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技術 アルカリ水の中和処理装置

出願人 新光産業株式会社
発明者 新名隆博
出願日 2012年10月24日 (7年8ヶ月経過) 出願番号 2012-234686
公開日 2014年5月12日 (6年1ヶ月経過) 公開番号 2014-083502
状態 特許登録済
技術分野 中和・改質 溶解、混合、フローミキサー 混合機の付属装置
主要キーワード pH計 軸心方向外側 軸心方向両側 盲キャップ バブリング作用 誘導チューブ 中和処理水 高速旋回流
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2014年5月12日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

大量のアルカリ水を処理することが可能で、アルカリ水に多少の固形物を含んでも閉塞することなく、中和処理が可能なアルカリ水の中和処理装置を提供する。

解決手段

ポンプ13で送られたアルカリ水に希釈炭酸ガスを混合する撹拌器14と、撹拌器14を1又は複数並列に備えた反応槽15と、ボンベ16に収納された炭酸ガスに空気を混入して所定濃度の希釈炭酸ガスを造る炭酸ガス希釈手段18と、これらを載せる共通ベース19とを備え、しかも、撹拌器14は反応槽15に浸漬された状態で配置され、ポンプ13で送られたアルカリ水を導入する流入口29が接線方向に設けられた拡径部26と、拡径部26に連続して徐々に縮径し、縮径方向先側には半径方向外側に液吐出口34、35が、半径方向内側に希釈炭酸ガスの導入口32、33が設けられた開口30、31を備える縮径部27、28とを有する。

概要

背景

トンネル掘削切土工事、建設工事道路工事コンクリートの切断現場を含む)等で発生する排水や工場からの排水にアルカリ成分が含まれ、そのまま流すと環境汚染となるので、放水の前に中和処理が必要となる。
例えば、特許文献1には、微細気泡発生装置を設けた反応槽に、アルカル水と炭酸ガスを導入して炭酸ガスの微細気泡アルカリ水に接触させて、アルカリ水を中和処理することが提案されている。

概要

大量のアルカリ水を処理することが可能で、アルカリ水に多少の固形物を含んでも閉塞することなく、中和処理が可能なアルカリ水の中和処理装置を提供する。ポンプ13で送られたアルカリ水に希釈炭酸ガスを混合する撹拌器14と、撹拌器14を1又は複数並列に備えた反応槽15と、ボンベ16に収納された炭酸ガスに空気を混入して所定濃度の希釈炭酸ガスを造る炭酸ガス希釈手段18と、これらを載せる共通ベース19とを備え、しかも、撹拌器14は反応槽15に浸漬された状態で配置され、ポンプ13で送られたアルカリ水を導入する流入口29が接線方向に設けられた拡径部26と、拡径部26に連続して徐々に縮径し、縮径方向先側には半径方向外側に液吐出口34、35が、半径方向内側に希釈炭酸ガスの導入口32、33が設けられた開口30、31を備える縮径部27、28とを有する。

目的

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、大量のアルカリ水を処理することが可能で、アルカリ水が多少の固形物を含んでも閉塞することなく、中和処理が可能なアルカリ水の中和処理装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

アルカリ排水炭酸ガス中和して排水するアルカリ水中和処理装置であって、前記アルカリ排水を加圧するポンプと、加圧されて前記ポンプで送られた前記アルカリ排水に希釈炭酸ガスを混合する撹拌器と、該撹拌器を1又は複数並列に備えた反応槽と、ボンベ収納された前記炭酸ガスに空気を混入して所定濃度の前記希釈炭酸ガスを造る炭酸ガス希釈手段と、これらを載せる共通ベースとを備え、前記撹拌器は前記反応槽に浸漬された状態で配置され、前記ポンプで加圧状態で送られた前記アルカリ排水を導入する流入口が接線方向に設けられた拡径部と、該拡径部に連続して該拡径部の軸心方向に徐々に縮径し、縮径方向先側には半径方向外側に液吐出口が、半径方向内側に前記希釈炭酸ガスの導入口が設けられた開口を備えた縮径部とを有するアルカリ水の中和処理装置。

請求項2

請求項1記載のアルカリ水の中和処理装置において、前記炭酸ガス希釈手段は、前記炭酸ガスの流量を調整する第1のバルブと、前記空気の量を調整する第2のバルブとを有し、前記第1、第2のバルブで流量調整された前記炭酸ガスと前記空気を混合した前記希釈炭酸ガスを前記撹拌器に流し、前記反応槽から排出される処理液のpHを6.3〜7.1とするアルカリ水の中和処理装置。

請求項3

請求項1記載のアルカリ水の中和処理装置において、前記炭酸ガス希釈手段は、前記炭酸ガスの流量を調整する第1のバルブと、前記空気の量を調整する第2のバルブとを有し、前記第1、第2のバルブで流量調整された前記希釈炭酸ガスを大気圧又は負圧の状態で保持する貯ガスタンクを備え、しかも、前記反応槽から排出される処理液のpHを6.3〜7.1とするアルカリ水の中和処理装置。

請求項4

請求項1〜3のいずれか1項に記載のアルカリ水の中和処理装置において、前記共通ベースは普通トラック荷台に搭載可能な大きさであるアルカリ水の中和処理装置。

請求項5

請求項1〜4のいずれか1項に記載のアルカリ水の中和処理装置において、前記共通ベースには、処理しようとする前記アルカリ排水を一時貯留する貯留タンクが設けられているアルカリ水の中和処理装置。

技術分野

0001

本発明は、建設現場等で発生する苛性ソーダ水酸化カルシウムを含むアルカリ排水(以下、単にアルカリ水ともいう)を炭酸ガス中和するアルカリ水の中和処理装置に関する。

背景技術

0002

トンネル掘削切土工事、建設工事道路工事コンクリートの切断現場を含む)等で発生する排水や工場からの排水にアルカリ成分が含まれ、そのまま流すと環境汚染となるので、放水の前に中和処理が必要となる。
例えば、特許文献1には、微細気泡発生装置を設けた反応槽に、アルカル水と炭酸ガスを導入して炭酸ガスの微細気泡をアルカリ水に接触させて、アルカリ水を中和処理することが提案されている。

先行技術

0003

特開2006−281075号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1記載のアルカリ排水中和システムにおいては、アルカリ水と炭酸ガスとの混合においてベンチュリ型微細気泡発生装置を用いているので、工事現場で発生するような大量のアルカリ水を処理することが困難であり、更に、アルカリ水中に固形物があると、ベンチュリ管詰まるという問題があった。

0005

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、大量のアルカリ水を処理することが可能で、アルカリ水が多少の固形物を含んでも閉塞することなく、中和処理が可能なアルカリ水の中和処理装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0006

前記目的に沿う本発明に係るアルカリ水の中和処理装置は、アルカリ排水を炭酸ガスで中和して排水するアルカリ水の中和処理装置であって、
前記アルカリ排水を加圧するポンプと、加圧されて前記ポンプで送られた前記アルカリ排水に希釈炭酸ガスを混合する撹拌器と、該撹拌器を1又は複数並列に備えた反応槽と、ボンベ収納された前記炭酸ガスに空気を混入して所定濃度の前記希釈炭酸ガスを造る炭酸ガス希釈手段と、これらを載せる共通ベースとを備え、
前記撹拌器は前記反応槽に浸漬された状態で配置され、前記ポンプで加圧状態で送られた前記アルカリ排水を導入する流入口が接線方向に設けられた拡径部と、該拡径部に連続して該拡径部の軸心方向に徐々に縮径し、縮径方向先側には半径方向外側に液吐出口が、半径方向内側に前記希釈炭酸ガスの導入口が設けられた開口を備えた縮径部とを有する。

0007

また、本発明に係るアルカリ水の中和処理装置において、前記炭酸ガス希釈手段は、前記炭酸ガスの流量を調整する第1のバルブと、前記空気の量を調整する第2のバルブとを有し、前記第1、第2のバルブで流量調整された前記炭酸ガスと前記空気を混合した前記希釈炭酸ガスを前記撹拌器に流し、前記反応槽から排出される処理液のpHを6.3〜7.1とすることもできる。
更に、本発明に係るアルカリ水の中和処理装置において、前記炭酸ガス希釈手段は、前記炭酸ガスの流量を調整する第1のバルブと、前記空気の量を調整する第2のバルブとを有し、前記第1、第2のバルブで流量調整された前記希釈炭酸ガスを大気圧又は負圧の状態で保持する貯ガスタンクを備え、しかも、前記反応槽から排出される処理液のpHを6.3〜7.1とするのが好ましい。

0008

本発明に係るアルカリ水の中和処理装置において、前記共通ベースは普通トラック荷台に搭載可能な大きさであるのが好ましい。
また、本発明に係るアルカリ水の中和処理装置において、前記共通ベースには、処理しようとする前記アルカリ排水を一時貯留する貯留タンクが設けられているのが好ましい。

発明の効果

0009

本発明に係るアルカリ水の中和処理装置における撹拌器は、反応槽に浸漬された状態で配置され、ポンプで加圧状態で送られたアルカリ水を導入する流入口が接線方向に設けられた拡径部と、拡径部に連続して拡径部の軸心方向に徐々に縮径し、縮径方向先側には半径方向外側に液吐出口が、半径方向内側に希釈炭酸ガスの導入口が設けられた開口を備えた縮径部とを有するので、ノズル等の小径部分がなくアルカリ水に多少の固形物があっても、ポンプでアルカリ水を送ることができれば、処理可能である。
更に、本発明に係るアルカリ水の中和処理装置は、撹拌器にモータ等で回転駆動される部分がなく、装置全体を小型に構成できる。

0010

特に、本発明に係るアルカリ水の中和処理装置において、共通ベースを普通トラックの荷台に積載できる大きさとした場合、自由に移動が可能で、建設現場に応じてトラックごと搬送し、アルカリ水の中和処理ができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の一実施の形態に係るアルカリ水の中和処理装置の機器構成図である。
同アルカリ水の中和処理装置に使用する撹拌器の主要部の説明図である。
同撹拌器の側面図である。
同撹拌器の斜視図である。
他の例に係る撹拌器の説明図である。

実施例

0012

続いて、添付した図面を参照しながら、本発明を具体化した実施の形態について説明する。
図1に示すように、本発明の一実施の形態に係るアルカリ水の中和処理装置10は、処理対象となるアルカリ水(アルカリ排水ともいう)を一時貯留する貯留タンク12と、貯留タンク12からのアルカリ水を汲み出して加圧するポンプ13と、ポンプ13で送られ加圧されたアルカリ水に希釈炭酸ガスを混合する撹拌器14と、この撹拌器14を1又は複数並列に備えた反応槽15と、ボンベ(炭酸ガスボンベ)16に収納された炭酸ガスに空気を混入して所定濃度の希釈炭酸ガスを造る炭酸ガス希釈手段18と、これらを載せる共通ベース19と、反応槽15の表層(上側に位置する処理液)のpHを測定するpH計20とを有している。以下、これらについて詳しく説明する。

0013

共通ベース19は2トン又は4トンの普通トラックの荷台に載る広さ及び大きさとなって、内部に貯留タンク12、ポンプ13、反応槽15、ボンベ16、炭酸ガス希釈手段18及び制御装置21が搭載されている。発電機22は共通ベース19の外側に配置されているが搭載してもよい。なお、ポンプ13をモータ駆動ではなくエンジン駆動にすると発電機22は省略されることもある。
貯留タンク12と反応槽15は隣り合って配置されその上に、炭酸ガス希釈手段18の一部となる貯ガスタンク18dと、ポンプ13の吐出圧を示す圧力計18aと、外からの空気の量を調整する調整バルブ18b、18cと、pH計20の出力部を備えた角形ケース体に収納された制御手段21が配置されている。このケース体は、例えば、幅が0.5〜0.8m、奥行きが0.6〜1m、高さが0.7〜1mとなっている。

0014

この実施の形態では、貯留タンク12及び反応槽15の大きさは、30L(20〜100Lでもよい)程度、ポンプ13は0.2〜0.3kwのものを使用し、処理をしようとするアルカリ水の量は約1.2〜2m3/h程度、ポンプ13の吐出圧が約0.12MPa程度となっている。撹拌器14はこの実施の形態では2つが並列に接続されている。反応槽15に浸漬される撹拌器14の構造を図2図4を参照しながら説明する。

0015

撹拌器14は、プラスチック、金属、又はセラミックスからなって、中央に配置された断面円形の拡径部26と、拡径部26から連続してその軸心方向両側に徐々に縮径する縮径部27、28とを有し、拡径部26には接線方向に向けて管状物からなる流入口29が設けられ、縮径部27、28の縮径方向先側には開口30、31が設けられている。この撹拌器14を使用すると、図2に示すように、流入口29から圧力注入されるアルカリ水の液体流入によって、拡径部26、縮径部27、28の内側周囲高速旋回流が発生し、拡径部26及び縮径部27、28の軸心及びその周囲には負圧領域(負圧軸)が発生する。

0016

開口30、31の中央(半径方向内側)には希釈炭酸ガスの導入口32、33が、開口30、31の半径方向外側には液吐出口34、35が形成される。従って、開口30、31の中心位置の外側(即ち、導入口32、33の前方)に、空気で希釈された希釈炭酸ガスの誘導チューブ36、37を配置すると、負圧によって誘導チューブ36、37から希釈炭酸ガスが導入口32、33を介して撹拌器14の内部に吸引(自吸)される。なお、拡径部26の内径は4〜12cm(より好ましくは5〜8cm)、開口30、31の直径は拡径部26の内径の1/12〜1/5程度とするのが好ましいが、本発明はこれらの数字に限定されるものではない。

0017

ここで、中央の拡径部26の直径(内径)は上記範囲より大きくできない。大きくすると、遠心力が中央に働かず、軸心位置に大きな負圧が発生しない。本実施の形態では、処理するアルカリ水の量は少量(例えば、1〜2m3/h)であるが、2つの撹拌器14を並列に用いている。また、拡径部26の直径を上記範囲より小さくすると、遠心力が働かない。従って、前述のように拡径部26の直径は4〜12cm程度とするのがよい。

0018

撹拌器14の内部では、希釈炭酸ガスとアルカリ水が強い剪断力で接するので、アルカリ水が炭酸ガスによって中和される。この反応は、以下の通りとなり、無害化される。
(1)2NaOH+CO2 → Na2CO3+H2O
(2)Ca(OH)2+CO2 → CaCO3+H2O

0019

この撹拌器14の外側には、図3図4に示すように、炭酸ガスが混入された流体(主として処理液)の流れを利用して、希釈炭酸ガスとアルカリ水の反応を促進させる補助カバー39、40が設けられている。補助カバー39、40は全体が略球状となって、撹拌容器14の軸方向に短管41、42を介して連結され、軸心方向外側に開口43、44を有すると共に、途中位置には希釈炭酸ガスが抜ける開口45、46が複数設けられている。補助カバー39、40を含む撹拌器14の全長Wは15〜25cmとなっている。

0020

また、縮径部27、28の軸方向外側、及び開口43、44には誘導チューブ36、37を隙間を有して支持する支持部材48、49が設けられている。
液吐出口34、35から出た中和処理水(処理液)は、補助カバー39、40の開口43、44から反応槽15内に流出し、更に撹拌器14から発生する炭酸ガス及び空気によってバブリング撹拌されて中和反応がより促進される。

0021

炭酸ガスのボンベ16からレギュレータ(第1のバルブの一例、減圧器を含む)50を通じて流れ出た炭酸ガスは、貯ガスタンク18dに蓄えられ、撹拌器14の導入口32、33に、配管53、54及びこれに接続された誘導チューブ36、37を通じて導かれる。この配管53、54の途中には、エジェクターの働きをする分岐管接続部55、56があって、第2のバルブの一例である調整バルブ18b、18cを通じて導入された空気が炭酸ガスに流れる。なお、レギュレータ50と調整バルブ18b、18cは炭酸ガス希釈手段18の一構成要素である。

0022

なお、撹拌器14の導入口32、33に発生する負圧によって、貯ガスタンク(炭酸ガス貯留タンク)18d内の圧力は負圧になる。この場合、レギュレータ50から供給する炭酸ガスの量は必要量に制御して、貯ガスタンク18dが負圧を維持するようにする。即ち、反応槽15内の処理液のpHをpH計20で測定し、処理液のpHが6.3〜7.1の範囲に納まるように、炭酸ガスのレギュレータ50で炭酸ガスの量を、調整バルブ18b、18cで空気の量を調整する。貯ガスタンク18dは反応槽15よりも上位置に設置している。これによって、運転停止時のアルカリ排水の逆流を防止している。

0023

空気で炭酸ガスを希釈しない場合は、撹拌器14のアルカリ水に少量の炭酸ガスを注入することになるので、撹拌効率が下がる。そこで、予め炭酸ガスに例えば、1〜10倍の量の空気を混入して撹拌器14に送っている。
なお、流量調整された炭酸ガスと空気とを予め、貯ガスタンク18dに入れて混合して、貯ガスタンク18dに製造された希釈炭酸ガスを撹拌器14に送ることもできる。
このように、炭酸ガスに空気を混ぜて送ると、全体としてガスの量が増え、かつ空気はアルカリ水には溶解しないので、空気がバブリング作用を発揮し、アルカリ水と炭酸ガスの混合効率が向上する。なお、空気の混合量が低いと撹拌器14で混入する気体の量が少な過ぎ、空気の量が多すぎると含まれる炭酸ガスの量が不足する。貯ガスタンク18d内の圧力は炭酸ガスのレギュレータ50によって常時負圧又は大気圧になるように調整する。

0024

以上の実施の形態においては、一つの拡径部26の軸心方向両側に縮径部27、28を有する撹拌器14を用いたが、図5に示すように、一つの拡径部60の片側のみにテーパー状に縮径する縮径部61を有する撹拌器73を使用できる。この拡径部60には接線方向にアルカリ水の流入口63が、縮径部61の先部には開口64が設けられ、開口64は中央に希釈炭酸ガスの導入口67がその半径方向外側に液吐出口68が形成されている。
この場合、拡径部60の一方には、盲キャップ69が設けられ、他方には周囲に開口70、71を有する補助カバー72が設けられている。

0025

なお、動作において、アルカリ水を流入口63から、希釈炭酸ガスを導入口67から入れて、撹拌器73内部で混合し、液吐出口68から処理された液と未反応のガス(空気を含む)を放出するのは、撹拌器14と同一であるので、その作用については省略する。

0026

本発明は前記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲でその構成を変更することもできる。例えば、撹拌器の形状や寸法、貯留タンク、反応槽の容量、形状、これに合わせてポンプの性能を変える場合も本発明は適用される。

0027

10:アルカリ水の中和処理装置、12:貯留タンク、13:ポンプ、14:撹拌器、15:反応槽、16:ボンベ、18:炭酸ガス希釈手段、18a:圧力計,18b、18c:調整バルブ、18d:貯ガスタンク、19:共通ベース、20:pH計、21:制御手段、22:発電機、26:拡径部、27、28:縮径部、29:流入口、30、31:開口、32、33:導入口、34、35:液吐出口、36、37:誘導チューブ、39、40:補助カバー、41、42:短管、43〜46:開口、48、49:支持部材、50:レギュレータ、53、54:配管、55、56:分岐管接続部、60:拡径部、61:縮径部、63:流入口、64:開口、67:導入口、68:液吐出口、69:盲キャップ、70、71:開口、72:補助カバー、73:撹拌器

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