(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
消石灰を用いて水道水の水質を改良するために使用する装置であって、
供給消石灰スラリ調製槽と、
供給消石灰スラリ調製槽からの供給消石灰スラリより、比重差及び/又は粒径の違いにより不溶解性物質含有スラリを分離する第１の液体サイクロンと、
該供給消石灰スラリ調製槽と該第１の液体サイクロンとを接続する配管及びポンプと、
該第１の液体サイクロンから排出された不溶解性物質含有スラリを貯留する不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽と、
該不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽に希釈水を注入する手段と、
希釈後の不溶解性物質含有スラリより、比重差及び/又は粒径の違いによりさらに不溶解性物質含有スラリを分離する第２の液体サイクロンと、
該不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽と、該第２の液体サイクロンとを接続する配管及びポンプと、
該第１の液体サイクロン並びに第２の液体サイクロンにより得られた処理水を貯留する消石灰溶液貯留槽と、
該消石灰溶液貯留槽に希釈水を注入する手段と、を含むことを特徴とする、前記装置。
【請求項２】
消石灰スラリ又は消石灰溶液を通水する配管、ポンプ、及び分離装置並びに槽の、全部又は一部に炭酸水又は塩酸を通水する手段を設けたことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
炭酸水又は塩酸を浄水処理工程水に直接添加する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
該液体サイクロンにより分離された不溶解性物質含有スラリを撹拌し、消石灰粒子を分散させるための分散手段と、
該液体サイクロンにより分離された不溶解性物質含有スラリの一部を抜き出す抜き出し手段と、
該分散手段から該液体サイクロンに、分散処理後の不溶解性物質含有スラリを返送する配管及びポンプと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
該液体サイクロンにより得られた処理水に含まれる不溶解性物質の濃度を測定する不溶解性物質濃度測定手段と、
該不溶解性物質濃度測定手段により得られた測定濃度に基づいて前記抜き出し手段から抜き出す不溶解性物質含有スラリの量を決定する手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
該分散手段を備えた供給消石灰スラリ調製槽が、栓流式分散装置である、請求項４または５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水道管の腐食防止、すなわち水道水のランゲリア指数を改善するために用いる消石灰溶液の調製方法及び調製装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
日本の水道水は、硬度が低く、ｐＨの低い軟水であり腐食性を有する水である。腐食性の水を使用し続けると、水道配管などの腐食が進行し赤水が発生し得る。水の腐食性の判定視標としてランゲリア指数が用いられる。ランゲリア指数（以下、ＬＩと称することがある）は、ｐＨ、総アルカリ度、カルシウム硬度などの関数であり、以下の式で表される：【０００３】
【数１】
0004951805.tif 000002
【０００４】
ｐＨ；水の実際のｐＨ値
ｐＨS；水中の炭酸カルシウムが溶解も析出もしない平衡状態にあるときのｐＨ値
ｌｏｇ［Ｃａ++］；カルシウムイオン濃度の対数
ｌｏｇ［Ａ］；総アルカリ度の対数
Ｓ；補正値
ＬＩ＝０ならば、その水は腐食の傾向も炭酸カルシウム析出の傾向も示さない。ＬＩ＞０ならば、水中炭酸カルシウムが飽和状態であり、析出しやすく、よって水と接触する配管内表面などに保護被膜を形成するので、水の腐食傾向が小さい。一方、ＬＩ＜０ならば、水の腐食傾向が大きいことを意味する。上記式より、ＬＩを大きくするには、ｐＨを上げるか、アルカリ度を上げるか、カルシウム硬度を上げるかすればよい。【０００５】
上述のように、日本国内で採取される水は、ｐＨの低い軟水であり、すなわちＬＩが負で、絶対値が大きいとされている（例えば−４〜−６程度）。このような水は上水道配管の腐食を生じさせやすく、給水先での赤水の発生等の問題を発生しうる。そこで、この問題を解決するために従来から苛性ソーダ注入法、消石灰注入法などのｐＨ調整法が提案されている。しかし苛性ソーダ注入法ではｐＨの増加と若干のアルカリ度の増大が見られるものの、ＬＩの改善が充分ではない。【０００６】
そこでＬＩ改善効果が大きい消石灰（水酸化カルシウム）注入法により水質を改善することが広く行われている。消石灰は水のアルカリ度を増すので、腐食性低減には非常に効果的である。さらに消石灰は原水中に含まれる遊離炭酸などと以下：【０００７】
【数２】
0004951805.tif 000003
【０００８】
のように反応し、炭酸カルシウムや炭酸第一鉄（シダライト）を含む、薄い酸化金属混合皮膜を水道管壁に形成する。この酸化金属混合被膜が水道管壁と水との接触を断つので、管の腐食防止を確実にすることができる。また、酸化金属混合被膜は、水道水に添加される塩素による水道管壁金属の酸化を防ぐので、配管内での塩素の消費が低減し、よって水道水への塩素注入量を低減することができる。【０００９】
ところが、水道添加用の市販の消石灰には、二酸化珪素等の不溶解性物質が含まれている。消石灰をそのまま水道水へ注入すると、水道水中へ二酸化珪素等の不溶解性物質が移行することにより濁度上昇を引き起こすおそれがある。このため、消石灰を水道水に注入する前には、このような不溶解性物質を除去する必要がある。従来は、消石灰スラリを形成してかかる不溶解性物質を沈降させる、沈降分離法による除去が一般的であった。しかし、沈降分離法によって不溶解性物質を除去する場合には、不溶解性物質が沈降するように上昇流速を十分に低くする必要があるために、分離槽の設置面積が大きくなり得る。【００１０】
また、従来の沈降分離法は、１つの槽で消石灰を水に溶解させつつ不溶解性物質を沈降分離する、消石灰溶解と不溶解性物質分離を兼用するタイプの溶解槽を用いるので、不溶解性物質の分離を優先すると、消石灰が充分に溶解しない可能性がある。更に従来法による消石灰の溶解は、消石灰溶解槽に粉末消石灰を回分的に投入して溶解し、連続に投入するものではないため、消石灰を溶解槽に投入している間は溶解槽を一時的に停止する必要があり、この間は消石灰溶液の生成も停止する。しかし、通常、浄水には消石灰溶液を連続的に注入するので、消石灰溶液の生成が停止している間に浄水に注入するための消石灰溶液を貯留しておく槽が必要であった。したがって、この方法では、機器点数の増加、装置占有面積が増大、維持管理負荷の増加を招く場合がある。【００１１】
また、スラリ状態で沈降分離させるのではなく、飽和溶解度程度の濃度に調整してから不溶解性物質を除去する方法も提案されている。しかし、消石灰は水に溶解しにくく、飽和溶解度程度にまで溶解すると水量が多くなるため、沈降分離手段を適用した場合は大型の沈降分離槽が必要となるおそれがある。したがって、かかる方法では、設置面積、設備コストの増大を招く。
不溶解性物質をろ過する方法では、ろ過膜の目詰まりのためのメンテナンス費用が嵩む場合がある。不溶解性物質を遠心分離する方法では、エネルギー消費量が多く、設備費が嵩む場合がある、という問題があった。尚、本発明に関連する文献として、以下のものがある：浄水技術ガイドライン２０００年度版、（財）水道技術研究センター発行；水酸化カルシウム等注入法による赤水対策、「建築設備と配管工事」、１９９９年３月号、ｐｐ．１７〜１９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
そこで本発明は、上記従来技術の問題点を解消し、溶解速度が速く、設置面積の少ない、低コスト、メンテナンスの容易な飲料水への消石灰注入方法と装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の態様は、以下の通りである：
１．  消石灰を用いて水道水の水質を改良するために使用する装置であって、
少なくとも１つ以上の、供給消石灰スラリ調製槽と、
少なくとも１つの、比重差及び/又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置と、
消石灰溶液貯留槽と
を含むことを特徴とする、前記装置。
２．    消石灰を用いて水道水の水質を改良するために使用する装置であって、
供給消石灰スラリ調製槽と、
供給消石灰スラリ調製槽からの供給消石灰スラリより、比重差及び/又は粒径の違いにより不溶解性物質含有スラリを分離する第１の分離装置と、
該供給消石灰スラリ調製槽と該第１の分離装置とを接続する配管及びポンプと、
該第１の分離装置から排出された不溶解性物質含有スラリを貯留する不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽と、
該不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽に希釈水を注入する手段と、
希釈後の不溶解性物質含有スラリより、比重差及び/又は粒径の違いによりさらに不溶解性物質含有スラリを分離する第２の分離装置と、
該不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽と、該第２の分離装置とを接続する配管及びポンプと、
該第２の分離装置により得られた処理水を貯留する消石灰溶液貯留槽と、
該消石灰溶液貯留槽に希釈水を注入する手段と、
を含むことを特徴とする、前記装置。
３．  消石灰を用いて水道水の水質を改良するために使用する装置であって、
供給消石灰スラリ調製槽と
供給消石灰スラリ調製槽からの供給消石灰スラリより、比重差及び／又は粒径の違いにより不溶解性物質含有スラリを分離する、分離装置と、
該供給消石灰スラリ調製槽と該分離装置とを接続する配管及びポンプと、
該分離装置から排出された不溶解性物質含有スラリを貯留する、２つ以上の不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽と、
該不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽に各々希釈水を注入する手段と、
該各不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽から該分離装置に、希釈後の不溶解性物質含有スラリを各々返送するための配管と、
該分離装置から排出された不溶解性物質含有スラリを最終的に貯留する不溶解性物質含有スラリ受槽と、
該分離装置により得られた処理水を貯留する消石灰溶液貯留槽と
を含むことを特徴とする装置。
４．  消石灰スラリ又は消石灰溶液を通水する配管、ポンプ、及び分離装置並びに槽の、全部又は一部に炭酸水又は塩酸を通水する手段を設けたことを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の装置。
５．  炭酸水又は塩酸を浄水処理工程に直接添加する手段をさらに含むことを特徴とする、請求項４に記載の装置。【００１４】
６．該分離装置により分離された不溶解性物質含有スラリを撹拌し、消石灰粒子を分散させるための分散手段と、
該分離装置により分離された不溶解性物質含有スラリの一部を抜き出す抜き出し手段と、
該分散手段から該分離装置に、分散処理後の不溶解性物質含有スラリを返送する配管及びポンプと、
をさらに含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置
７．  消石灰を用いて水道水の水質を改良するために使用する装置であって、
消石灰を分散させるための分散手段を備えた供給消石灰スラリ調製槽と、
該分散手段を備えた供給消石灰スラリ調製槽からの供給消石灰スラリより、比重差及び/又は粒径の違いにより不溶解性物質含有スラリを分離する分離装置と、
該分散手段を備えた供給消石灰スラリ調製槽と該分離装置とを接続する配管及びポンプと、
該分離装置から排出された不溶解性物質含有スラリの一部を抜き出す抜き出し手段と、
該分離装置により得られた処理水を貯留する消石灰溶液貯留槽と、
抜き出されなかった不溶解性物質含有スラリを該分散手段に返送する手段と、
を含むことを特徴とする装置。
８．  該分離装置により得られた処理水に含まれる不溶解性物質の濃度を測定する不溶解性物質濃度測定手段と、
該不溶解性物質濃度測定手段により得られた測定濃度に基づいて前記抜き出し手段から抜き出す不溶解性物質含有スラリの量を決定する手段と、
をさらに含むことを特徴とする請求項６又は７に記載の装置。
９．該分散手段を備えた供給消石灰スラリ調製槽が、栓流式分散装置である、請求項６〜８のいずれかに記載の装置。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法に使用する装置は、消石灰スラリ調製部と不溶解性物質分離処理部が分かれているため、これらを兼用する従来技術では達成できなかった効率的な分離処理を行うことができる。これにより、不溶解性物質をほぼ含まない消石灰溶液を効率的に調製することができるので、これを希釈するなどして浄水の腐食性の低減に用いることができる。本発明の方法は、必要に応じて分離処理を複数回行うことができるので、消石灰回収率をほぼ１００％に近づけることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。不溶解性物質分離処理を１回行う態様を表したものである。
【図２】図２は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。不溶解性物質分離処理を２回行う態様を表したものである。
【図３】図３は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。図２の系の全体又は一部に炭酸水を注入する態様を表したものである。
【図４】図４は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。図２の系の全体又は一部に炭酸水を注入するほか、浄水のｐＨ調整用にも炭酸水を用いる態様を表したものである。
【図５】図５は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。１つの分離装置を用いて複数回分離操作を行う態様を表したものである。
【図６】図６は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。分離装置と分散装置とを用いて分離操作を行う態様を表したものである。
【図７】図７は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。分離装置と、分散装置とを用いて分離操作を行う態様を表したものである。
【図８】図８は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。分離装置と、流路切り替え手段と、分散装置と、不溶解性物質濃度測定手段とを用いて分離操作を行う態様を表したものである。
【図９】図９は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。供給消石灰スラリ調製槽として栓流式分散装置を用い、その他分離装置と、分散装置とを用いて分離操作を行う態様を表したものである。
【図１０】図１０は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。供給消石灰スラリ調製槽として栓流式分散装置を用い、その他分離装置と、分散装置とを用いて分離操作を行う態様を表したものである。
【図１１】図１１は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。供給消石灰スラリ調製槽として栓流式分散装置を用い、その他分離装置と、分散装置とを用いて分離操作を行う態様を表したものである。
【図１２】図１２は、本発明の装置を利用した実施形態のフロー図である。供給消石灰スラリ調製槽として栓流式分散装置を用い、その他２つの分離装置と、分散装置とを用いて分離操作を行う態様を表したものである。
【符号の説明】
【００１７】
１０１：希釈水、１０２：消石灰、１０３：供給消石灰スラリ調製槽、１０４：ポンプ、１０５：液体サイクロン、１０６：処理水、１０７：不溶解性物質含有スラリ、１０８：消石灰溶液貯留槽、１０９：希釈水、１１０：浄水工程へ
２０１：希釈水、２０２：消石灰、２０３：供給消石灰スラリ調製槽、２０４：ポンプ、２０５：第１の液体サイクロン、２０６：処理水、２０７：不溶解性物質含有スラリ、２０８：希釈水、２０９：不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽、２１０：ポンプ、２１１：第２の液体サイクロン、２１２：処理水、２１３：不溶解性物質含有スラリ、２１４：希釈水、２１５：消石灰溶液貯留槽、２１６：浄水工程へ
３０３：供給消石灰スラリ調製槽、３０４：ポンプ、３０５：第１の液体サイクロン、３０６：処理水、３０７：不溶解性物質含有スラリ、３０９：不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽、３１０：ポンプ、３１１：第２の液体サイクロン、３１２：処理水、３１３：不溶解性物質含有スラリ、３１５：消石灰溶液貯留槽、３１６：不溶解性物質含有スラリ受槽、３１７：消石灰溶液貯留槽、３１８：炭酸水通水後の水溶液貯留槽、３１９：炭酸水、３２０：浄水工程へ
４１８：炭酸水通水後の水溶液貯留槽、４２０、４２１：浄水工程へ
５０１：希釈水、５０２：消石灰、５０３：供給消石灰スラリ調製槽、５０４：第１の不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽、５０５：第２の不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽、５０６：不溶解性物質含有スラリ受槽、５０７：消石灰溶液貯留槽、５０８：液体サイクロン、５０９：処理水、５１０、５１１：希釈水、５１２：浄水工程へ
６０１：供給消石灰スラリ、６０２：流入消石灰スラリ、６０３：分離装置、６０４：不溶解性物質含有スラリ、６０５：分散装置、６０６：処理水、６０７：浄水工程へ、６０８：抜き出しスラリ
７０１：供給スラリ、７０２：分散装置、７０３：分離装置、７０４：不溶解性物質含有スラリ、７０５：処理水、７０６：浄水工程へ、７０７：抜き出しスラリ
８０１：供給スラリ、８０２：分散装置、８０３：分離装置、８０４：不溶解性物質含有スラリ、８０５：流路切り替え手段、８０６：処理水、８０７：不溶解性物質濃度測定手段、８０８：浄水工程へ、８０９：抜き出しスラリ
９０１：栓流式分散装置、９０２：分散装置、９０３：分離装置、９０４：不溶解性物質含有スラリ、９０５：流入消石灰スラリ、９０６：処理水、９０７：浄水工程へ、９０８：抜き出しスラリ
１００１：栓流式分散装置、１００２：分散装置、１００３：分離装置、１００４：不溶解性物質含有スラリ、１００５：処理水、１００６：浄水工程へ、１００７：抜き出しスラリ
１１０１：栓流式分散装置、１１０２：分散装置、１１０３：分離装置、１１０４：不溶解性物質含有スラリ、１１０５：処理水、１１０６：浄水工程へ、１１０７：抜き出しスラリ
１２０１：栓流式分散装置、１２０２：第１の分離装置、１２０３：不溶解性物質含有スラリ、１２０４：分散装置、１２０５：第２の分離装置、１２０６：処理水、１２０７：処理水、１２０８：不溶解性物質含有スラリ、１２０９：消石灰溶液貯留槽、１２１０：浄水工程へ
【発明の詳細な説明】
【００１８】
本発明を詳細に説明する。本発明は、特に消石灰注入法により水道水の水質を改質する方法に関し、特に水質の改質のために注入する消石灰に含まれる二酸化珪素などの不溶解性物質を除去する方法に特徴がある。本発明の方法に用いる装置は、消石灰スラリを調製するための槽と、不溶解性物質を分離するための分離装置とが分かれていることに大きな特徴があり、これにより従来技術では達成し得なかった多くの利点を有する。
【００１９】
本発明の方法に使用する消石灰は、水道添加用に使用される市販の一般的な工業用グレードのものであってよい。供給消石灰スラリ調製槽において消石灰を予め水に溶解し、濃度１５％以下の消石灰スラリを調製する。消石灰の濃度は、好ましくは０．１５〜１５％、さらに好ましくは１０〜１４％であるが、あまり濃度を小さくすると消石灰スラリの容量が大きくなることから、１２〜１３％となるように調製することが望ましい。
【００２０】
このような濃度に調製した供給消石灰スラリを、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置に供給する。比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置とは、消石灰スラリを撹拌する間に、スラリ中に含まれる固体成分が比重差及び／又は粒径の違いにより分離してくることを利用して、成分を分離することができる装置のことである。例えば、本発明では、消石灰に含まれる不溶解性物質の一つである二酸化珪素は、比重は消石灰のそれとほぼ同じであるが、粒径の比較的小さい小粒径消石灰とは粒径が異なるため、スラリを撹拌する間に小粒径消石灰を主として含むスラリと、比較的粒径の大きい大粒径消石灰及び不溶解性物質を含むスラリとが分離してくることとなる。比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置として好適に用いられるものは例えば液体サイクロンである。
【００２１】
消石灰スラリから、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置により分離される不溶解性物質とは、主に二酸化珪素である。その他、酸化アルミニウム、酸化第二鉄、酸化マグネシウム等の成分も含まれうる。
【００２２】
比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置により分離された大粒径消石灰及び不溶解性物質を含有するスラリ（以下、本明細書においては、単に「不溶解性物質含有スラリ」と称することがある。）を、該分離装置から排出すると、不溶解性物質濃度が低い小粒径消石灰を主として含有する消石灰スラリ（以下、本明細書においては、単に「小粒径消石灰スラリ」と称することがある。）が残る。これを、消石灰濃度０．１５〜１５％、好ましくは１０〜１４％の濃度にまで水で希釈して消石灰溶液を調製し、浄水に直接又は浄水工程に注入する。このようにして水道水の腐食性を低減させ、水質を改善することができる。
【００２３】
本発明の別の態様では、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置により分離された不溶解性物質含有スラリを、消石灰濃度１５％以下程度に希釈して、これからさらに比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置により不溶解性物質及び大粒径消石灰を分離し、これにより得られた不溶解性物質の濃度が極めて低い小粒径消石灰スラリを上記の濃度にまで希釈して、浄水に注入することができる。比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置を一度用いて排出された不溶解性物質含有スラリには、大粒径消石灰を主とする消石灰がまだ比較的高い割合で含まれているため、このスラリを例えば消石灰濃度１５％以下などに適宜希釈して、ここから再度不溶解性物質を除去し、得られる消石灰スラリを利用することにより、消石灰を有効に利用することができる。このように分離処理を２回以上行うことにより、消石灰の回収率をほぼ１００％にすることができる。不溶解性物質含有スラリを、消石灰濃度１５％以下程度に希釈する際には、例えば物理的衝撃及び／又は塩酸を加えることにより大粒径の消石灰粒子を微小化することが好ましい。このようにして消石灰の溶解を容易にし、また、引き続き行う分離装置による不溶解性物質の分離を効率的に行うことができる。消石灰粒子を微小化するための物理的衝撃は、例えば超音波処理などが挙げられる。あるいは、不溶解性物質含有スラリを充分に撹拌し、消石灰粒子を分散させる分散手段を用いることもできる。
【００２４】
本発明のさらに別の態様では、消石灰スラリ又は消石灰溶液を通水する配管、ポンプ、分離装置及び槽の、全部又は一部に定期的に又は不定期的に炭酸水又は塩酸を通水し、配管等の内壁の炭酸カルシウムスケールを溶解除去することをさらに含むことができる。消石灰溶液を浄水に注入すると、上述の通り主に炭酸カルシウムを含む金属被膜が形成する。本発明の方法により製造される消石灰溶液を浄水に注入すると、金属皮膜が形成されることにより水道管壁と水との接触を断ち、水道管の腐食防止に効果を発揮するのであるが、本発明の方法により消石灰溶液を調製する装置内部にかかる金属皮膜があまりに多く堆積しすぎると、配管が閉塞するなどの不都合なことが起こりうる。したがって本発明の方法で使用する、消石灰スラリ又は消石灰溶液を通水する配管、ポンプ、分離装置及び槽の、全部又は一部に定期的に又は不定期的に炭酸水又は塩酸を通水し、配管等の内壁の炭酸カルシウムスケールを溶解除去することが好ましい。かかる処理を行うことにより、水の腐食性を低減させるための消石灰溶液を効果的に製造しつつ、使用する装置及び配管等の閉塞等を防止し、これらの寿命を延ばすことが可能となる。炭酸水は、炭酸水調製槽にて予め調製しておくか、あるいは水ラインに炭酸ガスを注入することにより、通水直前に調製することができる。塩酸は塩酸調製槽にて予め調製しておくか、あるいは水ラインに塩化水素ガスを注入することにより、通水直前に調製することができる。
【００２５】
炭酸水又は塩酸は、一般に浄水のｐＨ調整に用いられ、本発明の方法においても浄水処理工程に直接添加して浄水のｐＨ調整を行うことができるが、上述の炭酸カルシウムスケールの溶解除去に使用した炭酸水又は塩酸も浄水のｐＨ調整に使用することができる。このようにして炭酸水又は塩酸を有効に利用することが可能となる。
【００２６】
本発明のもう一つの態様では、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置を用いて消石灰スラリから二酸化珪素を含む不溶解性物質を除去する前に、消石灰スラリ中に含まれる粗大粒子を除去するスクリーンに消石灰スラリを通過させることをさらに含む。消石灰スラリ中に粗大粒子が含まれると、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置の出口が閉塞するおそれがあるからである。したがって、用いられるスクリーンは、かかる粗大粒子を分離除去することができる孔径、例えば５０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜１５０μｍのものであることが好ましい。
【００２７】
本発明のもう一つの態様では、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置を用いて消石灰スラリから二酸化珪素を含む不溶解性物質を除去する前に、消石灰スラリ中に含まれる粗大粒子を破砕してスラリ中に充分に分散させるために、分散手段を用いることができる。消石灰スラリにあまりにも粗大な粒子が含まれると、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置の出口が閉塞するおそれがあるからである。好ましくは、供給消石灰スラリ調製槽にかかる分散手段を設けるか、あるいは供給消石灰スラリ調製槽として分散装置を用いることが好ましい。供給消石灰スラリを調製するには、先記の通り水に消石灰を添加するのが好ましいが、消石灰粉末を水面に落下させて撹拌、分散させる操作を行うと、消石灰粉末が周囲に飛散して装置壁面に付着し、飛散した消石灰によって装置周辺の作業環境の悪化を招きうる。このような不都合を避けるために消石灰粉末を水に分散させる操作を完全混合型の撹拌槽で行うと、一部の消石灰は総容積を流量で除して求まる滞留時間に比べて非常に短い時間で流出するため、消石灰に充分なせん断力を与えることができず、かかる消石灰粒子同士が凝集して大粒径消石灰が調製される場合がある。このような事態を回避するために分散手段（分散装置）として、例えば、栓流式分散装置を用いることが好ましい。栓流式分散装置は、消石灰スラリにせん断力を与えることができ、かつ消石灰粉末及び水を連続的に供給することにより連続的に消石灰スラリを調製することが可能となる。栓流式分散装置として、市販のスパイラルピンミキサやキャビトロン（いずれも太平洋機械工株式会社製）を用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明の装置を利用した水道水の水質の改質方法を、本発明の装置とともに詳細に説明するが、本発明の態様が、以下の説明に記載されるもののみに制限されることを意図したものではない。【００２９】
図１は、本発明の装置を利用した一実施形態を示すフロー構成図である。本実施形態で使用する装置は、供給消石灰スラリ調製槽と、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置と、消石灰溶液貯留槽とをそれぞれ１つずつ含み、それぞれを配管あるいはポンプで接続したものである。１０２：消石灰を１０３：供給消石灰スラリ調製槽に注入し、浄水工程で処理された浄水を１０１：希釈水として使用して好ましくは濃度１５％以下の供給消石灰スラリを調製する。供給消石灰スラリの調製量にもよるが、一般に調製時の撹拌強度は１４０ rpm、溶解時間は１０分程度必要である。撹拌溶解後の供給消石灰スラリを１０４：ポンプで比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置（例えば１０５：液体サイクロン）へ投入する。消石灰中の主な不溶解性物質である二酸化珪素は消石灰と比重はほぼ同程度であるが、小粒径消石灰とは粒径が異なるため液体サイクロンを用いて分離除去可能である。１０６：処理水として、供給消石灰スラリから二酸化珪素等の不溶解性物質が除去された不溶解性物質濃度が低い小粒径消石灰スラリが得られる。１０６：処理水として回収された不溶解性物質濃度が低い小粒径消石灰スラリを１０８：消石灰溶液貯留槽で適宜希釈した後、浄水工程へ添加する。【００３０】
図２は、消石灰の回収率をさらに向上させる場合のフロー構成図である。本実施形態に使用する装置は、供給消石灰スラリ調製槽を含む消石灰スラリ調製槽と、比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする分離装置とをそれぞれ２つ、さらに消石灰溶液貯留槽を１つ含み、それぞれを配管及びポンプで接続したものである。まず、２０２：消石灰を２０３：供給消石灰スラリ調製槽に注入し、浄水工程で処理された浄水を２０１：希釈水として使用して例えば濃度１５％以下の供給消石灰スラリを調製する。撹拌溶解後の供給消石灰スラリを２０４：ポンプで比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする第１の分離装置（例えば２０５：液体サイクロン）へ投入する。２０６：処理水として、供給消石灰スラリから二酸化珪素等の不溶解性物質が除去された不溶解性物質濃度が低い小粒径消石灰スラリが得られる。一方、排出される２０７：不溶解性物質含有スラリを２０９：不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽において共存する消石灰の濃度が例えば１５％以下になる様に水で希釈した後、２１０：ポンプで比重差及び／又は粒径の違いによる分離を原理とする第２の分離装置（例えば２１１：液体サイクロン）へ投入する。２１２：処理水として回収された、不溶解性物質濃度が低い小粒径消石灰スラリを２０６：処理水と共に、２１５：消石灰溶液貯留槽で適宜希釈した後、浄水工程へ添加する。このように二段で液体サイクロン処理することにより、不溶解性物質を確実を分離することができ、よって消石灰の回収率を向上することが可能である。なお、２０９：不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽で希釈する際、物理的衝撃（例えば超音波処理）を行うことや、塩酸を添加することにより、大粒径の消石灰粒子を微細化し、消石灰溶解効率の向上が可能である。【００３１】
図３に上記態様４．を例示する概念図を示す。上記態様４．の方法は、消石灰スラリ又は消石灰溶液を通水する配管、ポンプ、分離装置及び槽の、全部又は一部に定期的に又は不定期的に炭酸水又は塩酸を通水し、配管等の内壁の炭酸カルシウムスケールを溶解除去することをさらに含むが、図３には、特に炭酸水を用いる場合を記載する。この場合、炭酸カルシウムスケール溶解除去中にも消石灰溶液を浄水に注入するためには、この分の消石灰溶液を確保するための貯留槽３１７を設ける必要がある。図中点線で囲まれる部分は、例として図２に示すような２段で液体サイクロン処理を行う消石灰注入装置のフローである。このラインの最初（すなわち３０３：供給消石灰スラリ調製槽）に炭酸水を注入することができ、随時各配管等に炭酸水を投入することができる。図３には、炭酸水を３０９：不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽、３１６：不溶解性物質含有スラリ受槽に注入する場合を記載しており、また随時各配管などに注入する場合を３１９の破線にて表している。炭酸水を通水後の液は、３１８の槽に貯留する。炭酸水は、炭酸水調製槽にて予め調製しておくか、あるいは水ラインに炭酸ガスを注入することにより、通水直前に調製することができる。炭酸水又は塩酸を注入して炭酸カルシウムスケール除去処理を行っている際にも、浄水への消石灰溶液の注入を止めないように、除去処理中に浄水に注入するための消石灰溶液を確保する３１７：消石灰溶液貯留槽を用意する。【００３２】
図４に上記態様５．を例示する概念図を示す。図中点線で囲まれる部分は、例として、図２に示すような、２段で液体サイクロン処理を行う消石灰注入装置である。したがって図４はこの装置の一部又は全部に定期的に又は不定期的に炭酸水又は塩酸を通水し、配管等の内壁の炭酸カルシウムスケールを溶解除去することを含み、他方炭酸水又は塩酸を浄水のｐＨ調整にも用いるフローを示したものである。図４には特に炭酸水を用いる例を記載する。炭酸水は、炭酸水調製槽にて予め調製しておくか、あるいは水ラインに炭酸ガスを注入することにより、通水直前に調製することができる。浄水のｐＨ調整に炭酸水を用いる場合、通常は該炭酸水を浄水処理工程に直接添加することができる。他方、上記態様４．記載のように炭酸カルシウムスケールの溶解除去を行う場合には、炭酸水の一部又は全部を炭酸カルシウムスケール溶解除去処理に用い、４１８：炭酸水通水後の水溶液貯留槽に貯留された水も、浄水のｐＨ調整に用いることができる。【００３３】
図５には、サイクロン一つで３段処理を行う場合のフローを示す。まず、消石灰スラリを５０３：供給消石灰スラリ調製槽から５０８：液体サイクロンに供給し、不溶解性物質含有スラリを５０４：第１の不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽に貯める。消石灰スラリ供給終了後、５０４に含まれる不溶解性物質含有スラリを希釈して消石灰濃度を１５％以下程度とし、希釈後の不溶解性物質含有スラリを５０４から再度５０８へ供給する。５０８で再度分離処理を行い、次いで不溶解性物質含有スラリを５０５：第２の不溶解性物質含有スラリ受槽兼消石灰スラリ調製槽へ貯めるように、５０８流下液のラインを切り替える。５０５に含まれる不溶解性物質含有スラリを希釈して希釈後の不溶解性物質含有スラリを５０５から再々度５０８へ供給する。５０８で３段目の分離処理を行い、次いで不溶解性物質含有スラリを５０６：不溶解性物質含有スラリ受槽へ貯める。このように繰り返し分離処理を行って得られた５０９：処理水は全て５０７：消石灰溶液貯留槽へ貯める。本態様の方法によると、５０７中の消石灰溶液濃度が安定しない場合がある。この対策として、各分離処理毎に得られる処理水をそれぞれ個別の槽に一時的に貯め、濃度を調整しつつ５０７に処理水を供給することにより、５０７中の消石灰溶液濃度を安定にすることもできる。５０７中で所望の濃度に希釈した後、浄水へ添加する。【００３４】
サイクロンは非定常的な粗大粒子が混入するとサイクロン出口が閉塞する可能性がある。本発明ではすべての態様において、サイクロン前段にスクリーン（図示せず）を設置することで、非定常的な粗大粒子の混入を防ぐことが可能である。【００３５】
図６は、消石灰の回収率を高めるために大粒径の消石灰を分散させるための分散装置をさらに含む装置を利用したフロー図である。適宜な方法により６０１：供給消石灰スラリを調製し、６０３：分離装置に供給する。６０３：分離装置により分離操作を行って排出される６０４：不溶解性物質含有スラリを６０５：分散装置に供給する。６０４：不溶解性物質含有スラリには先述の通り大粒径の消石灰粒子がまだ多く残存している。６０３：分離装置からはこの大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを６０８：抜き出しスラリとして一部抜き出すことができる。抜き出されなかった大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを６０５：分散装置において撹拌し、充分に分散させ、分散処理後の消石灰スラリを６０１：供給消石灰スラリと混合して、繰り返し６０３：分離装置にて分離操作を行う。得られた６０６：小粒径消石灰スラリである処理水は適宜希釈した後、浄水工程に送られる。尚、不溶解性物質含有スラリから一部のスラリを抜き出す手段としては、バルブを用いたり、仕切り板などによる流路の切り替え、ポンプによる抜き出しなどが挙げられる。スラリの抜き出しは連続的に抜出してもよく、または間歇的に抜き出してもよい。不溶解性物質含有スラリを槽など一カ所に貯留してから抜き出すと、槽内でスラリが分離、沈積し、抜き出すために撹拌や希釈が必要となるおそれがあるため、槽などに受ける前に抜き出してしまうのが望ましい。好ましいのは不溶解性物質含有スラリを分離装置から自然流下させ、流下するスラリの流路を切り替える方法によりスラリの一部を抜き出すことである。【００３６】
ここで、６０３：分離装置への６０２：分離装置流入消石灰スラリ流量をＱ１とする。除去すべき大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリの流量Ｑ２が少ないほど、小粒径消石灰スラリである６０６：処理水の流量Ｑ４が増加することになり、消石灰の回収率は向上する。しかし、Ｑ２を少なくしすぎると本来除去すべき不溶解性物質や大粒径消石灰がＱ４に混入し、良質な消石灰溶液が得られない。またＱ２を少なすぎると、スラリを構成する粒子が流路に沈積しやすくなる。よって、消石灰回収率よりも大粒径消石灰の除去率の向上を優先させると、Ｑ２／Ｑ１の比を小さくしすぎるのは好ましくない。比Ｑ２／Ｑ１は、０．０１−０．１が好ましく、より好ましくは０．０２−０．０５である。【００３７】
このような比Ｑ２／Ｑ１をとるよう分離操作を行う場合、消石灰回収率の向上よりも大粒径消石灰の除去率の向上を優先することになるが、不溶解性物質含有スラリには本来回収すべき小粒径消石灰も含まれてしまう。この本来回収すべき小粒径消石灰を回収して消石灰回収率を向上させるには、大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを供給消石灰スラリと混合して、再び分離装置で処理すればよい。しかし、大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリの全量を供給消石灰スラリと混合すると、徐々に分離装置流入消石灰スラリ中の大粒径消石灰濃度が増加し、次第に大粒径消石灰の除去率の悪化または分離装置の閉塞が生じうる。分離装置流入消石灰スラリ中の大粒径消石灰濃度の増加を抑制するために、本発明では分離装置から流出する大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを供給消石灰スラリと混合する前に、大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリの一部を抜き出して残りのスラリを供給消石灰スラリと混合する。供給消石灰スラリに含まれる不溶解性物質および大粒径消石灰の量が少ない場合、不溶解性物質含有スラリ流量Ｑ２と、Ｑ２から抜出すスラリ流量Ｑ３との比Ｑ３／Ｑ２を小さくしても分離装置流入消石灰スラリ中の大粒径消石灰濃度の増加は緩やかである。一方、供給消石灰スラリに含まれる不溶解性物質および大粒径消石灰の量が多い場合、比Ｑ３／Ｑ２を大きくしないと分離装置流入消石灰スラリ中の大粒径消石灰濃度の増加を抑制できない。比Ｑ３／Ｑ２は0.05 - 0.6の範囲が好ましく、大きすぎると消石灰の回収率を低下させることになり、小さすぎると分離装置流入消石灰スラリ中の大粒径消石灰濃度が過剰となり大粒径消石灰の除去率の悪化または分離装置の閉塞が生じうる。【００３８】
図７は、消石灰の回収率を高めるために大粒径の消石灰を分散させるための分散装置をさらに含む装置を利用したフロー図である。適宜な方法により７０１：供給消石灰スラリを調製し、７０２：分散装置に供給する。分散操作を行って充分に分散させた消石灰スラリを７０３：分離装置に供給し、ここで分離操作を行って排出される７０４：不溶解性物質含有スラリを再度７０２：分散装置に供給する。７０４：不溶解性物質含有スラリには先述の通り大粒径の消石灰粒子がまだ多く残存している。７０３：分離装置からはこの大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを７０７：抜き出しスラリとして一部抜き出すことができる。抜き出されなかった大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを再度７０２：分散装置において撹拌し、充分に分散させ、分散処理後の消石灰スラリを７０１：供給消石灰スラリと混合して、繰り返し７０３：分離装置にて分離操作を行う。得られた７０５：小粒径消石灰スラリである処理水は適宜希釈した後、浄水工程に送られる。【００３９】
図８は、図７の装置において、８０３：分離装置により得られる８０７：処理水中の不溶解性物質濃度を測定するための手段（８０７）を用いて、上述の比Ｑ３／Ｑ２の値を制御するための具体的なフローを示す。適宜な方法により８０１：供給消石灰スラリを調製し、８０２：分散装置に供給する。分散操作を行って充分に分散させた消石灰スラリを８０３：分離装置に供給し、ここで分離操作を行って排出される８０４：不溶解性物質含有スラリを再度８０２：分散装置に供給する。８０４：不溶解性物質含有スラリには先述の通り大粒径の消石灰粒子がまだ多く残存している。８０３：分離装置からはこの大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを８０５：流路切り替え手段を用いて８０９：抜き出しスラリとして一部抜き出すことができる。抜き出されなかった大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを再度８０２：分散装置において撹拌し、充分に分散させ、分散処理後の消石灰スラリを８０１：供給消石灰スラリと混合して、繰り返し８０３：分離装置にて分離操作を行う。得られた８０６：小粒径消石灰スラリである処理水に含まれる不溶解性物質濃度を８０７：不溶解性物質濃度測定手段により測定し、測定値に基いて大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリの抜き出し流量（すなわち比Ｑ３／Ｑ２）を制御することができる。得られた８０６処理水は適宜希釈した後、浄水工程に送られる。８０７：不溶解性物質濃度測定手段による不溶解性物質濃度の測定方法は、例えば、小粒径消石灰スラリである処理水の一部を分析用に導出して塩酸または炭酸で溶解し、濁度及び／または色度を光学的に測定する方法がある。消石灰スラリに含まれる水酸化カルシウムおよび炭酸カルシウムを溶解すると、不溶解性物質である二酸化珪素粒子は濁質として残留するために濁度として検出され、鉄酸化物の一部は溶解して褐色を呈するために色度として検出される。また、試薬を添加して発色させた後に吸光光度分析に供することも有効であり、スラリを非破壊で蛍光Ｘ線分析に供することも有効な方法である。【００４０】
図９は、供給消石灰スラリ調製槽として９０１：栓流式分散装置を用いた例を表すフロー図である。９０１：栓流式分散装置に消石灰粉末と水を供給して分散処理を行い、供給消石灰スラリを作る。供給消石灰スラリを別の分散装置（９０２）に供給して必要に応じて分散処理を行い、９０３：分離装置に供給し、ここで分離操作を行って排出される９０４：不溶解性物質含有スラリを再度９０２：分散装置に供給する。９０４：不溶解性物質含有スラリには先述の通り大粒径の消石灰粒子がまだ多く残存している。９０３：分離装置からはこの大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを９０８：抜き出しスラリとして一部抜き出すことができる。抜き出されなかった大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを再度９０２：分散装置において撹拌し、充分に分散させ、分散処理後の消石灰スラリを９０１：栓流式分散装置から供給される供給消石灰スラリと混合して、繰り返し９０３：分離装置にて分離操作を行う。小粒径消石灰スラリとして得られた９０６処理水は適宜希釈した後、浄水工程に送られる。【００４１】
図１０は、供給消石灰スラリ調製槽として、１００１：栓流式分散装置を用いた別の例を表すフロー図である。１００１：栓流式分散装置に消石灰粉末と水を供給して分散処理を行い、供給消石灰スラリを作る。供給消石灰スラリを１００３：分離装置に供給し、ここで分離操作を行って排出される１００４：不溶解性物質含有スラリを１００２：分散装置に供給する。１００４：不溶解性物質含有スラリには先述の通り大粒径の消石灰粒子がまだ多く残存している。１００３：分離装置からはこの大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを１００７：抜き出しスラリとして一部抜き出すことができる。抜き出されなかった大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを１００２：分散装置において撹拌し、充分に分散させ、分散処理後の消石灰スラリを１００１：栓流式分散装置から供給される供給消石灰スラリと混合して、繰り返し１００３：分離装置にて分離操作を行う。小粒径消石灰スラリとして得られた１００５処理水は適宜希釈した後、浄水工程に送られる。【００４２】
図１１は、供給消石灰スラリ調製槽として、１１０１：栓流式分散装置を用いた別の例を表すフロー図である。１１０１：栓流式分散装置に消石灰粉末と水を供給して分散処理を行い、供給消石灰スラリを作る。供給消石灰スラリを１１０３：分離装置に供給し、ここで分離操作を行って排出される１１０４：不溶解性物質含有スラリを１１０２：分散装置に供給する。１１０４：不溶解性物質含有スラリには先述の通り大粒径の消石灰粒子がまだ多く残存している。１１０３：分離装置からはこの大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを１１０７：抜き出しスラリとして一部抜き出すことができる。抜き出されなかった大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリを１１０２：分散装置において撹拌し、充分に分散させ、分散処理後の消石灰スラリを水と混合した後に１１０１：栓流式分散装置に再度供給して、分散処理を行い、これにより得た供給消石灰スラリを再度１１０３：分離装置に供給して分離操作を行う。小粒径消石灰スラリとして得られた１１０５：処理水は適宜希釈した後、浄水工程に送られる。【００４３】
図１２は、供給消石灰スラリ調製槽として、１２０１：栓流式分散装置を用いた別の例を表すフロー図である。１２０１：栓流式分散装置に消石灰粉末と水を供給して分散処理を行い、供給消石灰スラリを作る。供給消石灰スラリを１２０２：第１の分離装置に供給し、ここで分離操作を行って排出される１２０３：不溶解性物質含有スラリを１２０４：消石灰微小化手段に供給する。ここで必要に応じて希釈水を添加し、例えば物理的衝撃及び／又は塩酸を加えるなどして、主に大粒径消石灰を微小化する処理を施し、ついで１２０５：第２の分離装置に供給する。ここで再度１２０８：不溶解性物質含有スラリを分離する。１２０２：第１の分離装置から得られた処理水と１２０５：第２の分離装置により得られた処理水（１２０６及び１２０７）を１２０９：消石灰溶液貯留槽に貯留し、ここで適宜希釈した後、浄水工程に送られる。
【実施例】
【００４４】
以下、実施例を用いて本発明の方法及び装置をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
［実施例１］
本実施例は、消石灰スラリから不溶解性物質を分離させる処理を１回行う態様を例示するものである。消石灰スラリ調製槽にて、水道水に消石灰（菱光石灰工業株式会社製）を溶解させて、消石灰濃度９．３％、二酸化珪素濃度３０ｍｇ／リットル（二酸化珪素／消石灰＝０．０３％）の消石灰スラリを調製した。この消石灰スラリを、６１．２リットル／分で液体サイクロン（商品名：C124TWO INCH HYDROCYCLONE、製造会社名：MOZLEY）に供給し、液体サイクロンを稼働させ、分離処理を行った。液体サイクロン下部より不溶解性物質濃縮水を３．２リットル／分で排出する一方、液体サイクロン上部より５８リットル／分で処理水を得た。処理水に含まれる消石灰濃度は７．２％、二酸化珪素濃度は０．９０ｍｇ／リットル（二酸化珪素／消石灰＝０．００１％）であり、消石灰の回収率は７３％であった。一方、不溶解性物質濃縮水中の消石灰濃度は４９％、二酸化珪素濃度は５５０ｍｇ／リットル（二酸化珪素／消石灰＝０．１１％）であり、二酸化珪素除去率は９７％であった。
［実施例２］
本実施例は、消石灰スラリから不溶解性物質を分離させる処理を２回行う態様を例示するものである。実施例１と同様に、消石灰調製槽にて水に消石灰を溶解させて、消石灰濃度９．７％、二酸化珪素濃度２７ｍｇ／リットル（二酸化珪素／消石灰＝０．０３％）の消石灰スラリを調製した。この消石灰スラリを、６５．２リットル／分で液体サイクロンに供給し、液体サイクロンを稼働させ、分離処理を行った。液体サイクロン下部より不溶解性物質濃縮水を２．２リットル／分で排出する一方、液体サイクロン上部より６３リットル／分で処理水を得た。処理水に含まれる消石灰濃度は８．１％、二酸化珪素濃度は１．１ｍｇ／リットル（二酸化珪素／消石灰＝０．００１％）であり、消石灰の回収率は８１％であった。一方、不溶解性物質濃縮水中の消石灰濃度は５５％、二酸化珪素濃度は７７０ｍｇ／リットル（二酸化珪素／消石灰＝０．１４％）であり、二酸化珪素除去率は９６％であった。このようにして得られた不溶解性物質濃縮水を水で希釈して消石灰濃度１．９％にした。この希釈水を６５リットル／分で第２の液体サイクロンに供給し、当該液体サイクロンを稼働させ、分離処理を行った。第２の液体サイクロン下部より不溶解性物質濃縮水を２．２リットル／分で排出する一方、当該液体サイクロン上部より６３リットル／分で処理水を得た。処理水に含まれる消石灰濃度は１．５％、二酸化珪素濃度は１．１ｍｇ／リットル（二酸化珪素／消石灰＝０．００７％）であり、第２回目の分離処理による消石灰の回収率は１６％であった。一方、不溶解性物質濃縮水中の消石灰濃度は１１％、二酸化珪素濃度は７２７ｍｇ／リットル（二酸化珪素／消石灰＝０．６７％）であり、第２回目の分離処理による二酸化珪素除去率は３．８％であった。系全体での消石灰の回収率は９６％、二酸化珪素の除去率は９９．８％であった。【００４５】
実施例１及び２の操作により、不溶解性物質である二酸化珪素を効率的に除去し、水道水の腐食性を低減させるのに適した消石灰溶液を得ることができた。分離処理を２回行うことにより、不溶解性物質をほぼ含まない消石灰溶液を得ることができ、かつ消石灰をほぼすべて回収することが可能となった。
［実施例３］
図１に記載の処理フローを種々の条件にて繰り返し、得られた処理性能を表１に示す。【００４６】
【表１】
0004951805.tif 000004
【００４７】
表1において、比Q2/Q1が大きくなるに従い、消石灰の小粒径スラリへの移行率が低下していることがわかる。消石灰回収率の向上よりも大粒径消石灰の除去率の向上を優先して比Q2/Q1が小さ過ぎないようにすることは重要であるが、比Q2/Q1が大きいと消石灰の回収率が低下して処理効率が低下すると言える。一方、比Q2/Q1が小さ過ぎると大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリ濃度が高くなり、装置や管路の閉塞を招く恐れがある。安定した処理を行うとともに処理効率を高めるには、比Q2/Q1を0.02-0.05の範囲とするのが良いことがわかる。
以上のような表１に記載の処理性能に基いて、図７の処理フローをシミュレーションして得られた結果を表２及び表３に示す。表２及び表３は、表1から得られた結果に基いて、供給消石灰スラリ濃度100 g/L、供給消石灰スラリ流量Q1 = 58.2 L/分、大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリ流量Q2 = 1.8 L/分、比Q2/Q1 = 0.031、二酸化珪素SiO2の大粒径消石灰を含む不溶解性物質含有スラリへの移行率95 %、小粒径消石灰スラリ（処理水）への消石灰移行率80 % として行ったシミュレーション結果である。
ここで、消石灰に含まれる不溶解性物質であるSiO2の含有率は、原料とする消石灰によって幅がある。一般的値としては下限値に近い0.033 %についての結果を表2に、上限値に近い0.22 %についての結果を表3に示している。どちらの場合も、抜出し比Q3/Q2を小さくすると分離装置への流入消石灰スラリのSiO2含有率が高くなり、その結果、小粒径消石灰スラリのSiO2／Ca(OH)2 比を高めることになる。小粒径消石灰スラリを適宜希釈溶解して浄水工程へ添加する場合、濁質成分となりうるSiO2を確実に抑制する観点から、小粒径消石灰スラリのSiO2／Ca(OH)2 比を0.02 %以下にすることが好ましい。このためには比Q3/Q2を0.05-0.6の範囲で調整することが好ましいことがわかる。【００４８】
【表２】
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【００４９】
【表３】
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【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明の方法により、腐食性の高い水の改質に使用する消石灰溶液を効率的に調製し、これを浄水に注入することにより、腐食性の低い水を調製することができる。本発明の方法は、広く水道水等を含む浄水の水質改善の分野において利用することができる。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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