JPH02102796A - 水の化学的軟化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は粒子反応器での結晶化法による水の化学的軟化
方法に関し、特に結晶化を促進するシーディング物質の
存在下に、シーディング物質上へ硬水成分を結晶させる
アルカリ剤を水へ別個に噴射混合する水の化学的軟化方
法に関する。

従来の技術 このようなプロセスはオランダ特許明細書第１５３．５
０１号で周知である０本周知プロセスでは、軟化する水
の全量を粒子反応器中でアルカリ剤と反応させる。

発明が解決しようとする課題 本周知プロセスは要求される軟化度については満足すべ
き結果を示すが、拳法を実用するとなると、多くの欠点
を伴うものである。

その第一はコストがかかることで、その理由は反応器を
通る水を軟化するのに、過剰のアルカリ剤が必要となる
ためである。

そのうえ反応器を出る軟化水は、使用する前に酸を添加
して平衡ＰＨまでもどす必要がある。

最後に、全水量を処理するために、比較的大形の反応器
とろ過器が必要になる。

ところで、粒子反応器での水の軟化に伴うコストは、殆
ど完全に使用化学薬品、反応器とろ過器のコストできま
ることが知られている。

本発明は上述の欠点を有効な方法で排除する水の軟化方
法を提供することを目的とする。

発明の開示 この目的を達成するために本発明は、結晶化を促進する
シーディング物質の存在下に、硬水成分をシーディング
物質上へ結晶させるアルカリ剤を水へ別個に噴射混合し
て、粒子反応器中で結晶化法を用いる水の化学的軟化方
法を提供するものであるが、その特徴は、適当な粒子サ
イズのシーディング物質を入れた反応器中で軟化すべき
水の一部を強く軟化し、次いでこの軟化処理により軟化
した水へ、生成混合水が所望硬水度になるような割合で
、未処理の水を前記反応器の外で混合することにある。

例えばカルシウムのようなよく知られた硬水成分を、粒
子反応器中で実質上全部除くことは技術上可能であるが
、実際上の問題としてそのような必要はまず発生しない
。

ここで軟化すべき水のＣａ硬度を３ミリモル／ρとしよ
う、そして例えばこの原水をＣａ硬度１．５ミリモル／
ρまで軟化するよう要求されたとする。技術上、この原
水をＣａ硬度０．２ミリモル／Ωまで軟化可能なことは
勿論である。

ここで驚くべきことには、本発明の方法によるときはＣ
ａ硬度３ミリモル／Ｑの水の一部を強く、例えば０，２
ミリモル／ｐまで軟化し、次いでこのように強く軟化し
た水を反応器の外部でＣａ硬度３ミリモル／１の原水と
混合するだけで、最終的にＣａ硬度１．５ミリモル／！
２の水を十分提供出来ることが判明した。

上記の例によれば、原水の５４％相当分のみを反応器で
処理し、これへ未処理の４６％相当分の水を反応器外で
混合して、必要なＣａ硬度１．５ミリモル／ρの水が提
供できることになる。

原水の約半分だけが粒子反応器を通過するために、本発
明によるときは極めて少量の処理でことたり、したがっ
て小型反応器で十分である。さらに重要なことは、本発
明の方法によるときは、ライ（ｌｙｅ１石灰乳、あるい
は炭酸ナトリウムのようなアルカリ剤が著しく節約され
て、これは驚くべきことと言わねばならない。

以下に２〜３のことについてさらに説明を加える。

１、ＣＯ２の中和は、強く軟化された分流についてのみ
必要である。これは実際上０．１〜０．２ミリモル／ρ
のアルカリ剤の節約に相当する。

２、通常０．１５ミリモル／ρの過剰アルカリ剤を必要
とするが、この過剰が必要なのは反応器を通る原水につ
いてだけである。

３、原水との混合後に得られる水は、実質上バランスし
ている。このことは極めて重要な点であって、石灰石と
炭酸とにおける次の平衡に関する；ＣａＣＯ３＋ＣＯ２
＋Ｈ２０＝Ｃａ”＋２０ＣＯ３。硬水と軟水を混合すれ
ば、一般にいわゆる腐蝕性の水１．すなわち平衡ｐＨＭ
よりｐＨ値の低い水が生成する。

従って、強く軟化した水を軟化しない水と混合すると、
過剰分が失われて、ちょうど希望通り、すなわち平衡状
態にある水が得られる。

それと共に驚くべき状態で酸の消費（１１０ρ、あるい
はＨ２３０４、ｐＨ補正を行った反応器）が節約される
。

ＰＨ補正が必要なのは、通常過飽和と沈降を防止するた
めである。また原水中のＣＯ２が酸の役目をする。こと
がｉ察されている。

さらに持ち出しくキャリーオーバー）が少くて、このた
めろ過器にかかる負荷が小さい、また持ち出しは、軟化
の強度と過剰割合とには殆ど無関係なことが観察されて
いる。

先に説明した通り、軟化のコストは主として化学薬品、
反応器およびろ過器のコストで決まるので、水を有効か
つ安価に軟化するのに、上記の利点が特に重要になる。

アルカリ薬剤にはライまたは石灰乳を使用するのが好ま
しいが、ＮａｚＣＯ３も使用できる。

最少のコストで最良の結果を得るためには、粒子床にも
注目する必要がある。そのためには粒子床を５例えば砂
、ガーネットサンド、大理石（炭酸カルシウム）および
ドロマイト（炭酸マグネシウム・カルシウム）のような
適当なシーディング物質から構成する。何故ならば本発
明によれば、プロセス収率、すなわちここでは粒子反応
器の化学薬品のコストが、床を調節してｆ＆適状態に保
つことで好影響を受けるように思われるからである。

すなわちシーディング物質の粒径と、軟化後に得られる
ペレットの粒径が、上記目的達成に特に重要であるよう
に思われる６粒径が小さくなると、比表面積が大になっ
て収率は向上する。

シーディング物質の粒子サイズは通常０．１〜０．８市
で、０．２〜０．４　ｍが好ましい、軟化後に得られる
ペレットは、そのサイズが０．８〜３Ｉ１ｍｌまで増大
したら反応器から取り出す、ただし、このときの好まし
いサイズは０．８〜１．２ｍ＋である。

本発明によれば、次に説明するステップを考慮に入れる
と、いっそう安定して有利な結果が得られる。

例えば反応器の上部筒状部分を拡大（コーン状に）する
ことで、流れが一層安定になって、粒径の大きなペレッ
トだけが除かれることになるとともに持ち出しが低減さ
れる。

・さらに大粒のペレットだけが除去できるように、反応
器の下部からペレットの抜きとりを行うことが重要であ
る。

ペレットの抜きとつと、シーディング物質の供給とを自
゛動化し、少量のペレットが頻繁な抜きとり／供給を受
けて、反応器中の粒径が狭い範囲内に保たれるようにす
れば、拳法の効率は更によい影響をうけることになる。

次に、本発明によるプロセスを、以下の本発明を限定す
るものではない実施例を用いて説明する。

実施例 下記組成をもつ原水を、従来法（比較デスト）と、次に
述べる本発明の方法とで軟化する。

軟化する水の組成 温度 イオン強度 カルシウム 　Ｈ Ｗ値 Ｐ値 ｏ２ ＨＣ０３ Ｏ３ ［衝指数　　　（ミ 飽和指数 過飽和のＣａＣ０３ （”Ｃ） （ミリモル／Ω） （ミリモル／ρ） （ミリモル／ρ） （ミリモル／ρ） （ミリモル／ρ） （ミリモル／ρ） （ミリモル／ｆｌ＞ リモル／λ、ｐＨ） （ミリモル／Ω） による ：　　１０．００ ：　　１２．００ ：　２．８０ ．７．２０ ：　　６．００ 二　−１゜ＯＯ ：　　ｉ、ｏｉ ：　５．９９ ：　０．００ ：　２．２３ ：　０．０６ ：　Ｏ，Ｏａ この水を１．１６ミリモル／ρＣａｔで軟化するために
、２．５０ミリモル／ρＮａＯＨが必要である。

また軟化した水は０．１５ミリモル／Ω過飽和のＣａＣ
Ｏ３を含有するので、０．１５ミリモル／ｐＨＣ，７１
（下表参照）で中和する必要がある。

本発明の方法で処理後の水質は次の通り。

添加したＮ　ａ　ＯＨ量（１） 条Ｐｌ−： Ａ　： Ｂ　： Ｃ： 添加後 平衡まで沈澱した後 ０．１５ミリモル／ρ過飽和ＣａＣＯ３となるまで沈澱
した後 （以下余白） 使用量と濃度（ミリモル／ρ） （１）　　イオンＭ　　　　　Ｃａ　　　　ｐｉ　　　
　ｍ１ｉｉ　　　　ｐＨ２，００１４，９９２，８０１
，００８，００９，５５９，７２１，３７−０゜４３　
５．１４　７．５０１０．１８　１．５２　−０．２８
　５，４４　７．７０２．４４ １．０４ ０．７３ 肺臓 ２．３８　　（Ａ） −０，００（Ｂ） ０．２７　　（Ｃ） ２．５０　１６．５３　　２．８０　　１．５Ｑ９．７
０　　１．０１　−０．２９ １０．１６　　１．１６　−０．１４ ３．００　１？、６９　　２．８０　　２．Ｇ。

９．２５　　０．６５　−０．１５ ９．７４　　０．８０　−０．００ ８．５０　　９．７５　　３．４１　　２．５４　　＜
Ａ）４．９３　　７，６５　　０．７４　　０．ＧＯ（
Ｂ）５．２３　　７．９５　　０．４４　　０．３８　
　（Ｃ）９．００　　９．９２　　４．２５　　２．６
６　　（Ａ）４．６９　　７．８７　　０１６　０．０
０　　（Ｂ）４．９９　　８．３７　　０．２８　　０
．６２　　（Ｃ）３．５０１８゜８５２゜８Ｇ　　２．
５０　９．５０　１Ｇ、０６　４．９２　２．７４　　
（Ａ）８．８１　　０．７２　−０．０３　４．４４８
．２６　０．２６　０．００　　（Ｂ）９．３５　　０
．４２　　Ｑ、１２　　４．７４　８．８４　０．４０
　０．７７　　（Ｃ）木ユ曹ｑ凱北 ６４％に相当する分流を０．４２ミリモル／　Ｑ　Ｃａ
まで強く軟化して、最終硬水度１．１６ミリモル／ρＣ
ａを同様に達成する。このために３．５０ミリモル／ρ
ＮａＯ’Ｈが分流に対し必要で、混合軟水は０．０４ミ
リモル／ρ過飽和のＣａＣＯ３のみを含むので、これを
０．０４ミリモル／ｌ１ＨＣρを用いて中和する必要が
ある（下表参照）。

温度　　　　　　　　　　　　　（’Ｃ）　：　１０．
００イオン強度　　　　　（ミリモル／！２）　：　１
０．８０カルシウム　　　　　（ミリモル／ρ）　：　
１．１６ｐＨニア。６８ Ｗ値　　　　　　　　（ミリモル／ρ　：５．１９Ｐ値
　　　　　　　　（ミリモル／ρ　：　−０，２８ｃｏ
２　　　　　　　　　（ミリモル／ρ　：　０．２９Ｈ
ＣＯ３（ミリモル／１１　　：５．１７Ｃ０３（ミリモ
ル／Ｉｌ：０．０１ Ｍ街指数　　　（ミリモル／ρ、ｐＨ：０．７４飽和指
数　　　　　　　　　　　　　　：０．１０過飽和Ｃａ
ＣＯ３（ミリモル／ｕ　）　：　０．０４発明の効果 本発明に従った分流処理で得られる利点をまとめると次
の通りになる。

１、次に述べることの結果として、塩基物質（ＮａＯＨ
，Ｃａ　（ＯＨ）２　、またはＣａＣＯ３＞の消費が節
約される。

Ｏ薬品の過剰使用は分流でのみ必要である。

ｏｃｏ２の中和は分流でのみ必要である。

上記実施例ではＮ　ａ　ＯＨの消費は２．５０ミリモル
／ｐの代りに僅かに０．６４Ｘ　３．５０＝　２．２４
ミリモル／ρですんで、０．２６ミリモル／Ａが節約さ
れる。

２、過剰分の中和に要する酸（ＨｅρまたはＨ量　Ｓｏ
、）の消費が節約される。上記実施例ではＨＣρの消費
量が０．１５ミリモル／ρでなしに、わずか０．０４ミ
リモル／Ωになって、０．１１ミリモル／ρの節約にな
る。実際上も、酸の使用量を分流処理で完全に無視でき
る場合がしばしばである。

３、分流だけを処理するために、反応器の容積が節約さ
れる。上記実施例では分流の割合は６４％で、節約され
る反応器容積は３６％になる。

４６分流を強く軟化する場合にだけ持ち出しが発生して
、この持ち出しは軟化範囲とは殆ど無関係なために、ろ
過器の容積が節約される。

上記実施例では分流割合は６４％で、従って持ち出し、 ろ過器負荷およびろ過器容積の節約 は約３６％である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、結晶化を促進するシーディング物質の存在下に、こ
   のシーディング物質へ硬水成分を結晶させるアルカリ剤
   を水へ別個に噴射混合して、粒子反応器での結晶化法に
   より前記水を化学的に軟化するに際し、適当な粒子サイ
   ズのシーディング物質を入れた反応器中で軟化すべき水
   の一部を強く軟化し、次いでこの軟化処理により軟化し
   た水へ、生成混合水が所望硬水度になるような割合で、
   未処理の水を前記反応器の外で混合することを特徴とす
   る水の化学的軟化方法。 ２、アルカリ剤としてライ（ｌｙｅ）を用いることを特
   徴とする請求項１記載の水の化学的軟化方法。 ３、アルカリ剤として石灰乳を用いることを特徴とする
   請求項１記載の水の化学的軟化方法。 ４、アルカリ剤として炭酸ナトリウムを用いることを特
   徴とする請求項１記載の水の化学的軟化方法。 ５、シーディング物質の粒子径が０．１ｍｍ以上かつ０
   ．８ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から４ま
   でのいずれか１項記載の水の化学的軟化方法。 ６、シーディング物質の粒子径が０．２ｍｍ以上かつ０
   ．４ｍｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の水
   の化学的軟化方法。 ７、表面に硬水成分が結晶してなるペレットであって、
   その粒径が０．８ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下のものが反応
   器から除去されることを特徴とする請求項１から６まで
   のいずれか１項記載の水の化学的軟化方法。 ８、粒径が０．８ｍｍ以上かつ０．１２ｍｍ以下のペレ
   ットが除去されることを特徴とする請求項７記載の水の
   化学的軟化方法。 ９、軟化が反応器の中で行われ、この反応器における上
   側の円筒部が拡大されて形成されていることを特徴とす
   る請求項１から８までのいずれか１項記載の水の化学的
   軟化方法。１０、ペレットの排出とシーディング材料の
   供給とが自動的に行われることを特徴とする請求項１か
   ら８までのいずれか１項記載の水の化学的軟化方法。