(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
炭酸ガスを充填したボンベより気化された炭酸ガスを抽出し、前記抽出された炭酸ガスを圧力調整器で減圧調整し、前記減圧調整された炭酸ガスをアルカリ性の排水に混入して中和する中和処理装置において、
前記圧力調整器に取り付けられ、前記圧力調整器により減圧調整された炭酸ガスを大気熱により熱交換する熱交換部と、
外部から前記排水を導入する導水口と、導入した排水を外部に排出する排水口と、を連通し、前記導水口側が前記排水口側よりも上方に位置するように傾斜する配管による流水部と、
前記熱交換部にて熱交換された炭酸ガスを前記流水部内の排水に混入する混入部と、
を備え、
前記混入部は、
前記圧力調整器と前記流水部を連通し、前記炭酸ガスを前記流水部に導入する導入管と、
前記導入管の流水部側の端部と接続され、前記流水部における排水の流下方向に延伸した延伸部と、
前記延伸部に前記排水の流下方向に沿って所定間隔で複数個備えられ、前記炭酸ガスを分散して放出させる放出部と、
を備えて構成される中和処理装置であって、
前記流水部の配管内には、前記延伸部の下流側に、高さが前記放出部よりも高くなるように設定された、前記排水を堰止める堰を備えることを特徴とする中和処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中和処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、工事現場等で発生するアルカリ性排水は、当該排水に炭酸ガスを混入させる中和処理装置によりｐＨ値を規制値以下に低下させた後、排出するという中和処理が施されている。
【０００３】
上記中和処理装置としては、例えば、アルカリ性排水に炭酸ガスを混入して中和するようにした炭酸ガス中和装置において、アルカリ性排水の貯水槽よりポンプで排水を汲み上げて流路に給送し、流路内でノズルから炭酸ガスを吹き込んでミキサによって混合（攪拌）するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３６７４号公報
【０００５】
ここで、上記特許文献１に記載の中和処理装置においては、ポンプを駆動させて中和処理を施す排水を所定量汲み上げ、当該汲み上げた量の排水と炭酸ガスを中和しているため、ポンプの駆動力を必要としていた。さらに、当該中和処理装置は、ミキサによって排水と炭酸ガスを攪拌しているため、ミキサの駆動力も必要としていた。
【０００６】
また、上記特許文献１に記載の中和処理装置において、一般的に、例えば、ｐＨ９．３程度以上のアルカリ性排水を中和処理する場合、当該中和処理が短時間で複数回繰り返し行われるため、一度に大量の炭酸ガスが用いられる。つまり、ボンベ内で蒸発により気化した炭酸ガスのみならず、ボンベ内に混在する気化前の液化炭酸ガスをも気化器等を用いて気化する必要がある。さらに、その気化器による気化の際になされる炭酸ガスの減圧による凍結を防止するために、気化器にヒータを取り付けて加熱する必要があった。
【０００７】
つまり、従来の中和処理装置では、ヒータ、ポンプ、ミキサ、等を駆動する駆動源を要していた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、このような中和処理装置は一般的に工事の終了とともに撤去されるため、工事等の終了後に残留する、例えば、ｐＨ９．３程度以下のアルカリ性の排水に対して、上記中和処理を施すためには再度中和処理装置を設置する必要がある。
しかしながら、上述のように従来の中和処理装置の設置に際しては、駆動源を確保しなければならないため、工事が終了し諸設備が撤去された状況では、その駆動源確保が困難となる場合が存在し、容易に上記排水の中和処理を実施し得ないという問題があった。
【０００９】
本発明の課題は、駆動源を用いることなく、容易にアルカリ性の排水の中和処理を実現可能な中和処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、
炭酸ガスを充填したボンベより気化された炭酸ガスを抽出し、前記抽出された炭酸ガス
を圧力調整器で減圧調整し、前記減圧調整された炭酸ガスをアルカリ性の排水に混入して中和する中和処理装置において、
前記圧力調整器に取り付けられ、前記圧力調整器により減圧調整された炭酸ガスを大気熱により熱交換する熱交換部と、
外部から前記排水を導入する導水口と、導入した排水を外部に排出する排水口と、を連通し、前記導水口側が前記排水口側よりも上方に位置するように傾斜する配管による流水部と、
前記熱交換部にて熱交換された炭酸ガスを前記流水部内の排水に混入する混入部と、
を備え、
前記混入部は、
前記圧力調整器と前記流水部を連通し、前記炭酸ガスを前記流水部に導入する導入管と、
前記導入管の流水部側の端部と接続され、前記流水部における排水の流下方向に延伸した延伸部と、
前記延伸部に前記排水の流下方向に沿って所定間隔で複数個備えられ、前記炭酸ガスを分散して放出させる放出部と、を備えて構成されることを特徴とする。
【００１３】
さらに、請求項１に記載の発明は、
前記流水部の配管内には、前記延伸部の下流側に、高さが前記放出部よりも高くなるように設定された、前記排水を堰止める堰を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によると、中和処理装置において、圧力調整器によって減圧調整された炭酸ガスは温度低下を伴うが、熱交換部により大気熱との熱交換がなされるのでヒータを用いることなく凍結を防止することができる。また、配管による流水部の導水口側が排水口側よりも上方に位置するように傾斜しているので、ポンプにより中和処理を施す排水を所定量汲み上げる必要がない。さらに、放出部により炭酸ガスを分散して放出させ、排水に混入させることができるので、ミキサによって排水と炭酸ガスを攪拌させる必要も無い。つまり、ヒータ、ポンプ、ミキサ、等の駆動源を用いることなく、アルカリ性の排水の中和処理が実現できる。
したがって、本発明は、駆動源を用いることなく、容易にアルカリ性の排水の中和処理を実現可能な中和処理装置であるといえる。
しかも、流水部の配管内には、延伸部の下流側に排水を堰止める堰を備え、堰の高さは、延伸部に設けられた放出部よりも高くなるように設定されているため、延伸部の下方を流下する排水は、堰により水位が上昇するので、放出部から放出される炭酸ガスの混入が可能となる。
また、排水は堰を通過するために上方及び下方向きの流れを形成するので、流水部の配管内を傾斜方向に直線的に流下する場合に比べ、炭酸ガスとの攪拌性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る中和処理装置の概略構成を示す正面図である。
【図２】本発明に係る圧力調整器を上面視した状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図を参照して、本発明に係る中和処理装置の具体的な態様を詳細に説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。
なお、以下の説明では、図１における中和処理装置１の左右方向をＸ軸方向として、前後方向をＹ軸方向として、上下方向をＺ軸方向とする。
【００１８】
図１に示すように、中和処理装置１は、例えば、炭酸ガスをアルカリ性（例えば、ｐＨ値９．３程度）の排水に混入して中和する複数の中和部５と、上流側より下流側へ向けて（矢印Ａの方向に）流下する排水の流下断面積を制限する遮水コンクリート６０（導水口）と、遮水コンクリート６０の下流側に設けられ、排水を流下させる流水部５０と、流水部５０内の排水を採取する上流側採水管７０及び下流側採水管８０と、流水部５０を流下する排水を外部に排出する排水口９０と、等を備えて構成され、上流側より流入する工事施設等から排出されるアルカリ性排水に中和処理を施して排出する。
【００１９】
中和部５は、炭酸ガスを充填したボンベ１０と、ボンベ１０より噴出した炭酸ガスの圧力調整を実行する圧力調整器２０と、圧力調整器２０を通過した炭酸ガスの流量を測定する流量計３０と、流量計３０を通過した炭酸ガスを排水に混入する混入部４０と、等を備えて構成され、排水の流下方向に沿って直列に複数配置されている。
【００２０】
ボンベ１０は、容器弁１１を含んで構成され、液化炭酸ガス及び当該液化炭酸ガスが蒸発により気化した炭酸ガスを充填したガスボンベである。
容器弁１１は、ボンベ１０内の炭酸ガスを開閉によって取り出すバルブである。つまり、容器弁１１の開閉量を調整することで、ボンベ１０内の気化した炭酸ガスのみを取り出し、当該取り出した炭酸ガスを圧力調整器２０に対して導入することが出来る。
【００２１】
図２は、本発明に係る圧力調整器を上面視した状態を示す図である。
圧力調整器２０は、図２に示すように、圧力調整部２１と、熱交換部２５と、を含んで構成され、ボンベ１０より導入した炭酸ガスの圧力調整（減圧調整）を行い流量計３０に導入する。
圧力調整部２１は、導入したガスの圧力を所定値に調整する圧力調整ハンドル（図示省略）や当該ガスの圧力を計測して表示する圧力計（図示省略）を含んで構成され、ボンベ１０より導入した炭酸ガスの減圧調整を行う。
熱交換部２５は、圧力調整部２１の後方（Ｙ軸正方向）に取り付けられ、円筒状の部材の周面に所定間隔で複数の伝熱フィンを有し、大気熱を熱源として圧力調整部２１にて減圧調整される炭酸ガスの熱交換を行う熱交換器である。
つまり、圧力調整部２１により減圧調整された炭酸ガスは、減圧に伴う温度低下により凍結するおそれがあるが、熱交換部２５によって大気熱との熱交換を行うことにより、上記凍結を防止することが可能となる。
なお、工事施設等より排出されるアルカリ性の排水は、例えば、ｐＨ値が９．３以下程度の弱アルカリ性を示す場合が多い。したがって、ボンベ１０内で気化した炭酸ガスを混入することで上記排水に対する中和処理を達成し得るため、ボンベ１０に充填された液化炭酸ガスを取り出して気化器等で気化させる必要はないので、圧力調整器２０による減圧調整のみを行う。
【００２２】
流量計３０は、圧力調整器２０にて減圧調整された炭酸ガスの流量を計測する。
【００２３】
混入部４０は、導入管４１と、分散器４２と、を含んで構成され、流量計３０を通過した炭酸ガスを後述の流水部５０へ導入して、流水部５０を流下する排水に混入する。
【００２４】
導入管４１は、圧力調整器２０と流水部５０を連通し、炭酸ガスを流水部５０内に導入する配管である。
【００２５】
分散器４２は、例えば、管状のセラミック材等に微細な孔を複数備えたエアストーンであり、延伸部４３と、複数の放出部４４と、を含んで構成され、導入管４１より導入される炭酸ガスを分散発泡させて流水部５０内に放出する。
【００２６】
延伸部４３は、導入管４１の流水部５０側の端部に接続され、排水の流下方向に延伸したセラミック材等で形成される配管である。
【００２７】
放出部４４は、例えば、延伸部４３の上端に設けられ、排水の流下方向に沿って所定間隔で複数個備えられている。放出部４４は、導入管４１にて流水部５０に導入され、延伸部４３により排水の流下方向に運搬される炭酸ガスを、微細な気泡として分散させて（分散発泡させて）上方（Ｚ軸正方向）に放出させる放出口である。なお、放出部４４より放出される気泡の大きさは、放出部４４の口径を所望する大きさにすることで調整できる。
つまり、流水部５０に導入された炭酸ガスを一箇所から直接排水に混入する場合に比べ、炭酸ガスを複数の放出部４４により排水の流下方向に沿って分散して混入させることで、排水と炭酸ガスとの接触面積を増加させることが可能となり、それによって排水と炭酸ガスとの溶解率を向上させることができる。
【００２８】
遮水コンクリート６０は、後述の流水部５０の管断面積と合致した径を有する円筒状の空洞部６１を備え、上流側より流下する排水を当該空洞部６１にて流入制限するコンクリート部材である。
【００２９】
流水部５０は、例えば、サイホン部５５と、堰５８と、を含んで構成され、遮水コンクリート６０と、後述の排水口９０と、を連通し、遮水コンクリート６０側が排水口９０側よりも上方に位置するように傾斜した配管である。そのため、遮水コンクリート６０側より流入した排水を排水口９０へと流下させ、その間に放出部４２より放出される炭酸ガスを混入させることで中和処理を行うことが出来る。
【００３０】
堰５８は、流水部５０内で、分散器４２の下流側に設置されており、上流側より接触した排水を堰止め、上方（Ｚ軸正方向）に押し流し、当該堰５８を通過した排水を下方（Ｚ軸負方向）に引き込む。
堰５８の高さは、例えば、延伸部４３に設けられた放出部４４よりも高くなるように設定されている。
そのため、延伸部４３の下方を流下する排水は、上記堰５８により水位が上昇するので、放出部４４から放出される炭酸ガスの混入が可能となる。
また、排水は堰５８を通過するために上方及び下方向きの流れを形成するので、流水部５０の傾斜方向に直線的に流下する場合に比べ、炭酸ガスとの攪拌性が高まる。
【００３１】
サイホン部５５は、排水の導入側の水位が導出側よりも高く、かつ、導入側と導出側の間を双方の水位よりも高くなるように屈曲させた配管部である。
つまり、排水がサイホン部５５を通過する際に、サイホン部５５の導入側から最も水位の高い頂上地点までの区間が満流となるため、排水と炭酸ガスの接触時間が長くなり、炭酸ガスの混入を促進することが可能となる。また、上記サイホン部５５における水位変化によって排水の圧力が上昇するので、炭酸ガスを混入し易くなり、溶解率の向上を図れる。
【００３２】
上流側採水管７０は、外部と遮水コンクリート６０の空洞部６１を連通し、空洞部６１を流下する排水を採取する管である。
下流側採水管８０は、排水口９０近傍に設けられ、外部と流水部５０を連通し、排水口９０近傍を流下する排水を採取する管である。
つまり、上流側採水管７０と下流側採水管８０の上端側（Ｚ軸正方向）にｐＨセンサ等（図示省略）を取り付け、上流側採水管７０と下流側採水管８０の各々にて採取された排水のｐＨ値を当該ｐＨセンサで測定することにより、中和処理装置１による中和処理前後の排水のｐＨ値の変化量を容易に把握することが可能となる。
【００３３】
排水口９０は、流水部５０を流下し、中和部５により中和処理が施された排水を下流側に排水する。
【００３４】
次に、中和処理装置１の動作について説明する。
ここで、工事施設等より排出されるアルカリ性の排水は、例えば、ｐＨ値が９．３以下程度の弱アルカリ性を示す場合が多い。そのため、ここでは上流側採水管７０の位置にて測定されるｐＨ値を例えば９．３とし、目標とするｐＨ値（規制値）を例えば６．５〜８．５程度とする。また、中和部５は一組のみ配置されているものとする。
【００３５】
まず、ボンベ１０より容器弁１１を調整して所定量（例えば、０．２５ｍ3／ｍｉｎ)の気化した炭酸ガスが取り出される。
次いで、上記炭酸ガスは、圧力調整部２１にて減圧調整され、熱交換部２５にて大気熱による熱交換が施され、流量計３０にて流量測定が行われる。
次いで、上記炭酸ガスは、混入部４０の導入管４１により流水部５０内に導入され、所定間隔で複数（例えば、１ｍ間隔で４箇所）設けられた分散器４２の放出部４４により分散発泡されて流水部５０内に放出される。
【００３６】
次いで、当該炭酸ガスは、遮水コンクリート６０より流入し、流水部５０を流下する排水（例えば、流量３５ｍ3／ｈ）に混入（中和）される。そして、炭酸ガスと排水の溶解率は堰５８及びサイホン部５５を通過することにより高められる。
次いで、ユーザは、下流側採水管８０の位置にてｐＨ値を測定し、上記中和処理により目標とするｐＨ値に到達しているか否かを判断する。なお、排水と炭酸ガスの溶解率を１と仮定すると、上記設定値に基づく中和処理により排水のｐＨ値は７まで低下し、十分に目標とするｐＨ値に到達させることができる。
【００３７】
ここで、ユーザは目標とするｐＨ値に到達していないと判断した場合、例えば、図１に示すように、中和部５を排水の流下方向に沿って直列に複数配置することにより、目標とするｐＨ値を取得することが出来るように調整する。
【００３８】
そして、上記調整が施され目標とするｐＨ値に到達した排水は、排水口９０より外部へ排出される。
【００３９】
以上説明した本実施形態における中和処理装置１は、圧力調整器２０に取り付けられ、大気熱を熱源として圧力調整部２１にて減圧調整される炭酸ガスの熱交換を行う熱交換部２５と、遮水コンクリート６０側が排水口９０よりも上方に位置するように傾斜する流水部５０と、熱交換部２５にて熱交換された炭酸ガスを流水部５０内の排水に混入する混入部４０と、を備え、混入部４０は、圧力調整器２０と流水部５０を連通し、炭酸ガスを流水部５０に導入する導入管４１と、導入管４１の流水部５０側の端部と接続され、流水部５０における排水の流下方向に延伸した延伸部４３と、延伸部４３に排水の流下方向に沿って所定間隔で複数個備えられ、炭酸ガスを分散して放出させる放出部４４と、を備えて構成されている。
つまり、ボンベ１０より取り出された炭酸ガスは、圧力調整器２０にて減圧調整されると温度低下を伴うが、熱交換部２５により大気熱を熱源として熱交換されるので凍結を防止することができる。また、流水部５０の遮水コンクリート６０側が排水口９０側よりも上方に位置するように傾斜しているので、ポンプ等により中和処理を施す排水を所定量汲み上げる必要がない。さらに、放出部４４により炭酸ガスを分散して放出させ、排水に混入させることができるので、ミキサ等によって排水と炭酸ガスを攪拌させる必要も無い。つまり、ヒータ、ポンプ、ミキサ、等の駆動源を用いることなく、アルカリ性の排水の中和処理が実現できる。
したがって、本発明は、駆動源を用いることなく、容易にアルカリ性排水の中和処理を実現可能な中和処理装置であるといえる。
【００４０】
また、放出部４４は、炭酸ガスを分散発泡させて放出する。
つまり、放出部４４によって炭酸ガスを微細な気泡として分散して排水に混入することができるので、排水と炭酸ガスとの接触面積を増加することが可能となり、それによって排水と炭酸ガスとの溶解率を向上させることができる。
【００４１】
また、流水部５０は、延伸部４３の下流側にサイホン部５５を備えている。
つまり、排水がサイホン部５５を通過する際に、サイホン部５５の導入側から最も水位の高い頂上地点までの区間が満流となるため、排水と炭酸ガスの接触時間が長くなり、炭酸ガスの混入を促進することが可能となる。また、上記サイホン部５５における水位変化によって排水の圧力が上昇するので、炭酸ガスを混入し易くなり、溶解率の向上を図れる。
【００４２】
また、流水部５０は、延伸部４３の下流側に排水を堰止める堰５８を備え、堰５８の高さは、例えば、延伸部４３に設けられた放出部４４よりも高くなるように設定されている。
そのため、延伸部４３の下方を流下する排水は、上記堰５８により水位が上昇するので、放出部４４から放出される炭酸ガスの混入が可能となる。
また、排水は堰５８を通過するために上方及び下方向きの流れを形成するので、流水部５０の傾斜方向に直線的に流下する場合に比べ、炭酸ガスとの攪拌性が高まる。
【００４３】
また、熱交換部２５及び混入部４０を含んだ中和部５が、排水の流下方向に沿って直列に複数備えられている。
つまり、排水に中和部５による中和処理を施しても、目標とする排水のｐＨ値に到達しない場合、中和部５の設置数を増加させることにより、容易に上記ｐＨ値に到達するように調整することができる。
【００４４】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の改良並びに設計の変更を行っても良い。
例えば、堰やサイホン部の配置数は適宜増減可能であるし、また、堰やサイホン部のうち少なくとも何れか一方のみを備えたものであっても勿論よい。
【符号の説明】
【００４５】
１              中和処理装置
５              中和部
１０            ボンベ
２０            圧力調整器
２５            熱交換器
４０            混入部
４１            導入管
４２            分散器
４３            延伸部
４４            放出部
５０            流水部
５５            サイホン部
５８            堰
６０            遮水コンクリート（導水口）
９０            排水口
【図１】
0005425557.tif 000002
【図２】
0005425557.tif 000003