４ｂに多くの未溶解ガスが滞留させることができ、水深圧を利用した加圧溶解方式((力=圧力×受圧面積)においても受圧面積を大きくしたことによってより溶解効率が向上する。図１１は、本発明実施形態のｐＨ処理装置を用いてｐＨ値を記録したグラフである。図１１に示すように、ｐＨ１２の高アルカリ原水も放流基準ｐＨ値（５．８～８．６）で中和処理することができた。

【0030】

また、大径の下筒部４ｂを設けることにより、上下方向の長さを短くできる為、装置全体のコンパクト化が可能になりコストダウンにもつながる。

【0031】

従来、ｐＨ測定用電極１本仕様（炭酸ガス反応槽のみ）で高アルカリ性原水を中和した場合、放流水のｐＨ値が不安定となり、放流基準ｐＨ値（５．８～８．６）を外れる場合がある。放流水がｐＨ８．６を超えないよう大量に炭酸ガスを注入すると、放流水のｐＨ値が５．８以下になることもあった。そのため、従来では放流水のｐＨ値を安定させるために炭酸ガス反応槽の他に滞留槽（滞留槽１９）を設け、炭酸ガス反応槽で中和しきれなかった処理水を、滞留槽に一時的に滞留させて中和を促進させる。その場合、炭酸ガス反応槽と滞留槽のそれぞれにｐＨ測定用電極（２０）を設置する。

【0032】

本発明のｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽は、別個に滞留槽を設けなくとも放流水のｐＨ値を安定させることができる。図１２は、図６に示す本発明の炭酸ガス反応槽を用いたｐＨ処理装置による放流水のｐＨ値と、図１５に示す従来のｐＨ処理装置の炭酸ガス反応槽１６からの放流水のｐＨ値（滞留槽なし）を測定したグラフである。図１２のグラフから、従来の炭酸ガス反応槽では放流水のｐＨが８．６を超える場合があるのに対し、本発明の炭酸ガス反応槽では放流水のｐＨが放流基準ｐＨ値の範囲（５．８～８．６）内にあることが判る。本発明のｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽は、従来のような別個の滞留槽（１９）を省くことができ、それに伴い滞留槽に設置するｐＨ測定用電極（２０）及びその測定装置も省くことができるため、装置全体のコンパクト化及び低コスト化が可能となる。

【0033】

図１３及び図１４は、本発明に係るｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽の第２実施形態を示しており、内筒４の形状が、上記第１実施形態と相違する。具体的には、図１３及び図１４に示すように、第２実施形態内筒４は、上筒部４ａと、上筒部４ａの下端に接続された下筒部４ｂとを備え、上記第１実施形態のテーパー部（４ｃ）を備えておらず、その他の構成は上記第１実施形態と同様である。

【0034】

本発明は、上記実施形態に限定解釈されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、内筒を円筒状としているが角筒状とすることもできる。

【符号の説明】

【0035】

１ ｐＨ処理装置用炭酸ガス反応槽
２ 処理水放流口
３ 外槽
４ 内筒
４ａ 上筒部
４ｂ 下筒部
４ｃ テーパー部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】