JPH0450879B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、淡水化装置で得られた淡水を水道水
に適した水質に転換するための小形の石灰石焼成
炉を備えた後処理方法および装置に関するもので
ある。

石灰石の石灰の一部が苦士で入れ替つた白雲石
（ドロマイト）系を含んでも全く同軌の反応とな
るので、本発明では一々の説明は省略するが、
Caで示される部分はすべてCa＋Mgである場合
を含むものとする。

淡水化装置によつて得られた淡水はミネラル成
分を殆んど含んでいないから、以後の給水系統の
配管材料を腐食させ、また飲料水としては味覚に
乏しいものであつた。これらの欠点を補うため、
淡水に炭酸カルシウムや消石灰と炭酸ガスとを添
加して製造水とする方法が採用されており、一般
には石灰石を充填した容器、いわゆるライムスト
ンフイルターが設置され、これに炭酸ガスを吸収
した淡水が通過して下記反応により炭酸水素カル
シウムが生成し硬度を増す。

CaCO₃＋H₂Ｏ＋CO₂→Ca（HCO₃）₂ ……(1) このライムストンフイルターには通常入手し易
く安価な２〜20mm粒度の石灰石を充填して使用し
ているが、多くの場合純度が低く不純物を含み、
また溶解速度が遅く、硬度が附与されても水質が
劣ることもあり、このライムストンフイルターは
容量の割に淡水の処量は低く、よつて大型淡水化
装置では該フイルターを数十基も併設することと
なり、設備費が高くなりかつ石灰石は各フイルタ
ーに投入しなければならず、この補充作業は不溶
解スライムの排出作業とともに仲々煩雑であつ
た。

一方、炭酸ガスは淡水化装置における海水中の
重炭酸成分の分解抽気により取得できる場合もあ
るから、これを使用すれば合理的であるが、その
際アンモニア、油分、臭素等の不純物が含有する
危険性があり、また該抽気エゼクタ用蒸気のボイ
ラー用脱酸素剤としてヒドラジンを使用した場
合、抽気中の炭酸ガスにはヒドラジン等が混入す
る恐れがあり問題である。

また炭酸ガスの入手は油またはガスを燃焼して
生成する炭酸ガスをエタノールアミンなどの溶剤
を使用して回収するプロセスから取得する方法、
あるいは購入液化炭酸ガスの使用も考えられる
が、前者では装置が大規模の場合と同型式となり
複雑となつてポンプ等の動力が増大するばかりで
なく、機器の数も多く建設コストも高価なものと
なり、保健上も問題が残る。後者は価格（ランニ
ングコスト）の高騰を招き実用的でない。即ちこ
の場合の数＋Nm³／Ｈ（CO₂として）程度の要求
に対して、前者は無理なスケールダウンであり、
後者では消費量がやや多過ぎるとともに供給切れ
の不安をも伴うものである。

上記のとおり炭酸ガスの必要量は数＋Nm³／
Ｈ（CO₂として）の能力であり、石灰石としても
100Kg／Ｈ程度の微々たる取扱数量となり、此の
量に見合う小径の石灰石を連続的に処理すること
となり、工業規模の石灰炉で使われる数＋mmφ以
上の石灰石に比して分解時間も桁違いに短かく、
従つて滞留量も僅かなものとなり、一般石灰炉と
は桁違いに小さい特殊な炉で加熱するに適する程
度となるなど、従来の石灰炉とは全く概念が異な
るため、本発明は新たに開発した小型の石灰石分
解炉と、これに淡水化装置とを有機的に組合わせ
て、若干低品位の石灰石の場合であつても、より
高純度の消石灰溶液または微粒を含む石灰乳を生
成させ、次いで該液に石灰石焼成炉から発生した
炭酸ガス、必要ある場合は他から得た炭酸ガスを
吸収させることによつて淡水に炭酸水素カルシウ
ムを効率よく生成させる。

即ち、上記反応式(1)の前に一部は下記 Ca（OH）₂＋CO₂→CaCO₃＋H₂Ｏ ……(2) の反応によつて炭酸ガスと反応して炭酸カルシ
ウムを生成するが、この炭酸カルシウムは生成と
同時に溶解されてゆく條件下にあるので粒径が極
めて小さく、同時に淡水と炭酸ガスを(1)式で反応
させて炭酸水素カルシウムを淡水に溶解させる方
法であつて、経済的であり、装置の小型化連続化
および水質基準に合格する安定した飲料水の取得
を目的としてなされたものである。

以下本発明を添付の図面を参照して説明する。

淡水化装置、例えば海水淡水化蒸発装置１の設
置場所に近接して内部直接加熱石灰石焼成炉２が
設けられており、蒸発器３から生成した淡水であ
る蒸留水はTDSを数ppmしか含まず、このまま
では飲料に適しないので、管４を経て詳細を後述
するカルシウム溶解装置５に導入して硬度を附与
する。

一方、拡大して示された石灰石焼成炉２は内部
直接加熱方式であつて、ホツパー６から炉内に装
入された石灰石７は、例えば燃料油を管８から導
入して燃焼させる内部加熱用バーナー９によつて
900℃以上に直接加熱され、石灰石は生石灰と炭
酸ガスに分解し、生石灰は炉下部の冷却ゾーン１
０を通過する間に、ブロア１１から管１２を経て
導入された冷空気流により直接接触冷却されたの
ち、下部の生石灰消化器１３に落下する。燃焼用
空気は、焼成炉２上部の間接冷却器１４及び前述
の下方の冷却ゾーン１０でそれぞれ適宜熱交換し
予熱され使用に供される。なお上下部の冷却操作
については直接または間接接触いずれでも可能で
ある。焼成炉は図示の方式に限るものではなく独
楽型、国井式等小型化に適する方式よりモデイフ
アイしても達成し得るものである。

生石灰消化器１３には淡水化装置１で生成した
一部の淡水が管１５を経て装入されて消石灰溶液
もしくは石灰乳が生成し、不純物がある場合は該
消化器１３内に設けられたシツクナー１６により
不純物は沈泥となつて下部１７から排出される。
生石灰消化器１３は、装入される生石灰の純度が
高いときは容器を用いず長い配管で代用すること
もできる。

このようにして精製された消石灰溶液または石
灰乳はポンプ１８、管１９を経て、例えば0.5％
程度の濃度でカルシウム溶解装置５に到つて、分
岐管２０によつてここを通過する淡水に混合す
る。

上記の説明では生成淡水の一部を生石灰消化器
１３に導入したが、場合によつては管２０を省い
て生成淡水の全量を導入してもよい。この場合も
石灰石の純度が良く不純物が殆んどなければ容器
１３を用いず長い配管で代用することもできる。

石灰石焼成炉２で石灰石の分解によつて生じた
炭酸ガスは燃焼ガス中に炭酸ガス以外に空気等が
混入して純度は幾分劣るが、管２１を経てカルシ
ウム溶解装置５に入つて淡水に溶解し、前記反応
式（１，２）により反応は進行しCaCO₃を生成
しても、更に(1)式に従い該溶解装置５内で
CaCO₃、H₂Ｏ、CO₂が反応してCa（HCO₃）₂が溶
解生成するので、CaCO₃の粒径は微小で成長す
る暇もなく速やかに溶解して、淡水に硬度を与え
管２２から処理水として取出される。

この際、CaCO₃は前述のとおり粒径が小さい
ので反応速度は大きく、従来のライムストンフイ
ルターのような大規模な装置を必要としない。管
２２から取出す処理後の淡水に要求される硬度は
炭酸水素イオンとして数＋ppm程度であるから、
管１９を流れる0.5％程度のCaCO₃よりこの程度
の炭酸水素イオンの生成は、使用炭酸ガスの純度
が高く溶解し易いことと相俟つて、その反応時間
は短かくなり、カルシウム溶解装置５は小形にで
き、内部機構は極めて簡単となり、この実施例で
は側方の邪魔板２３を突出させて流路に変化を与
えたが、このような構成は省略し簡単な装置とす
ることもできる。また、もしも他から容易にCO₂
が取得できる場合はこれを利用してもよいことは
勿論である。

本発明は淡水化装置の近傍に内部直接加熱石灰
石焼成炉を設置し、生成淡水の一部または全部を
石灰石焼成炉側に導き生成生石灰と混合して消石
灰溶液または石灰乳となし、これと上記石灰石焼
成炉から発生した炭酸ガス、必要ある場合は他か
ら得た炭酸ガスとを生成淡水に混合吸収させるこ
とによつて生成淡水に硬度を附与することを特徴
とする生成淡水後処理方法であるから、直接加熱
石灰石焼成炉で得られる分解炭酸ガス及び燃焼ガ
ス中の炭酸ガスの両方を利用でき、またカルシウ
ム溶解装置は従来のライムストンフイルターのよ
うに石灰石の充填補充のような断続する煩雑な作
業はなく連続的となるから作業能率は向上でき
る。炉の條件または管８の燃料の種類により該焼
成炉のみよりの炭酸ガス量が不足する場合であつ
て、逆浸透法による淡水化時のように膜の種類に
より透過水が炭酸ガスを余り含まないとき、或は
近傍に燃焼排ガスまたは抽気ガス等の炭酸ガス源
のない時には、Ca（OH）₂の強い反応性により、
空気中の数百ppmの炭酸ガスを吸収塔を設けて捕
捉して不足分を補うこともできる。また燃料中に
硫黄分があればCaSO₄等となつて捕捉された分も
有効なカルシウム源となり得る。

しかも、この炭酸ガスの添加によつて粒径の小
さいCaCO₃が生成するので以後のカルシウム溶
解装置における溶け易い高純度炭酸ガスとの反応
速度は大となる。因みに数mm程度の石灰石のライ
ムストンフイルターに比べて本発明の炭酸カルシ
ウム微粒は数百乃至数万倍の比表面積を有するの
で該溶解装置は小形で形状は単純化でき、淡水の
通過速度は大となし得て処理能力が増大し、更に
は配管長に若干のゆとりがあればその一部を利用
する等小形にできるなどの効果があり、更に純度
の劣る石灰石を原料としても可能であり、砂の混
入した石灰石でも対象として考えられ、また一方
炭酸ガスの濃度が低くても、生成CaCO₃は高品
位のものに変換でき、式(2)の反応のところまでは
低濃度の炭酸ガス、極端な場合は大気さえも使用
可能で、式(1)の炭酸ガスは自給自足できるから、
淡水の後処理において各成分はバランスがよくと
れて無駄がなくなり、淡水化装置の近くに石灰石
採石場があれば、たとえ低品位の石灰石しか採掘
できなくても有効に利用でき、特にその効果は大
である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例における一部を拡大して
示したフローシートである。 １……海水淡水化蒸発装置、２……内部直接加
熱石灰石焼成炉、３……蒸発器、４……管、５…
…カルシウム溶解装置、６……ホツパー、７……
石灰石、８……管、９……内部加熱用バーナー、
１０……冷却ゾーン、１１……ブロア、１２……
管、１３……生石灰消化器、１４……間接冷却
器、１５……管、１６……シツクナー、１７……
下部、１８……ポンプ、１９……管、２０……分
岐管、２１……管、２２……管、２３……邪魔
板。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 淡水化装置の近傍に内部直接加熱石灰石また
   は苦土分を含む石灰石（以下石灰石と称する）焼
   成炉を設置し、生成淡水の一部は石灰石焼成炉側
   に導き、生成生石灰と混合して石灰乳または消石
   灰溶液となし、これと上記石灰石焼成炉から発生
   した炭酸ガス、必要ある場合は他から得た炭酸ガ
   スとを残りの生成淡水に混合吸収させることによ
   つて生成淡水に硬度を附与することを特徴とする
   生成淡水後処理方法。 ２ 淡水化装置の近傍に内部直接加熱石灰石焼成
   炉を設置し、生成淡水は石灰石焼成炉側に導き、
   生成生石灰と混合して該混合溶液に上記石灰石焼
   成炉から発生した炭酸ガス、必要ある場合は他か
   ら得た炭酸ガスを混合吸収させることによつて淡
   水に硬度を附与することを特徴とする生成淡水後
   処理方法。 ３ 淡水化装置の生成淡水の一部がホツパーと装
   入弁及び排出弁を有する加熱分解塔に連なる生石
   灰消化器に配管等により導かれ、ポンプを介しカ
   ルシウム溶解装置に配管等により導かれ、残部は
   カルシウム溶解装置に配管等により導かれること
   によつてなる生成淡水後処理装置。 ４ カルシウム溶解装置は側方より複数の邪魔板
   を突出させた容器である特許請求の範囲第３項記
   載の生成淡水後処理装置。