JPH0344319Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は蒸発法による海水の淡水化装置で生成
した淡水に硬度成分を添加して飲料水を得る装置
に関する。

〔従来の技術〕

蒸発式海水淡水化装置で製造される淡水は蒸留
水であるための各種のイオン及び溶存ガス類を殆
んど含まず、カルシウムやマグネシウムの硬度成
分も殆んど無い。このため上記淡水をそのまゝ汎
用の送水設備を使用して送水した場合には送水設
備に使用されている鋼管の腐食、コンクリート材
の溶出現象が起り、送水設備の機能を損う恐れが
ある。一方飲料水として使用した場合には前述理
由により無味であり飲料水としての飲み味が悪い
ばかりでなく心臓病の原因となり得ることが指適
されている。

このため従来より例えば文献「Desalination89
（1981）503−520」に紹介されているように、硬
度増加剤として生石灰、消石灰、石灰石、ドロマ
イト等が使用され、これらの淡水に溶解させる方
法が行なわれてきた。このうち石灰石及び／又は
ドロマイトを用いる場合、これ等を粒状にして充
填したフイルター（飲料水化装置では石灰石及
び／又はドロマイトの充填層を通常フイルターと
呼称）にあらかじめ炭酸ガスを吹き込んだ淡水を
導き、カルシウムあるいはマグネシウムを重炭酸
塩として溶出させて水の硬度を増す方法が一般的
である。

炭酸ガス源としては、別途燃料を燃焼させて得
た排ガス中の炭酸ガスを回収する方法、炭酸ガス
ボンベで搬入する方法等が提案されているが、中
でも最近、淡水化装置自体から発生する炭酸ガス
を有効利用する方法が、経済性の面からも魅力の
あるものとして注目されている。

〔考案が解決しようとする問題点〕

(1) 一般に蒸発法による海水淡水化装置は大規模
であり、１基あたりの淡水製造水量は20000〜
35000トン／日に達し、これが同一場所に数基
から数十基建設される。従つて付帯設備である
飲料水化装置で処理する淡水量も莫大となり、
フイルタ通過後の水のPH調整用として使用する
アルカリ剤の消費量がかさむことが運転コスト
の面で問題となつている。アルカリ剤としては
水酸化ナトリウム又は炭酸ナトリウム等が適用
できるが、これらの入手困難な場所への飲料水
化装置設置の際にはアルカリ剤の確保も問題と
なる。

(2) 先に出願した飲料水の製造方法（特願昭60−
8394）は、上記従来法の問題点を解消するた
め、フイルター通過後の淡水に炭酸ガスを含ま
ないガスを通気した後、必要ならばアルカリ剤
を加えてPHを所定値とすることを特徴とする飲
料水の製造方法を提案している。具体的には残
存炭酸ガスを含むフイルター通過後の水が貯水
タンクに滞留している間に散気装置より空気を
吹き込んで炭酸ガスを放散する装置を提案して
いる。この実施例はフイルター通過した水がタ
ンクに貯えられる場合であり、貯水タンクがな
ければ専用のガス通気装置がが必要である。

〔問題点を解決するための手段〕

海水の蒸発淡水化装置と、前記蒸発淡水化装置
で製造された淡水に同蒸発淡水化装置で発生した
炭酸ガスを吸収させる炭酸ガス吸収塔と、前記炭
酸ガス吸収塔で製造された炭酸含有水にカルシウ
ム、マグネシウム等を添加して飲料水を製造する
石灰石、ドロマイト等の粒状物を充填したフイル
タとを具えた飲料水の製造装置において、前記フ
イルタ通過後の炭酸含有水を逆Ｕ字型配管に導び
き、前記逆Ｕ字型配管の入口に炭酸ガスを殆んど
又は全く含まないガスを吹込み、逆Ｕ字型配管の
頂部より炭酸ガスを抜気し、逆Ｕ字配管から流出
する炭酸含有水のPH度を上げる。

〔作用〕

本考案の大きな長所は、フイルター通過後の淡
水に、炭酸ガスを殆んど又は全く含まないガスを
通気してPH値を増加させることによりPH値を上げ
るため、従来必要であつたアルカリ剤の使用量を
削減できることにある。

石灰石及び／又はドロマイトを充填したフイル
ター内を炭酸含有水が通過すると下記(1)式及び／
又は(2)式に従つて、カルシウム及び／又はマグネ
シウムの硬度成分が溶出してくる。

CaCO₃＋CO₂＋H₂OCa（HCO₃）₂ (1) Ca・Mg（CO₃）₂＋2CO₂＋2H₂OCa（HCO₃）₂
＋Mg（HCO₃）₂ (2) (1)式及び(2)式で示した液相反応は平衡反応であ
ることから、フイルター通過後の水中には未反応
の炭酸ガスが残存することとなり、このためPH値
が低くなる傾向を示す。PH値が低いままでは飲料
に適さないばかりでなく（WHOでは7.0〜8.5が
適当としている）、水の腐食傾向を示す指数であ
るLangelier Saturation Indexが負となり、飲料
水化の本来の目的である飲み味の改善と水の腐食
傾向の低減が達成不可能となる。

そこで従来は水酸化ナトリウム又は炭酸ナトリ
ウム等のアルカリ剤を使用して次式に示すよう
に、フイルター出口水中に残存する炭酸ガスを中
和してPH値を調整する方法がとられてきた。

CO₂＋NaOHNaHCO₃ (3) CO₂＋Na₂CO₃＋H₂O2NaHCO₃ (4) 本考案者らは上記アルカリ剤の低減方法につい
て鋭意検討したところ、残留炭酸ガスを含むフイ
ルター通過後の水に炭酸ガスを含まないガスを通
気することにより、残存炭酸ガスが水中より放出
されPH値が上昇する事実を見い出した。

通気ガスとしては、窒素ガス等炭酸ガスを全く
含まないガスが望ましいが、入手の容易な空気で
の放散でも十分効果的である。即ち空気中には炭
酸ガスが0.03％程度含まれているため気液平衡関
係から炭酸ガスの放散限界が生じるが、アルカリ
剤の添加の併用等で対処可能である。この場合、
アルカリ剤単独でPH値を調整する場合に比較し、
アルカリ剤の必要量は大幅に削減できる。

〔実施例〕

第１図において、海水の多段フラツシユ蒸発装
置１より製造された淡水はラインａより抜き出さ
れ、バイパスラインｂとラインｃにより分岐され
る。次にラインｃによつて分岐された淡水はライ
ンｄ及びラインｅによりさらに分岐され、ライン
ｄを通つた淡水はCO₂吸収塔２に導入される。
CO₂吸収塔２には多段フラツシユ蒸発装置１より
抜き出され、コンプレツサー７により昇圧された
CO₂含有ガスがラインｏを通つて導入される。
CO₂吸収塔２内でCO₂を吸収して炭酸水となつた
水はラインｆを通つて抜き出され、CO₂吸収塔２
をバイパスするラインｅを通つた淡水と混合後、
ラインｇを通つてフイルター３に導入される。未
吸収のCO₂ガス及び窒素、酸素等のガスはライン
ｐを通つて系外に排出される。CO₂吸収塔として
は充填塔あるいはラインミキサー等が適当であ
る。

次にラインｇより送入された炭酸含有水はフイ
ルター３内を通過する間にフイルター内に充填さ
れた石灰石及び／又はドロマイトの粒状物を溶解
し、硬度及び全アルカリ度を増した後ラインｈよ
り抜き出され、下部に散気装置及び上部に排気ラ
インｊを備えた逆Ｕ字型配管４に供給される。こ
の逆Ｕ字型配管４の下部には空気ブロワー５より
ラインｎを通して空気が導入され、水中に小量残
存するCO₂ガスを放散し液PH値を上昇させる。
CO₂ガスを含んだ空気はラインｊより系外に放出
される。放出ガス中には水分が含まれるが、通常
水温は40℃以下であるため蒸気圧が低く製造水の
散逸は少ない。逆Ｕ字型配管４からラインｉによ
り抜き出された水はラインｂを流れる淡水と混合
され、所定の硬度に調整後ラインｋを通つて最終
PH調整工程に送られる。PH調整工程ではアルカリ
剤タンク６よりアルカリ剤溶液がラインｌを通つ
てラインｋ内に注入され、所定PH値となるよう調
整される。PH調整剤みの飲料水はラインｍより系
外にとり出される。

第２，３図は本考案で使用する装置の特徴とな
つている部分の具体例を示す。同図により本考案
を更に詳細に説明する。なお第３図は第２図のＺ
−Ｚ断面である。

第２図は第１図におけるフイルター３を通過後
の水がラインｈより抜き出され、逆Ｕ字型配管４
に供給される接続部４ａ及び逆Ｕ字型配管４の入
口側下部の詳細を示している。８はラインｈの出
口側端部であり、９は逆Ｕ字型配管への接続管、
１０は逆Ｕ字型配管の入口側下部を示す。１１は
第１図の空気を供給するラインｎに相当し、１
２，１３は後述する空気を噴出する複数の細孔を
有する環状配管を示す。第３図の１４は前記環状
配管１２，１３に設けられた逆Ｕ字型配管の入口
側下部１０中を流れる水の方向と同方向に開口す
る細孔である。

第２図において硬度及び全アルカリ度を増した
淡水が逆Ｕ字型配管の入口側下部１０に達する
と、環状配管１２，１３より供給される空気の気
泡に水中に少量残存していたCO₂ガスを放散し液
PHを上昇させる。

次に本考案装置の使用例について説明する。

海水の多段フラツシユ蒸発装置より製造された
淡水と炭酸ガス含有ガスを分取し、第１図に示す
態様の飲料水製造方法により処理した。淡水分取
量は400／ｈであり、そのうち200／ｈを分岐
してラインｃにより炭酸ガス吸収工程へ送入し、
残りはバイパスラインｂを流した。吸収塔として
はラシヒリング充填塔を使用し、フイルター３に
はふるい径２mmから５mmまでの石灰石を充填し
た。充填体積は15とした。散気管を備えた逆Ｕ
字型配管４には空気ブロワー５より空気を０〜
160／ｈ送入し、脱炭酸した。ラインｍよりと
り出される最終処理後の飲料水の全硬度が炭酸カ
ルシウム基準で60mg／となるようにラインｏよ
り吹き込む炭酸ガス含有ガス量を設定した。又、
最終処理後の飲料水のPHは8.5となるようアルカ
リ剤（カセイソーダ）の注入量を調整した。

上記条件下での試験結果を第４図に示した。

第４図において、NaOH消費量の低減割合 Ｅ＝Qi−Qo／Qi×100％ Qi：脱気前の淡水のPHを8.5にするために必要
なNaOH消費量（mmol／） Qo：脱気後の淡水のPHを8.5にするために必要
なNaOH消費量（mmol／） 第４図からフイルター通過後の淡水に空気／水
流量比0.5以上にて通気することにより脱炭酸を
行うと、最終PH調整用のアルカリ剤消費量を半分
に削減出来るという。本考案の効果が明らかであ
る。

〔考案の効果〕

本考案装置によれば、フイルター通過後の淡水
のPH調整用に従来必要であつたアルカリ剤が50％
以上削減できる。飲料水化処理する淡水の量は莫
大であることからアルカリ剤消費量も多量とな
る。従つてその削減は運転コスト低減上非常に有
効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案飲料水の製造装置の全体を説明
するためのフローシートである。第２図は本考案
の要部を説明するための詳細図であり、第３図は
第２図のＺ−Ｚ断面図である。第４図は本考案の
効果を示す線図である。 １…蒸発淡水化装置、２…炭酸ガス吸収塔、３
…フイルター、４…逆Ｕ字型配管、５…空気ブロ
ワー、６…アルカリ剤タンク、７…コンプレツサ
ー、１１…空気供給管。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 海水の蒸発淡水化装置と、前記蒸発淡水化装置
   で製造された淡水に同蒸発淡水化装置で発生した
   炭素ガスを吸収させる炭酸ガス吸収塔と、前記炭
   酸ガス吸収塔で製造された炭酸含有水を導入する
   石灰石、ドロマイト等の粒状物を充填したフイル
   タと、前記フイルタ通過後の炭酸含有水を導入す
   る逆Ｕ字型配管と、前記逆Ｕ字型配管の入口に空
   気を圧入する空気ブロワーと、前記逆Ｕ字型配管
   の頂部より炭酸ガスを抜気するラインと、前記蒸
   発淡水化装置で製造された淡水と逆Ｕ字型配管を
   通過した水との混合水にアルカリ剤溶液を添加す
   るアルカリ剤タンクとを具え、前記フイルタで炭
   酸含有水にカルシウム、マグネシウム等を添加
   し、前記逆Ｕ字型配管頂部からの炭酸ガスの抜気
   により炭酸含有水のPH度を上げ、アルカリ剤溶液
   の添加でPH度を調整するように構成したことを特
   徴とする飲料水の製造装置。