(57)【要約】本発明は、石灰乳を希釈水と混合する工程を含む、石灰水の製造方法に関する。本発明は、上記の希釈水が脱イオン水であること、そして少なくとも１種のケイ酸塩が濾過水に添加される工程を含むことを特徴とする。本発明は本発明の方法を実施するための装置にも関するが、前記装置は少なくとも１つの石灰飽和槽（１）と、希釈水を石灰飽和槽内に運搬する手段（３）と、石灰乳を石灰飽和槽内に運搬する手段（２）と、石灰乳を希釈水と接触させることによって得られた石灰水を排出する手段（４）と、並びに非石灰化部分および沈降物を排出する手段（１３）と、を含む。上記の装置は、少なくとも１種のケイ酸塩を希釈水中に運搬する手段（７）をさらに含むことを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
石灰水の製造方法であって、飽和槽内で石灰乳を希釈水と混合する工程を含む製法において、前記希釈水が膜濾過、または蒸留、および／またはイオン交換樹脂の通過によって脱イオン化された水であることと、ケイ酸イオンを前記脱イオン水へ添加する工程を含むこととを特徴とする、石灰水の製造方法。
【請求項２】
前記ケイ酸塩がケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムからなる群から選択されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ケイ酸塩がケイ酸ナトリウムであることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
膜濾過によって脱イオン化された前記水がナノ濾過または逆浸透濾過を受けた水であることを特徴とする、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１種のケイ酸塩を添加する前記工程が、ケイ酸塩を膜濾過によって濾過された水と混合することからなることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
少なくとも１種のケイ酸塩を脱イオン水へ添加する前記工程が前記ケイ酸塩を前記飽和槽内へ導入することからなることを特徴とする、請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記ケイ酸塩が５ｍｇ／ｌから４０ｍｇ／ｌ、および好ましくは１０ｍｇ／ｌから２０ｍｇ／ｌのＳｉＯ2含量で前記脱イオン水へ添加されることを特徴とする、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法を使用して石灰水を製造するための装置であって、
少なくとも１つの石灰飽和槽（１）と、
希釈水を前記石灰飽和槽内へ導入する手段（３）と、
石灰乳を前記石灰飽和槽内へ導入する手段（２）と、
石灰乳を希釈水と接触させることによって得られる石灰水を排出する手段（４）と、
不焼成物質および／または沈降物を排出する手段（１３）と、を含む装置において、
少なくとも１種のケイ酸塩を希釈水中に導入するための運搬手段（７）を含むことを特徴とする、装置。
【請求項９】
ケイ酸塩を希釈水と混合するための手段を含むことを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記混合手段が少なくとも１つのミキサー（１１）を含むことを特徴とする、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
ミキサー（１１）がスタティックミキサーであることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
飽和槽内で製造された石灰水の量を測定するための手段（１７）と、前記運搬手段によって導入されるケイ酸塩の用量を変化させるための手段（１８）とを含むことを特徴とする、請求項８乃至１１のいずれか１項に記載の装置。
【請求項１３】
石灰水の量を測定するための前記手段が濁度計（１７）および／またはｐＨ計および／または導電率測定手段であることを特徴とする、請求項１２に記載の装置。
【請求項１４】
再ミネラル化すべき水を石灰水および二酸化炭素の添加によって再ミネラル化する方法の状況における、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法を使用して得られた石灰水の使用。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水処理の分野に関する。
【０００２】
より詳細には、本発明は無機質含有量の低い水、より詳細には（逆浸透型、ナノ濾過型の）膜濾過によって、または蒸留によって、またはイオン交換樹脂を通過させることによって脱イオン処理工程を受けている水、を再ミネラル化する際に使用するための石灰水の製造分野に関する。
【背景技術】
【０００３】
この水は軽度にしか、あるいは全くミネラル化されていない可能性があり、腐食性であるために、水の輸送または処理に使用される装置類の劣化を引き起こすという欠点を有する。
【０００４】
さらに、この水は水の炭酸カルシウム平衡の意味において高い平衡ｐＨ値を有する。この高い数値は、塩素等の一部の消毒剤の良好な有効性とは両立しない。そこで平衡ｐＨ値を低下させるためには、水を再ミネラル化しなければならない。
【０００５】
再ミネラル化方法では、塩基、特に石灰水、を水に添加できることが知られている。
【０００６】
石灰は水への溶解度が低いため、精密な投与を可能にする一定力価を備える石灰水が得られるように、「飽和槽」と呼ばれる特殊装置が使用されねばならない。
【０００７】
理想的には、そのような飽和槽を使用して実際的に約２０℃の温度で約２２０°Ｆ  ＴＡＣ（総アルカリ強度）の力価、つまり１０ＮＴＵ未満の濁度を備える１．６５ｇ／ｌのＣａ（ＯＨ）2を含む高品質の石灰水を製造することが目的である。飽和溶液の形状にあるこのタイプの石灰水は、その透明性のために、処理すべき水と混合して、気体状ＣＯ2を用いて、これを効率的に再ミネラル化することができる。
【０００８】
従来法では、最初に飽和槽の底部、または飽和槽の内部もしくは外部にある混合チャンバー内へ石灰乳（およそ２０から１００ｇ／ｌ）の形状のある量の石灰が注入され、次に希釈水（石灰で飽和させる水）が注入される。製造速度を調整し、混合品質を改善するためには、「噴射水」と呼ばれる追加の水が使用される。石灰は石灰乳として液状で導入され、飽和槽内で上昇するにつれて溶解し、炭酸カルシウムおよびその他の不溶性粒子の分画を生成するが、これらは連続的または不連続的に排出できる。
【０００９】
従来法では、飽和槽内の石灰乳を希釈するために使用される希釈水は、鉱水または再ミネラル化処理を受けた水である。本明細書では、以下で、この水を「非脱イオン水」と呼ぶ。この水は砂を使用する粒子濾過、またはときには精密濾過もしくは限外濾過のいずれかによって単純にいわゆる「非脱イオン化」濾過を受けているが、これらの方法には殺虫剤や硝酸塩等の溶存分子または望ましくない分子を保持しないという欠点がある。脱イオン水を再ミネラル化するために計画された石灰水中に含まれると、この水はある程度まで、確かに大量ではないがそれでも望ましくない程度に石灰水を汚染させる原因となる。そこでこの水から、活性炭素および生物学的脱硝もしくは樹脂による脱硝等の手段の組み合わせによって殺虫剤および／または硝酸塩を排除することが可能ではあるが、最も容易な方法は、多くの場合に、工場で製造された脱イオン水を直接に使用することである。
【００１０】
しかし石灰水を製造するために、非脱イオン化濾過しか実施されていない水の代わりに完全に膜濾過もしくは蒸留された脱イオン水またはイオン交換樹脂による処理を受けた水を使用すると、大気中ＣＯ2もしくは溶存ＣＯ2から発生した炭酸塩が沈降するために迅速に混濁し始める石灰水の生成を引き起こすことが観察されている。ほとんどもしくは全くミネラル化されていない水からこの方法で製造されたこのタイプの石灰水の濁度は、慣例では５０から１００ＮＴＵになり得る。このタイプの濁度は、完全な膜濾過が実施されている水の再ミネラル化工程でこれを使用することを妨げる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の１つの目的は、脱イオン水から石灰水を製造する新規の方法を提案することであり、これにより、望ましくない殺虫剤または硝酸塩のタイプの分子がすべて除去されている、そして一般に非脱イオン化濾過によっては除去されない全分子が除去されている石灰水が得られる。
【００１２】
本発明のまた別の目的は、濾過水が補給される石灰飽和槽より高い効率を備える石灰飽和槽を提供することである。飽和槽の収率は、従来法では７５から９５％であるが、これは言い換えると、石灰損失が２５％の高さとなる場合があるということである。
【００１３】
本発明のまた別の目的は、飽和槽の９５％を超える効率を得るために１０ＮＴＵ未満の濁度を備える石灰水を得る方法を提示することである。
【００１４】
本発明のさらにまた別の目的は、先行技術による石灰飽和槽とほんのわずかしか相違しない石灰飽和槽で使用できる方法を記載することである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの様々な目的は、石灰乳を希釈水と混合する工程を含む石灰水の製造方法に関する発明によって達成され、この方法は、前記希釈水が膜濾過または蒸留またはイオン交換樹脂の通過によって脱イオン化された水であること、および前記脱イオン水へケイ酸イオンを添加することからなる予備工程を含むことを特徴とする。
【００１６】
驚くべきことに、ケイ酸イオンの使用は低濁度および良好な飽和効率を備える石灰水が得られる手段を提供することが観察されている。さらに、脱イオン化された水をこのようにして希釈水として使用すると、この方法により得られた石灰水を使用して再ミネラル化された水の中に望ましくない分子を見いだす確率は著しく低下する。
【００１７】
そのような化合物の使用は、凝集および沈降を改善し、２ｍ／時を超える改良された表面速度を生じさせることができる。
【００１８】
本発明による方法の局面では、好ましくはケイ酸ナトリウムおよびケイ酸カリウムからなる群から選択されたケイ酸塩が使用され、そしてより好ましくは処理費用が低いケイ酸ナトリウムが使用されるであろう。
【００１９】
上に記載したように、本発明による方法の局面で使用される希釈水は粗非脱イオン化濾過を受けた水ではなく、完全な膜濾過が実施されている、または蒸留されている水である。この完全な膜濾過はナノ濾過または逆浸透膜濾過であってよい。
【００２０】
脱イオン水にケイ酸イオンを添加するためには様々な手段を想定できよう。１つの変法によると、この添加工程を使用してこの化合物が混合される。他の変法によると、前記飽和槽内にケイ酸塩が導入される。
【００２１】
さらに、ケイ酸塩は、希釈水に対するＳｉＯ2含有量が５ｍｇ／ｌから４０ｍｇ／ｌ、および好ましくは１０から２０ｍｇ／ｌとなるように希釈水または飽和槽内に添加されることに留意されたい。
【００２２】
本発明は、上記の方法を使用して石灰水を製造するための装置を含む、上記方法を使用して石灰水を製造するためのあらゆる装置を含むことも意図しており、前記装置は、
少なくとも１つの石灰飽和槽と、
希釈水を前記石灰飽和槽内へ導入する手段と、
石灰乳を前記石灰飽和槽内へ導入する手段と、
石灰乳を希釈水と接触させることによって得られる石灰水を排出する手段と、
不焼成物質（unburnt materials）および／または沈降物を排出する手段と、を含み、これは、
特殊パイプを使用してケイ酸イオンを希釈水中もしくは飽和槽内へ導入するための運搬手段を含むことを特徴とする。
【００２３】
このため本発明による装置は、脱イオン希釈水中へケイ酸イオンを導入する追加の手段を含むことで伝統的装置とは区別される。
【００２４】
好ましくは、本装置は、本発明による方法において完全膜濾過、または蒸留、またはイオン交換樹脂の通過による処理が実施されているイオン水から構成される希釈水中にケイ酸イオンを混合する手段をさらに含む。
【００２５】
好ましくは、ケイ酸イオンを希釈水中に希釈できるこれらの混合手段には、スタティックミキサーまたは混合タンクであってよい混合システムが少なくとも１つ含まれる。
【００２６】
最後に、本発明の１つの変法によると、本装置には飽和槽内で製造された石灰水の量を測定する手段および運搬手段によって希釈水中に導入されるケイ酸塩の用量を変化させる手段も含まれる。そのような測定手段には、例えば濁度計および／またはｐＨ計および／または導電率測定手段が含まれる。
【００２７】
このタイプの手段を使用すると、本装置を使用して製造される石灰水の必要量を得るために正確に適正な量でケイ酸塩を添加することができる。
【００２８】
本発明による方法および装置を使用すると、少なくとも９５％に等しい飽和効率で１０ＮＴＵ未満の濁度を備える石灰水を得ることができ、これは、膜濾過法、または蒸留法、または樹脂処理法が実施されている水を再ミネラル化するために完全に好適である。
【００２９】
本発明は、石灰水および二酸化炭素の添加により再ミネラル化すべき水を再ミネラル化する方法の状況において、上記方法を使用して得られる石灰水のあらゆる使用にさらに関する。
【００３０】
本発明およびその様々な長所は、膜濾過法が実施された水の処理のための装置の略図を示す図１を参照しながら本発明の非限定的実施形態についての下記の説明を読むと、より明確に理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１では、本装置は石灰飽和槽１、石灰乳を前記石灰飽和槽１内に運搬する手段２、希釈水を石灰飽和槽内に運搬する手段３、石灰乳を石灰飽和槽１内の希釈水と接触させることによって得られた石灰水を排出する手段４を含む。従来法では、石灰飽和槽１は石灰乳と希釈水との混合を容易にするために水を注入する噴射水注入口１２をさらに含むことに留意されたい。この石灰飽和槽には、石灰飽和槽内で生成した炭酸塩を排出するための炭酸塩および不溶物トラップ１３と、飽和槽の下部に形成されたスラッジを排出する手段１４とがさらに設けられ、この排出手段１４は、排出パイプ１５およびポンプ１６を含む。
【００３２】
本発明によると、希釈水は、完全に膜濾過されている水、この場合にはナノ濾過水リザーバー６内でポンプ５によって汲み出されるナノ濾過水から構成される。
【００３３】
さらに本発明によると、本装置にはケイ酸イオンを希釈水中へ導入する手段７が含まれる。この手段には、ケイ酸塩リザーバー８、ポンプ９およびパイプ１０が含まれる。
【００３４】
さらに本発明によると、ケイ酸イオンは例えばスタティックミキサー１１を使用して希釈水と混合され、その後にこの混合物が石灰飽和槽１内に添加される。この実施形態の状況では、スタティックミキサー１１が使用される。
【００３５】
さらに本発明によると、石灰飽和槽１内で生成した石灰水を排出するための手段４上に濁度計１７が設けられ、そしてケイ酸塩を希釈水中に運搬するための手段７によって導入されるケイ酸塩の用量を変化させる手段１８も設けられる。
【００３６】
ケイ酸カリウムおよびケイ酸ナトリウムを使用してこの装置を試験した。シリカの濃度、並びにこれらの試薬の密度および粘度を下記の表１に示した。
【００３７】
【表１】
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【００３８】
本発明により製造された石灰水の総アルカリ強度（ＴＡＣ）を測定し、この値を、石灰水製造のために、膜濾過が実施された水から構成される希釈水ではなく、砂を使用した粒子濾過法のような非脱イオン化濾過処理を受けた水を使用して従来法で得られた石灰水のＴＡＣと比較した。
【００３９】
本発明により製造された石灰水のＴＡＣの範囲率を測定し、従来の最新技術により得られた石灰水のＴＡＣと比較した。得られた石灰水の平衡状態での濁度もまた測定した。
【００４０】
ケイ酸カリウムについては、０、５、６および２０ｍｇ／ｌのＳｉＯ2を添加した石灰水製造試験を実施した。
【００４１】
ケイ酸ナトリウムについては、０、３、９および３２ｍｇ／ｌのＳｉＯ2を添加した石灰水製造試験を実施した。
【００４２】
下記の表２および３は、脱イオン希釈水を用いて、ケイ酸カリウムおよびケイ酸ナトリウム各々について得られた結果をそれぞれ示している。
【００４３】
【表２】
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【００４４】
【表３】
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【００４５】
本発明によるケイ酸塩の添加は、ＣａＨ2ＳｉＯ4の沈降を計画的に引き起こす。直径１から３ｍｍのフロック形状であるこの化合物の沈降物は、飽和槽の底部に沈降して石灰水を透明にする。フロックの量は、ケイ酸塩含有量が増加するにつれて増加する。このタイプの凝集は、ケイ酸塩化合物が全く添加されない場合に、言い換えると石灰水を製造するために膜濾過水もしくは蒸留水が使用される場合に炭酸カルシウムによって惹起され得る混濁に完全に置き換わる。フロック間の石灰水は、本発明による試薬が添加された場合は完全に透明である。これらの化合物が添加されない場合、石灰水は混濁して乳状となり、その濁度は約５０ＮＴＵへ上昇する。
【００４６】
ナノ濾過が実施された水から製造された石灰水についてのＴＡＣ測定値は一貫して２１０°Ｆから２３０°Ｆまでの結果を生じさせ、そして砂を使用して濾過された水から先行最新技術により製造された石灰水について得られた結果と常に同じオーダーであった。そこで計算範囲率は常に９５％から１００％であった。
【００４７】
本明細書に記載した本発明の実施形態は本発明の範囲を狭めることを意図していないことに留意されたい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】膜濾過法が実施された水を処理するための装置の略図を示す。
【図１】
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【国際調査報告】
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