(57)【要約】【課題】浄水用原水の凝集処理に際し、その前酸源として既設の発電設備における燃焼排ガスを利用するとともに、ランゲリア指数を改善し、また燃焼排ガス中の酸性成分による大気環境汚染の問題を解決する。【解決手段】浄水場における貯水槽中の原水を凝集剤により処理するに際して、原水にｐＨ調整用の前酸源としてガスタービン又はガスエンジンによる発電設備からの燃焼排ガスを注入することを特徴とする浄水用原水のｐＨ調整方法、および、これを利用してなる浄水用原水の凝集処理装置。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
浄水用原水のｐＨ調整方法であって、浄水場における原水を凝集剤により凝集処理するに際して、原水にｐＨ調整用の前酸源としてガスタービン又はガスエンジンによる既設発電設備からの燃焼排ガスを注入することを特徴とする浄水用原水のｐＨ調整方法。
【請求項２】
上記燃焼排ガスの注入をバブリング方式により行うことを特徴とする請求項１に記載の浄水用原水のｐＨ調整方法。
【請求項３】
浄水用原水の凝集処理装置であって、浄水場における原水にガスエンジン又はガスタービンによる既設発電設備からの燃焼排ガスを注入する装置と沈澱池を備え、燃焼排ガスの注入装置から沈澱池に連なる流路中に凝集剤を添加するようにしてなることを特徴とする浄水用原水の凝集処理装置。
【請求項４】
上記燃焼排ガスの注入装置がバブリング方式の注入装置であることを特徴とする請求項３に記載の浄水用原水の凝集処理装置。
【請求項５】
前記凝集剤がアルミニウム塩又は鉄塩であることを特徴とする請求項３又は４に記載の浄水用原水の凝集処理装置。
【請求項６】
浄水用原水又は浄水のランゲリア指数の改善方法であって、浄水場における原水又は浄水にガスタービン又はガスエンジンによる既設発電設備からの燃焼排ガスを注入するとともに、カルシウム分を含む化合物を添加することを特徴とする浄水用原水又は浄水のランゲリア指数の改善方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浄水用原水のｐＨ調整方法及び浄水用原水の凝集処理装置に関し、より具体的には浄水用原水の凝集処理に際して、ガスタービン又はガスエンジンによる発電設備からの燃焼排ガスを利用することにより浄水用原水のｐＨを酸性側に調整する方法及びそれを利用した浄水用原水の凝集処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
浄水場における水道水等の浄水の製造過程において、浄水用原水中の懸濁物や浮遊物を沈澱除去する処理は非常に重要な工程である。その沈澱除去にはポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウム、硫酸第一鉄などの凝集剤が用いられるが、これら凝集剤による凝集効果は原水のｐＨ値に大きく影響される。すなわち、原水のｐＨが中性領域を中心にした或る範囲からはずれ、アルカリ性になると凝集効果が低下することが知られている。
【０００３】
図１は、凝集剤がＰＡＣの場合について、原水のｐＨ値に対応する残留濁度を示したものである。図１のとおり、ＰＡＣ凝集剤による場合、ｐＨ＝７前後で濁度の除去が最もよく進み、ｐＨ＝７．４〜７．５程度を超えると残留濁度が急激に増し、懸濁物や浮遊物の凝集効果が低くなることを示している。例えばｐＨ＝８での残留濁度は７６度と、その凝集効果は非常に低い。
【０００４】
ところで、河川や湖等から取水される原水は、特に夏場において、ｐＨが８以上のアルカリ性を示す場合が多く、凝集剤による凝集処理に好適なｐＨ範囲からはずれる場合が多い。このため、従来、ｐＨ調整剤として原水に硫酸を投入して弱酸性になるように調整している。図２はその態様を説明する図である。
【０００５】
図２のとおり、河川や湖等から取水される原水は着水井（貯水槽）に貯えられる。原水に凝集剤を添加し、沈澱池で懸濁物や浮遊物を沈澱させた後、浄水工程へ送られる。原水がアルカリ性の場合、特に夏場はｐＨが８以上のアルカリ性を示す原水を処理することが多くなるので、従来、凝集剤を添加する前に、ｐＨ調整剤として硫酸を注入して中性ないし弱酸性になるように調整されている。ここで、硫酸は、凝集剤を添加する前に注入されるものという意味で「前酸源」と称される。沈澱池で凝集物を除去した後、次亜塩素酸ナトリウム水溶液などによる殺菌処理などを行う浄水工程に送られる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、浄水場での水処理量は莫大であることから前酸源として添加される硫酸も多くなり、例えば、首都圏の或る浄水場においては一年間に投入する硫酸は１３０ｔにも達する。上記のように、前酸源すなわちｐＨ調整剤として硫酸を使用する場合、これを逐次補給する必要があるのに加え、硫酸基が浄水中に含まれて残ることにもなる。
【０００７】
そこで、本発明者らは、ｐＨ調整剤として硫酸を用いる場合における上記のような問題、事情に鑑み、当該硫酸に代えて、浄水場におけるガスタービンやガスエンジンを用いる既設発電設備からの燃焼排ガスに着目し、これがｐＨ調整剤として有効に適用できることを見い出した。従来、当該燃焼排ガスをこのようなｐＨ調整用として利用する技術は見当たらない。
【０００８】
すなわち、本発明は、浄水場における既設の常用発電設備のガスタービンやガスエンジンからの燃焼排ガスを前酸源として利用する原水のｐＨ調整方法及びそれを利用した浄水用原水の凝集処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、浄水用原水のｐＨ調整方法であって、浄水場における原水を凝集剤により凝集処理するに際して、原水にｐＨ調整用の前酸源としてガスタービン又はガスエンジンによる既設発電設備からの燃焼排ガスを注入することを特徴とするｐＨ調整方法を提供する。
【００１０】
また、本発明は、浄水用原水の凝集処理装置であって、浄水場における原水にガスタービン又はガスエンジンによる既設発電設備からの燃焼排ガスを注入する装置と沈澱池を備え、燃焼排ガスの注入装置から沈澱池に連なる流路中に凝集剤を添加するようにしてなることを特徴とする浄水用原水の凝集処理装置を提供する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明においては、河川や湖等から取水された浄水場における貯水槽中の浄水用原水を凝集剤により処理するに際して、その前酸源すなわちｐＨ調整用としてガスタービン又はガスエンジンによる既設発電設備からの燃焼排ガスを用いることを特徴とする。凝集剤としてはポリ塩化アルミニウム（ＰＡＣ）や硫酸アルミニウムなどのアルミニウム塩や硫酸第一鉄などの鉄塩が用いられる。
【００１２】
発電設備におけるガスタービンやガスエンジンから排出される燃焼排ガスには二酸化炭素（ＣＯ２）や窒素酸化物（ＮＯｘ：すなわちＮＯやＮＯ２等）などの酸性成分が含まれている。これらの酸性成分は水中に溶解し、それぞれ炭酸（Ｈ２ＣＯ３）、亜硝酸（ＨＮＯ２）、硝酸（ＨＮＯ３）等として存在することになるので、水のｐＨ値を下げる効果があり、このうち特にＣＯ２は、燃焼排ガス中に高濃度で含まれるのでｐＨを下げる効果が大きい。
【００１３】
本発明においては、上記燃焼排ガスを、浄水用原水を凝集剤により処理するに際してｐＨ調整用に適用し、その酸性成分を有効に利用するものである。それら酸性成分のうち、特にＣＯ２は燃焼排ガス中に高濃度で含まれるのでｐＨを下げる効果が大きい。また、本発明によれば、該燃焼排ガスは、それら酸性成分が除去された後大気中に放出されることになるので、それら酸性成分による大気環境汚染の問題も併せて解決される。
【００１４】
ところで、水の評価指標の一つとしてランゲリア指数がある。これは水道管の腐食抑制の有無をみるための目安として用いられるもので、炭酸カルシウムが析出すると水道管表面が被覆され、水道管の腐食が防止される。本発明によれば、ＣＯ２を多量に含む燃焼排ガスを吹き込むので、カルシウム分を含む化合物、例えば消石灰の添加と併用してランゲリア指数を改善することで、炭酸カルシウム被膜が生成し、水道管の腐食が防止される。この目的のためには、燃焼排ガスの吹き込みは、浄水用原水のほか、沈澱池で凝集処理後の浄水に対して行ってもよい。有意な量のカルシウム分を含む原水の場合には、これに燃焼排ガスを吹き込むことで、凝集剤による凝集処理とともに、ランゲリア指数が改善され、水道管の腐食が防止される。
【００１５】
図３は本発明の態様例を説明する図である。河川や湖等からの原水は着水井（貯水槽）に引き込まれる。貯水槽からの原水に凝集剤を添加して水中の懸濁物や浮遊物を凝集させ、沈澱池で凝集沈澱させて除去する。ここで、図３のとおり、本発明により、貯水槽中の原水に前酸源として燃焼排ガスを注入することで原水のｐＨ値を下げる。これにより、凝集剤による凝集効果の低減を防ぐことができる。凝集剤は、前酸源の注入後の適宜の箇所で添加するが、好ましくは貯水槽から沈澱池に連なる流路中に添加される。
【００１６】
原水に対する燃焼排ガスの注入の仕方としては、燃焼排ガスを原水に対して均一に、むらなく注入できる手法であればいずれも適用されるが、特にバブリング方式により吹き込むことが好ましい。バブリング方式で用いる散気手段としては、多孔管、円筒状散気板等の多孔板その他適宜の手段を用いることができる。図４はその態様例を示す図である。
【００１７】
図４のとおり、水槽中の下部に散気板を配置し、水槽中の原水に燃焼排ガスをバブリングさせて注入する。これにより、原水全体に対して燃焼排ガスを均一に、むらなく混入し、そのｐＨ値を下げることができる。散気板は、原水に対して燃焼排ガスを均一に混入できる構造であればよく、例えば多数の孔を穿設した中空管や中空板等の形で構成される。また、前述のとおり、凝集剤による凝集効果を得る上で、原水のｐＨ値に適性範囲があることから、原水のｐＨ値に対応して該燃焼排ガスの注入量を制御することにより、そのｐＨ値の範囲を調整することができる。
【００１８】
【実施例】
以下、実施例に基づき本発明をさらに詳しく説明するが、本発明が実施例に限定されないことはもちろんである。
【００１９】
本実施例では図４に示す装置を用いた。図４のとおり、本装置は、円筒水槽〔外径（直径）３０ｃｍ、高さ２００ｃｍ、透明ポリ塩化ビニル製〕の底部付近に円筒状散気板（外径７．５ｃｍ、長さ３０ｃｍ）が設置されている。プロワーから既設の常用発電設備におけるガスタービン実機の燃焼排ガスを送り込み、散気板によるバブリングにより水槽中の原水に該燃焼排ガスを注入するものである。
【００２０】
試験は、原水に対して該燃焼排ガスを各々所定量添加し、各添加量に対応するｐＨ値を測定した。接触時間（＝バブリング時間）は共に５．０分とした。図５は本試験の結果を示すグラフ図である。図５中、横軸は原水に対する燃焼排ガスの容積比〔燃焼排ガス（Ｌ）／水（Ｌ）：Ｌ＝リットル〕、縦軸はｐＨ値である。図５中、容積比＝０のｐＨ値は、燃焼排ガスを添加する前の原水のｐＨ値で、本例の場合ｐＨ＝７．２である。
【００２１】
図５のとおり、容積比＝０．２５の場合（すなわち、水１Ｌに対して燃焼排ガスを０．２５Ｌ添加した場合）には、原水のｐＨは６．６５まで下がり、容積比＝０．５の場合には原水のｐＨは６．４３まで下がり、容積比＝１．０の場合には原水のｐＨは６．２３まで下がり、容積比＝２．０の場合には原水のｐＨは６．１２まで下がっている。
【００２２】
このように、ガスタービンの燃焼排ガスが原水のｐＨを下げるのに有効であることが明らかであり、しかも該燃焼排ガスの注入量に対応して原水のｐＨが低下している。このことから、原水のｐＨ値に対応して注入する燃焼排ガス量を制御することにより、原水のｐＨを所望値、所望範囲に下げることができる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、浄水用原水を凝集剤により凝集処理するに際し、その前酸源として既設の発電設備におけるガスタービンやガスエンジンから排出される燃焼排ガスを利用してそのｐＨ値を有効に下げ、凝集剤による凝集効果の低下を防止することができる。加えて、本発明によれば、ランゲリア指数改善のための炭酸源としても利用でき、また燃焼排ガス中の酸性成分による大気環境汚染の問題も解決される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ＰＡＣ凝集剤の場合のｐＨ値に対応する残留濁度を示した図
【図２】ｐＨ調整剤として硫酸を投入して弱酸性になるように調整する態様を説明する図（従来）
【図３】本発明の態様例を説明する図
【図４】原水に対する燃焼排ガス注入の態様例を示す図（バブリング方式）
【図５】実施例の結果を示す図
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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