(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐＨが１．３ないし１．５であってケイ素濃度（Ｓｉ濃度）が２．５ないし３．５％である酸性ケイ酸溶液を、水処理現場に設置され、かつ凝集剤を処理対象水に直接に注入しうる配管が設けられた撹拌重合反応槽内において、５０℃ないし８０℃に加熱した状態下において撹拌して重合ケイ酸とした後、これに塩化第２鉄を添加することにより、処理対象水に直接に注入して使用しうる水処理用凝集剤を製造することを特徴とする、水処理用凝集剤の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中から不純物を除去するための水処理用凝集剤の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、上水道水源の有機物汚染などが進行しているため、汚染物質の凝集除去のための高性能の凝集剤が要望されているが、日本で広く使われている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系凝集剤は、処理水中に残留すると、アルツハイマー症などの神経系疾患を引き起こす懸念があることが指摘されている。また、塩化第二鉄や硫酸第二鉄などのアルミニウム以外の金属を含む無機系凝集剤の使用も期待されているが、凝集効果がＰＡＣより劣る等の難点がある。
【０００３】
一方、ポリアクリルアミドなどの合成有機高分子凝集剤を鉄塩凝集剤と併用して凝集効果の改善を図る方法も考えられているが、合成有機高分子凝集剤に含まれるモノマーは毒性を有しているため、現在日本では上水道関係での使用は許可されていない。
【０００４】
本出願人は、すでに、安全性に懸念が無く、かつ、凝集効果の高い無機高分子凝集剤として、重合ケイ酸と鉄塩を含む凝集剤を提案しており（特許第１７８３４７３号、特許第２７３２０６７号及び特許第２７５９８５３号）、これらの特許にかかる技術については、地球上の随所で入手しえるケイ素含有資源を利用しうる利点の観点からも、大きな関心が寄せられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の各特許で提案されている技術については、その凝集剤が本来的に不安定な状態となりがちであるため、製造場所と使用場所との間の輸送や貯蔵の観点、或いは大量生産上の観点から、なお問題が残されている。
【０００６】
すなわち、凝集剤の凝集効果をＰＡＣと同じ程度にするためにＳｉ濃度等の有効成分濃度を高くすると、安定状態で保管しうる期間が比較的短くなるため、水処理現場での使用の都度、遠隔地の製造工場で製造して直ちに水処理現場まで運搬しなければならなくなるおそれがあった。一方、水処理現場で比較的長期間保存できるように有効成分濃度を低くすると、製造凝集剤の量が著しく増加し、輸送コストが嵩んだり、水処理現場に著しく大容量の貯蔵タンクを建設しておく必要が生じるおそれがあった。
【０００７】
前記第２７５９８５３号特許では、高濃度でしかも安定性の高い凝集剤が提案されているが、製造過程でイオン交換樹脂を用いる処理を行う必要があるため、製造コストの上昇を招くおそれがあった。また、大量生産上の問題として、一般に、ケイ酸溶液を用いる凝集剤製造中に原料がゲル化しないように重合処理を行うためには、常に適切なｐＨ値を維持する必要があるが、大量生産の場合には、ｐＨ値の厳密なコントロールが必ずしも容易ではない場合もある。
【０００８】
さらに、重合ケイ酸と鉄塩からなる凝集剤中における両者（ケイ素と鉄分）の含有比率は、処理対象水の性状、性質等により最適値が変化する。したがって、製造工場で両者の比率を一定にして製造した凝集剤が、使用現場での処理対象水には必ずしも最善の凝集効果を生じない場合がある。
【０００９】
本発明は、従来技術における上記のような難点を回避し、使用現場においても、使用対象水に対して最善の効果を有する凝集剤が得られるような、水処理用凝集剤の製造方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、通常は非重合帯域として扱われている低いｐＨ値を有する、ｐＨ１ないし２の強酸性のものとしたケイ酸溶液を、常温よりも著しく高い５０℃ないし８０℃に加熱し、その状態で撹拌することによって重合させる手段が用いられる。すなわち、本発明の方法は、ｐＨ値が約１．０ないし２．０の酸性ケイ酸溶液を、約５０℃ないし８０℃に加熱した状態下において撹拌して重合ケイ酸とした後、これに塩化第２鉄を添加することからなる、水処理用凝集剤の製造方法であり（請求項１）、また、上記の製記方法において、酸性ケイ酸溶液中のケイ素（Ｓｉ）濃度を約２．５ないし３．５重量％とする、水処理用凝集剤製造方法（請求項２）である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
従来、ケイ酸溶液を重合させて凝集剤とする際には、常温下で、Ｓｉ濃度とｐＨ値をどのように設定して重合操作を行うかという点にとらわれていたが、本発明においては、あえて重合処理には適しないと考えられていた低いｐＨ値を維持したまま、それを常温よりも著しく高い温度に加熱した状態で重合を行うという、従来の先入観からすれば意外な手段を用いたことにより、重合操作が容易な製造装置を、水処理現場に設置することを可能にし、それにより、常に最適な仕様の凝集剤を製造して直ちに使用することを可能にする。
【００１２】
【実施例】
図１のフローシートに示す装置を用いて凝集剤を製造した。図１において、１は水ガラス貯留槽（１００ｌ）、２は塩酸貯留槽（５０ｌ）、３は塩化第二鉄貯留槽（１００ｌ）、４は希釈用水貯留槽（１００ｌ）、５は凝集剤希釈貯留槽（３００ｌ）、６は撹拌重合反応槽（内容積７５ｌ）である。初期段階では、バルブＶ１ないしＶ９は全て閉、定量ポンプＰ１〜Ｐ６は停止、撹拌機７及び８は停止、ヒーター１０は停止状態で、凝集剤希釈貯留槽５以外の槽類には、所定の薬品又は水道水が満たされている。
【００１３】
▲１▼バルブＶ１およびＶ４を開き、定量ポンプＰ１およびＰ４の吐出量を、それぞれ６０５ｍｌ／ｍｉｎおよび１１４０ｍｌ／ｍｉｎで同時に１０分間運転し、インラインミキサー９で撹拌・混合された希塩酸溶液を撹拌重合反応槽６に移送する。移送後、バルブＶ１およびＶ４を閉にし、撹拌重合反応槽６の撹拌機７を運転開始する。
【００１４】
▲２▼次いで、バルブＶ２およびＶ５を開き、定量ポンプＰ２およびＰ４の吐出量を、それぞれ１１０ｍｌ／ｍｉｎおよび２９２ｍｌ／ｍｉｎで運転し、インラインミキサー１０で撹拌・混合してＳｉ濃度を４．６％に調整した水ガラス希釈溶液を４０２ｍｌ／ｍｉｎの割合で撹拌重合反応槽６中で撹拌されている１０％塩酸に１２０分間滴下する。滴下後、定量ポンプＰ２およびＰ４の運転を停止し、バルブＶ２およびＶ５を閉にする。滴下終了後の内容物は、ｐＨ１．３〜１．５、Ｓｉ濃度約３．４％の酸性ケイ酸溶液であった。
【００１５】
▲３▼次いで、撹拌重合反応槽６の撹拌を継続しつつヒーター１１で６０℃まで加熱し、そのままの状態を９０分間継続して重合を促進し、重合ケイ酸を調製した。
【００１６】
▲４▼重合終了後、ヒーター１１での加熱を停止し、バルブＶ３を開き定量ポンプＰ３を用いて、塩化第二鉄溶９．３８ｌを撹拌重合反応槽６中に投入する。塩化第二鉄溶投入終了後、定量ポンプＰ３を停止し、バルブＶ３を閉にして、重合ケイ酸溶液と塩化第二鉄水溶液を十分に撹拌、混合して凝集剤を得、凝集剤製造終了後、撹拌機を運転停止した。ここで製造された凝集剤は、Ｓｉ濃度２．９％、鉄濃度１．９％（ａｓ  Ｆｅ）、モル比が３：１（Ｓｉ：Ｆｅ）、極限粘度数は０．３８（１００ｍｌ／ｇ）で、高い凝集性能を有していた。
【００１７】
▲５▼製造された凝集剤をそのまま使用する場合は、バルブＶ６を開けて定量注入ポンプＰ５で所定量原水に注入して凝集処理する。また、製造した凝集剤を一時貯留しておく場合は、バルブＶ７を開けて定量注入ポンプＰ５で凝集剤を凝集剤希釈貯留槽５に移送する。次いで、バルブ８を開け定量注入ポンプ４で、凝集剤の２倍量の水道水を注入して撹拌して凝集剤を１／３の濃度に希釈し、必要に応じてバルブＶ９を開けて定量注入ポンプＰ６で所定量処理対象原水に注入する。
【００１８】
【発明の効果】
本発明の製造方法によれば、重合ケイ酸と鉄塩を含有する、安全性と凝集効果が高く、しかも原料の入手が容易な水処理用凝集剤を、ｐＨ値の厳密なコントロールという煩わしい操作を避けて大量に製造することができるので、凝集剤を、水処理現場に設置する簡便な装置によって製造することができ、それにより、常に処理対象水に適した成分仕様を有する必要量の凝集剤の製造を可能にするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明方法の一実施例のフローシート。
【符号の説明】
１・・・・・  水ガラス貯留槽
２・・・・・  塩酸貯留槽
３・・・・・  塩化第二鉄貯留槽
４・・・・・  希釈用水貯留槽
５・・・・・  凝集剤希釈貯留槽
６・・・・・  撹拌重合反応槽
７．８・・・  撹拌機
９．１０・・・  インラインミキサー
１１・・・・・  ヒーター
Ｖ１〜Ｖ９‥‥バルブ
Ｐ１〜Ｐ６‥‥定量ポンプ
Ｍ１．Ｍ２‥‥‥モーター
【図１】
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