JPH0790210B2 - 溶液注入方法および装置 - Google Patents

溶液注入方法および装置

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JPH0790210B2
JPH0790210B2 JP3356721A JP35672191A JPH0790210B2 JP H0790210 B2 JPH0790210 B2 JP H0790210B2 JP 3356721 A JP3356721 A JP 3356721A JP 35672191 A JP35672191 A JP 35672191A JP H0790210 B2 JPH0790210 B2 JP H0790210B2
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slaked lime
membrane module
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J4/00Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices
    • B01J4/04Feed or outlet devices; Feed or outlet control devices using osmotic pressure using membranes, porous plates

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Feeding, Discharge, Calcimining, Fusing, And Gas-Generation Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は産業上の薬注設備、特に
水処理施設などにおける薬注設備に関する。
【0002】
【従来の技術】浄水分野を例として従来の薬注設備と溶
液注入方法について説明する。近年、水道水のpH調整
のための後アルカリ注入設備の計画が増えてきている。
それに使用するアルカリ剤としては、苛性ソーダ、ソー
ダ灰や消石灰などが用いられている。消石灰を使用する
ことは、パイプの腐食をパイプの内面に炭酸カルシウム
の被膜をつくることで防止できること、および安価であ
ることで、他のアルカリを使用することより優れてい
る。
【0003】しかしながら、消石灰はその溶解時に薬剤
飛散の問題があることや溶解度が非常に低いことからス
ラリー状として使用される場合が多い。しかしスラリー
状として使用する場合、水道水のpH調整のための後ア
ルカリとして注入すると浄水池の底部に消石灰やその他
の沈殿物が生じるなどの問題があり、他のアルカリに比
べ現状では採用例が少ない。消石灰を飽和溶液として注
入すれば、上記のような問題は解決されるので、最近連
続的に消石灰の飽和溶液を作りだす装置が開発されてき
ている。
【0004】上記の通り消石灰の溶解度は苛性ソーダや
ソーダ灰の溶解度に比べて非常に低く、消石灰だけが溶
解度が温度に逆比例している。消石灰の飽和濃度は約
0.2%で、飽和溶液を作製しようとすれば消石灰の約
500倍の水が必要となる。この消石灰の溶解挙動を生
かして消石灰の飽和溶液を作り出す装置としては次に示
すような装置が挙げられる。
【0005】1.上昇水流による接触溶解方式によるも
の。この方式は、溶解槽中の溶解水の上昇流速により、
消石灰スラリー層を槽内のあるレベルに保ち、この層を
通過する溶解水と接触によって消石灰の飽和溶液を作り
出す方式である。この方式の装置は1種のスラッジブラ
ンケットタイプの高速沈殿池であり、消石灰スラリー層
がスラッジブランケットを形成している。このタイプの
代表例を図2および図3に示す。
【0006】図2のタイプは小容量型として使用されて
いる装置で、溶解槽12中の溶液にスラリー供給管13
より消石灰スラリーを供給し給水管14からは溶解水を
給水する。溶解槽12中には中間にブランケット層17
が生成し、この層を通過する溶液は通過中に消石灰の飽
和溶液となり、溶液流出管15より取り出される。未溶
解の消石灰や不溶解物を含んだドレインはドレイン弁1
6より排出される。この装置の場合消石灰スラリーは間
欠供給である。
【0007】図3のタイプは大容量型として使用されて
いる装置で、装置の各要素部の名称およびその作用は図
2の装置の要素部と同じである。図3の装置では未溶解
の消石灰を含むスラッジをスラッジ引抜き管18より取
り出して回収し、消石灰スラリーとして再生できるよう
になっている。また、この装置の場合は消石灰スラリー
の供給は連続または間欠供給のどちらでもよい。
【0008】上昇水流方式はスラリーゾーンを維持する
ために、消石灰スラリーの供給は連続供給となるケース
が多く、従って制御を要する因子が消石灰スラリーの供
給と溶解水の供給の2因子のコントロールとなる。ま
た、スラリーゾーンは上昇水流によって維持させるた
め、上昇流速に制限が生じる。上昇水流が小さ過ぎる場
合はスラリーは沈降しゾーンの維持はできなくなる。逆
に上昇水流が高過ぎる場合はスラリーは総てキャリーオ
ーバする危険がある。
【0009】そのため、一般的に上昇流速は40〜10
0mm/minの範囲となり、溶解水の供給量はこの範
囲に制限されることになる。また、運転停止後再開する
場合、スラリーは底部に沈降しており、正常なスラリー
ゾーンを形成するには時間を要する。このように上昇水
流方式は運転管理が難しく、注入制御範囲が狭いことが
欠点である。
【0010】2.攪拌機による攪拌接触方式によるも
の。この方式は溶解槽と攪拌機とより成り、攪拌機によ
り機械的エネルギーを水に与えて溶解する方式である。
このタイプの代表例を図4に示す。
【0011】図4において、消石灰をバッチ式に溶解槽
19に投入口21より投入・貯留し、必要な消石灰飽和
溶液とするに見合った水を溶解槽19の下部の給水管2
0から供給し、攪拌機23による攪拌によって消石灰ス
ラリー層25を形成し、さらに水を供給して低速で溶解
液を上昇させて、飽和溶液を槽の上部より溢流させ溶液
流出管22よりより取り出す。未溶解の消石灰や不溶解
物を含んだドレインはドレイン弁24より排出される。
【0012】この方式は、消石灰の注入がバッチで行わ
れるため、溶解水の供給量のみをコントロールすること
でよいので、維持管理が容易である。しかし、飽和溶液
とするために槽内の上昇流速は上昇水流方式のそれと比
較して1/10程度にする必要がある。したがって、溶
解槽の単位面積当たりの能力は上昇水流方式の1/1
0、言い換えれば設置面積が10倍必要となる。このた
め、処理量が大きくなると非常に大きいスペースが必要
となる欠点を有する。
【0013】上記消石灰を例として説明した飽和溶液の
製造設備は、他の薬品の飽和溶液の製造にも適用でき
る。特に消石灰の溶解の場合のように溶解度が低く、か
つ溶解度が温度に逆比例するような薬品の飽和溶液の製
造に役立つ。しかし、従来方式ではいずれも溶解槽内の
溶液の上昇流速により飽和溶液の生成速度が制限され、
製造速度が遅いので大量に製造するためには大規模の装
置が必要となり、従って装置には広いスペースを準備し
なければならない。また、溶液の上昇流速のコントロー
ルが必要であるので安定に製造するためには制御装置や
その他の附属設備を設けなければならず、装置が複雑と
なり、かつ高価になる。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は薬品の
上記溶液注入方法および溶液注入装置における問題点を
解消し、溶解槽内の上昇流速に影響されず、操作が簡単
な溶液注入方法を提供し、かつ注入装置はコンパクトで
シンプルな構造のものとすることにある。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記課題は本発明の注入
方法や注入装置を開発することによって解決することが
できる。
【0016】すなわち、1)薬品を所定の注入場所に注
入する工程において、該薬品のスラリー中に膜モジュー
ルを浸漬し、該膜モジュールを介して飽和溶液を分離
し、所定の注入場所に注入することを特徴とする溶液注
入方法。
【0017】2)薬品を所定の注入場所に注入する注入
装置において、該注入装置には少なくともスラリー槽、
該スラリー槽中に浸漬して設けた膜モジュールおよび該
膜モジュールに連通する処理配管とを備えていることを
特徴とする溶液注入装置。
【0018】3)上記1)に記載の溶液注入工程におい
て、膜モジュールに連通する処理配管に処理ポンプを接
続し、該処理ポンプを使用して飽和溶液の分離、注入お
よび該膜モジュールの洗浄を兼ね行う溶液注入方法。
【0019】4)上記2)に記載の溶液注入装置におい
て、膜モジュールに連通する処理配管に正逆に回転可能
な処理ポンプを接続することを特徴とする溶液注入装
置。スラリー中に浸漬した外圧型膜モジュールを介して
飽和溶液を分離し注入することを特徴とする溶液注入方
法。
【0020】本発明の方法および装置は飽和溶液の生成
が溶解水の上昇流速に影響されない製造方法であり、ス
ラリーの濾過によるという新規な思想によるものであ
り、十分に濾過の精度を保つために膜を用いるものであ
る。
【0021】本発明において、スラリーとは薬品を水に
溶解して飽和あるいは飽和に近い溶液と共存して薬品の
未溶解物及び非溶解物を含んだ状態を意味する。また、
スラリー槽とはスラリーが入っている槽を意味する。さ
らにまた、注入方法および注入装置とは単に溶液を注入
する方法およびそれに使用する装置ではなく、スラリー
から飽和溶液を膜モジュールを会して濾過・分離し、そ
の後該溶液を利用先に送液し、使用先(注入点)で注入
する方法、およびこれら機能を発揮する装置を意味す
る。
【0022】膜を用いて直接溶液を濾過精製し、その溶
液を使用先(注入点)に注入する方式は従来より行われ
ている方式であるが、常に飽和濃度にある溶液を得る目
的でスラリー中に膜モジュールを浸漬する方式を採用し
た例は類を見ない。
【0023】使用する膜としては、上記例示した消石灰
の場合には膜の孔径がMF級で十分であるが、用途に応
じてUF級などを適宜選択する。膜の材質は濾過する薬
品の性状に適したものを選択する。例えば消石灰の場合
には耐アルカリ性の膜が必要で、望ましくはセラミック
膜とする。
【0024】本発明では、開放の溶解槽中で外圧式膜モ
ジュールを使用することが好ましく、この際吸引式で濾
過圧を生起することが好ましい。すなわち、外圧式膜モ
ジュールの処理溶液を、例えば消石灰スラリーより飽和
消石灰溶液を、膜モジュールに連通する処理配管から流
出させる場合には、その処理配管に吸引ポンプを接続し
て、吸引ポンプにより飽和溶液を濾過・流出させること
である。
【0025】さらに本発明の特徴とするところは、上記
ポンプとして吸引機能のみでなく加圧機能も発揮できる
ポンプを使用すると、このポンプを用いて水をこの外圧
式膜モジュールの内側から送って膜モジュールの水また
は溶液による洗浄を行うことができることにある。上記
吸引機能のみでなく加圧機能を発揮できるポンプとして
は例えば容積ネジポンプが挙げられる。この容積ネジポ
ンプはさらに定量ポンプとしての機能を有するので、処
理溶液を定量的に濾過し送液し、注入することができる
利点がある。
【0026】膜の洗浄方法には空気洗浄する方法もある
が、飽和溶液を取り扱う膜濾過工程では空気によるバブ
リングによって溶質が膜表面に析出する場合があるので
好ましくなく、この場合膜モジュールの内側からの水な
ど液体を用いて洗浄することが好ましい。
【0027】本発明の溶液注入方法や装置の利点をまと
めて示せば以下の通りである。 本発明では膜を利用してスラリーから濾過により飽和
溶液を取り出すため、従来の方式の場合のように飽和溶
液として取り出すのにスラリー槽中の液の上昇流速など
を微妙にコントロールする必要などの制約条件がなく、
またスラリー槽への薬剤の仕込みはバッチ方式でよの
で、本発明の溶液注入方法は操作し易くまた装置を運転
・維持することも極めて容易である。 本発明の駆動原動力として例えば容積ネジポンプを利
用した場合にはポンプの回転数の制御によって広い範囲
の溶液の注入ができる。
【0028】また、本発明の方法ではスラリー槽に仕
込む溶液の濃度を高くできるので、使用する溶解槽の容
積を小さくできる。 処理ポンプを容積ネジポンプのような多機能ポンプと
することで、濾過、注入のみでなく膜モジュールの洗浄
の操作も1台のポンプでできるので、装置がシンプルに
できる。
【0029】従って本発明の溶液注入方法は操作し易
く、装置は簡単で設置スペースが少なくて済み、価格が
易いなど多くの利点を持っている。本発明の溶液注入方
法および注入装置は特に、溶解度が低く、また溶解度が
温度に逆比例するような薬品の溶液注入方法および注入
装置として適するものであるが薬品にのみ適用の対称を
限定するものではない。
【0030】
【実施例】以下、本発明の注入装置の具体的1例を図1
に示し、また取り扱う薬品を消石灰を例として本発明を
説明するが、以下の説明は本発明をこれに限定されるも
のではない。
【0031】(実施例1)図1において、注入装置は消
石灰スラリーに適するスラリー槽1と処理ポンプ2から
なる。スラリー槽1にはスラリーの沈降を防止する攪拌
機3が設置され、またスラリー槽1中に外圧型膜モジュ
ール4が浸漬されている。膜モジュール4は送液管5で
処理ポンプ2と連絡され、さらに処理ポンプ2の出口か
ら注入配管6で注入弁7を介して注入点に接続される。
また、処理ポンプ2の出口からの注入配管6は注入弁7
の前で分岐し、給水配管8となり給水弁9を介して給水
槽に接続されている。スラリー槽1の下部にはドレイン
弁11が設置されており、消石灰中の非溶解物を排出で
きる。
【0032】回転数制御器10よりの信号によって処理
ポンプ2の正転、逆転および回転数を制御することがで
きる。本実施例では処理ポンプ2は容積ネジポンプであ
るため正転、逆転が可能であり、また、回転数制御によ
り注入量の調整が行える。
【0033】スラリー槽1の消石灰スラリーの濃度を
0.5〜5%程度とする。ここで、消石灰スラリーの濃
度とは未溶解の消石灰を含んだ濃度でこのスラリーを濾
過すると処理溶液は消石灰の飽和溶液となる。スラリー
槽1へ消石灰を投入する仕方はスラリー状でも、粉末の
まま投入しても構わない。上記投入消石灰をスラリーに
溶解し、スラリー槽1を消石灰スラリーで満水にした
後、攪拌機3を運転しスラリーが沈殿しないようにす
る。次に処理ポンプ2を起動し、膜モジュール4から消
石灰飽和溶液を吸引濾過し、処理配管5を経て、注入配
管6の注入弁7と通って注入点へ送液する。注入量の制
御は処理ポンプ2の回転数制御にて行う。
【0034】処理を続行し、膜の吸引圧が設定値まで上
がった時点で洗浄を開始する。洗浄は注入弁7を閉め、
給水弁9を開としてから、処理ポンプ2を逆転させて、
膜モジュール4に清水を通水する。洗浄水量は回転数の
制御にて行う。この洗浄により、清水が膜の内側から外
側へ通水され、膜の表面に付着した消石灰を剥離する。
剥離された消石灰のみならず、使用された洗浄水は消石
灰の溶解水として再利用される。
【0035】処理が続行され、スラリー槽1の水位があ
る程度低下したら、スラリー槽1に水を補給する。これ
を繰り返すとスラリー槽1のスラリー濃度が希薄にな
り、概ね0.5%程度になったら消石灰を新しく投入す
る。
【0036】
【発明の効果】本発明の溶液注入方法は膜を利用して、
スラリーから飽和溶液を取り出すためコントロールすべ
き要因が少なく操作し易い。本発明の溶液注入装置は、
スラリー槽中に浸漬して外圧型膜モジュールを設け、膜
モジュールを処理配管によって正逆に回転可能な処理ポ
ンプを連結して、濾過・注入と共に洗浄も可能にするこ
とによって、装置を構造のシンプルな設置スペースを取
らないものとでき、従って廉価な装置とすることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の膜濾過方式による溶液注入装置のフロ
ー図。
【図2】上昇水流による接触溶解方式による溶解装置の
1例の断面図。
【図3】上昇水流による接触溶解方式による溶解装置の
別の例の断面図。
【図4】攪拌機による攪拌接触方式による溶解装置の1
例の断面図。
【符号の説明】
1 スラリー槽 2 処理ポンプ 3 攪拌機 4 膜モジュール 5 処理配管 6 注入配管 7 注入弁 8 給水配管 9 給水弁 10 回転数制御器 11 ドレイン弁 12 溶解槽 13 スラリー供給管 14 給水管 15 溶液流出管 16 ドレイン弁 17 ブランケット層 18 スラッジ引抜き管 19 溶解槽 20 給水管 21 投入口 22 溶液流出管 23 攪拌機 24 ドレイン弁 25 スラリー層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C02F 1/66 510 B

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 薬品を所定の注入場所に注入する工程に
    おいて、該薬品のスラリー中に膜モジュールを浸漬し、
    該膜モジュールを介して飽和溶液を分離し、所定の注入
    場所に注入することを特徴とする溶液注入方法。
  2. 【請求項2】 薬品を所定の注入場所に注入する注入装
    置において、該注入装置には少なくともスラリー槽、該
    スラリー槽中に浸漬して設けた膜モジュールおよび該膜
    モジュールに連通する処理配管とを備えていることを特
    徴とする溶液注入装置。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載の溶液注入工程におい
    て、膜モジュールに連通する処理配管に処理ポンプを接
    続し、該処理ポンプを使用して飽和溶液の分離、注入お
    よび該膜モジュールの洗浄を兼ね行う溶液注入方法。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の溶液注入装置におい
    て、膜モジュールに連通する処理配管に正逆に回転可能
    な処理ポンプを接続することを特徴とする溶液注入装
    置。
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KR100480807B1 (ko) * 2004-09-23 2005-04-07 이철화 필터 적용 소석회 투입 장치와 이를 이용한 소석회투입방법 및 그 정수처리방법

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