JP2002239557A - 冷却水系のスライム防止方法 - Google Patents

冷却水系のスライム防止方法

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JP2002239557A
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Akira Iimura
晶 飯村
Kazuhiko Tsunoda
和彦 角田
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Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】塩化物イオンの電解により生ずる残留塩素によ
り微生物の増殖を防止して、簡便、安全かつ効率的にス
ライムの付着を防止することができる冷却水のスライム
防止方法を提供する。 【解決手段】塩化物イオンを含む冷却水系の濃縮冷却水
を電解し、残留塩素を発生させて冷却水系のスライムを
防止する方法において、電解する濃縮冷却水に、一般式
[1]で表されるヒダントイン系化合物を添加すること
を特徴とする冷却水のスライム防止方法。ただし、R1
及びR2は、水素又は炭素数1〜12のアルキル基であ
り、R3及びR4は、水素、アルカリ金属又はハロゲンで
ある。 【化1】

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷却水系のスライ
ム防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明は、塩化
物イオンの電解により生ずる残留塩素により微生物の増
殖を防止して、簡便、安全かつ効率的にスライムの付着
を防止することができる冷却水系のスライム防止方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】冷却水は、石油化学産業や鉄鋼産業など
の種々の産業分野において、間接的又は直接的に被処理
物を冷却する目的で、あるいは、ビルの空調、冷暖房、
その関連装置などに多量に使用されている。近年は、水
資源の不足や有効利用の観点から、冷却水の使用量を削
減するために、開放循環冷却水系の高濃縮運転における
強制ブロー量の削減など、冷却水の高度利用が行われて
いる。このように冷却水を高度に利用した場合には、溶
存塩類や栄養源の濃縮などにより、循環冷却水の水質が
悪化し、細菌、黴、藻類などの微生物群に、土砂、塵埃
などが混ざり合って形成されるスライムが発生しやすく
なり、熱交換器における熱効率の低下や通水の悪化を引
き起こし、またスライム付着下部において、機器や配管
の局部腐食を誘発する。そこで、このようなスライムに
よる障害を防止するために、種々の抗菌剤、例えば、次
亜塩素酸ナトリウムや過酸化水素水などの酸化性抗菌剤
などが用いられている。これらの抗菌剤は、薬剤タンク
に貯留され、薬注ポンプによって冷却水系に注入されて
いる。しかし、スライム防止のために抗菌剤を使用する
と、ローリー運搬、コンテナ移動など、運搬に労力を要
し、抗菌剤の取り扱い中に漏洩などを起こして人体に被
害を与える危険性があり、抗菌剤の残量をチェックして
定期的に補充する手間がかかるなどの問題がある。この
ために、水中の塩化物イオンの電解により生ずる残留塩
素の利用が試みられている。例えば、特開昭61−28
3391号公報には、配管構成を追加したり殺菌装置を
設けずとも殺菌をなし得る飲料供給器の飲料水殺菌方法
として、水回路に水道水と接触するように一対の電極を
配置し、直流電圧を印加することにより電気分解を行っ
て、水道水に含まれる塩素イオンを残留塩素に変換する
飲料水殺菌方法が提案されている。しかし、水道水に含
まれる塩化物イオン濃度は数mg/L程度と低い場合もあ
り、このような場合は電解効率が悪く、電解により発生
する残留塩素の量が少なくなって十分な殺菌効果が得ら
れないおそれがある。また、冷却水を濃縮して塩化物イ
オン濃度を高めた水を電解して残留塩素濃度を高め、ス
ライムの付着を防止する方法も開発されている。この方
法によれば、塩化物イオン濃度の上昇とともに、残留塩
素の発生速度が大きくなり、簡便かつ安全にスライムの
付着を防止することができるが、さらに効率を高めるこ
とが望まれていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、冷却水系の
スライム防止方法に関する。さらに詳しくは、本発明
は、塩化物イオンの電解により生ずる残留塩素により微
生物の増殖を防止して、簡便、安全かつ効率的にスライ
ムの付着を防止することができる冷却水系のスライム防
止方法を提供することを目的としてなされたものであ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、冷却水が濃縮さ
れると冷却水中の汚れ成分も濃縮され、冷却水の電解に
より発生した残留塩素が濃縮された汚れ成分と反応して
分解されること、及び、電解する冷却水にヒダントイン
系化合物を添加することにより、残留塩素と汚れ成分の
反応を抑制して、残留塩素の発生効率を高め得ることを
見いだし、この知見に基づいて本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明は、(1)開放循環冷却水系の塩
化物イオンを含む濃縮された冷却水を電解し、残留塩素
を発生させて冷却水系のスライムを防止する方法におい
て、電解する冷却水に、一般式[1]で表されるヒダン
トイン系化合物を添加することを特徴とする冷却水系の
スライム防止方法、
【化2】 (ただし、R1及びR2は、水素又は炭素数1〜12のア
ルキル基であり、R1とR2は、同一であっても異なって
いてもよく、R3及びR4は、水素、アルカリ金属又はハ
ロゲンであり、R3とR4は、同一であっても異なってい
てもよい。)、(2)冷却水を、塩化物イオン濃度が2
0mgCl-/L以上となるように濃縮する第1項記載の冷
却水系のスライム防止方法、及び、(3)陰極と陽極に
同一の材質の電極を用い、かつ、陰極と陽極とを反転さ
せながら電解を行う第1項記載の冷却水系のスライム防
止方法、を提供するものである。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明の冷却水系のスライム防止
方法においては、開放循環冷却水系の塩化物イオンを含
む濃縮された冷却水を電解し、残留塩素を発生させて冷
却水系のスライムを防止する。電解は、冷却水中に陽極
及び陰極からなる一組の電極を浸漬し、これらの電極の
端子間に外部電源を用いて直流電圧を印加することによ
り行うことができる。これにより、陽極の表面において
冷却水中の塩化物イオンが酸化され、次亜塩素酸などの
強い酸化力を有する残留塩素が発生する。発生した残留
塩素は、スライムの原因となる微生物を殺菌し、あるい
は増殖を抑制するので、冷却水系のスライム発生を防止
することができる。本発明方法において、冷却水の濃縮
倍率に特に制限はないが、冷却水中の塩化物イオン濃度
が20mgCl-/L以上となるように濃縮することが好ま
しく、40mgCl-/L以上となるように濃縮することが
より好ましい。水道水、工業用水には、通常は数mgCl-
/Lないし10mgCl-/L程度の塩化物イオンが含まれ
ているので、冷却水を2〜10倍程度に濃縮することに
より、適当な塩化物イオン濃度とすることができる。冷
却水は、電気伝導率を測定しながらブロー量を調整する
ことにより、所定の塩化物イオン濃度となるように濃縮
することができる。
【0006】本発明方法に用いる電極の材質に特に制限
はないが、陽極としては、例えば、チタンなどの耐食性
の材料に、白金、イリジウムなどの白金系元素の単体又
はその酸化物を被覆した残留塩素の発生効率が良好な材
質を好適に用いることができる。陰極としては、例え
ば、ステンレス鋼、アルミニウム、銀などを用いること
ができるが、陰極と陽極を同一の材質とすることもでき
る。また、電流の方向を固定する必要はなく、電流の正
負を定期的又は随意的に逆転させ、陰極と陽極とを反転
させながら電解を行うことができる。電極の反転によ
り、陰極に付着した炭酸カルシウムなどのスケールを剥
離しながら運転することができるので、電解効率の低下
を防ぐことができる。なお、この場合、両電極を同一の
材質とすれば、一定の残留塩素の発生効率が得られる。
この場合、用いる電極としては、例えば、チタンなどを
基材とし、白金やイリジウムなどを被覆した電極などを
挙げることができる。本発明方法において、電解のため
に印加する直流電圧に特に制限はないが、2〜40Vで
あることが好ましく、4〜30Vであることがより好ま
しい。印加する電圧が2V未満であると、残留塩素の発
生効率が低下するおそれがある。印加する電圧が40V
を超えると、人体に対して危険性が生ずるおそれがあ
る。本発明方法において、電解のために通電する電流に
特に制限はないが、冷却水系の循環水量1m3/hに対
して、0.1〜3Aであることが好ましい。電流が循環
水量1m3/hに対して0.1A未満であると、残留塩素
の発生量が過少となって、スライム防止効果が不十分と
なるおそれがある。電流が循環水量1m3/hに対して
3Aを超えると、残留塩素濃度が高くなりすぎて金属の
腐食を招くおそれがある。
【0007】本発明方法においては、電解する濃縮され
た冷却水に、一般式[1]で表されるヒダントイン系化
合物を添加する。
【化3】 一般式[1]において、R1及びR2は、水素又は炭素数
1〜12のアルキル基であり、R1とR2は、同一であっ
ても異なっていてもよく、R3及びR4は、水素、アルカ
リ金属又はハロゲンであり、R3とR4は、同一であって
も異なっていてもよい。一般式[1]で表されるヒダン
トイン系化合物としては、例えば、ヒダントイン、5−
メチルヒダントイン、5−エチルヒダントイン、5−プ
ロピルヒダントイン、5−ブチルヒダントイン、5,5
−ジメチルヒダントイン、5,5−ジエチルヒダントイ
ン、5,5−ジプロピルヒダントイン、5,5−ジブチル
ヒダントイン、5−メチル−5−エチルヒダントイン、
5−メチル−5−プロピルヒダントイン、5−メチル−
5−ブチルヒダントイン、5−メチル−5−ペンチルヒ
ダントイン、5−メチル−5−ヘキシルヒダントイン、
5−メチル−5−ヘプチルヒダントイン、5−メチル−
5−オクチルヒダントイン、5−メチル−5−ノニルヒ
ダントイン、5−メチル−5−デシルヒダントイン、5
−メチル−5−ウンデシルヒダントイン、5−メチル−
5−ドデシルヒダントイン、1−クロロヒダントイン、
3−クロロヒダントイン、1−ブロモヒダントイン、3
−ブロモヒダントイン、1−クロロ−5,5−ジメチル
ヒダントイン、3−クロロ−5,5−ジメチルヒダント
イン、1−ブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン、3
−ブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン、1−クロロ
−5,5−ジエチルヒダントイン、3−クロロ−5,5−
ジエチルヒダントイン、1−ブロモ−5,5−ジエチル
ヒダントイン、3−ブロモ−5,5−ジエチルヒダント
イン、1−クロロ−5−メチル−5−エチルヒダントイ
ン、3−クロロ−5−メチル−5−エチルヒダントイ
ン、1−ブロモ−5−メチル−5−エチルヒダントイ
ン、3−ブロモ−5−メチル−5−エチルヒダントイン
など、及び、これらのナトリウム塩、カリウム塩などを
挙げることができる。これらの一般式[1]で表される
ヒダントイン系化合物は、1種を単独に用いることがで
き、あるいは、2種以上を組み合わせて用いることもで
きる。これらの中で、5,5−ジメチルヒダントインを
特に好適に使用することができる。
【0008】本発明方法において、電解する冷却水に添
加される一般式[1]で表されるヒダントイン系化合物
の冷却水中における濃度は、1〜20mg/Lであること
が好ましく、2〜10mg/Lであることがより好まし
い。添加するヒダントイン系化合物の冷却水中の濃度
が、1mg/L未満であると、電解により発生した残留塩
素の分解が速く、スライム防止効果が不十分となるおそ
れがある。添加するヒダントイン系化合物の冷却水中の
濃度が、20mg/Lを超えると、ヒダントイン系化合物
の濃度の上昇に見合う効果は得られず、いたずらに薬剤
費が嵩む結果となるおそれがある。図1は、本発明方法
の実施の一態様の工程系統図である。冷却水は、冷却塔
1のピット2から循環ポンプ3により送り出され、送り
配管4、熱交換器5、戻り配管6を経由して冷却塔に返
送される。送り配管にはバイパス配管7が接続され、バ
イパス配管へ流入した冷却水は、電解槽8において電解
されて残留塩素が発生し、ピットに返送される。ヒダン
トイン系化合物は、Aの位置からピットに添加すること
ができ、あるいはBの位置から電解槽の前段のバイパス
配管へ添加することもできる。本発明の冷却水系のスラ
イム防止方法によれば、冷却水にヒダントイン系化合物
を添加して電解することにより、冷却水中に発生する残
留塩素の分解を抑制してその濃度を高め、効率的にスラ
イムの付着を防止することができる。
【0009】
【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらの実施例によりなんら限
定されるものではない。なお、比較例及び実施例におい
て、残留塩素濃度は、JIS K 0101 28.2 ジ
エチル−p−フェニレンジアンモニウム(DPD)比色
法により測定した。 実施例1 塩化物イオン濃度10mgCl-/Lの水道水を7倍に濃縮
して塩化物イオン濃度70mgCl-/Lの濃縮水とし、こ
の濃縮水に5,5−ジメチルヒダントインを濃度3mg/
Lになるように添加して溶解した。この5,5−ジメチ
ルヒダントインを添加した濃縮水を、面積100cm2
白金−イリジウムで被覆したチタン電極2個を、極間距
離3mmで設置した電解槽に4L/minで通水し、両極間
に5Aの定電流を通電した。電解槽入口の全残留塩素濃
度は0.3mgCl/Lであり、電解槽出口の遊離残留塩素
濃度0.1mgCl/L、全残留塩素濃度2.1mgCl/Lであ
った。 比較例1 実施例1と同じ塩化物イオン濃度70mgCl-/Lの濃縮
水に、5,5−ジメチルヒダントインを添加することな
く、実施例1と同じ条件で電解槽に通水して電解を行っ
た。電解槽入口の全残留塩素濃度は0.3mgCl/Lであ
り、電解槽出口の遊離残留塩素濃度0.0mgCl/L、全
残留塩素濃度0.5mgCl/Lであった。実施例1及び比
較例1の結果を、第1表に示す。
【0010】
【表1】
【0011】第1表に見られるように、濃縮水に5,5
−ジメチルヒダントインを添加した実施例1の電解槽出
口水中の残留塩素濃度は、5,5−ジメチルヒダントイ
ンを添加しない濃縮水を用いた比較例1の約4倍であ
り、濃縮水にヒダントイン系化合物を添加することによ
り、残留塩素の分解を抑えて、高濃度の残留塩素を含む
水が得られることが分かる。 比較例2 従来より、図1に示す開放循環冷却水系を運転してい
た。冷却塔1のピット2の容量は0.5m3であり、循環
ポンプ3により冷却水30m3/hを熱交換器に供給し
ている。また、濃縮された冷却水の塩化物イオン濃度が
100mgCl-/Lとなるように、濃縮を維持管理してい
る。冷却水の送り配管4にバイパス配管7を設け、冷却
水4L/minをバイパス配管に通水し、電解槽8におい
て冷却水を電解し、次亜塩素酸を発生させている。電解
槽の電極の材質は、白金−イリジウムで被覆したチタン
であり、陽極、陰極の面積はいずれも100cm2であ
り、極間距離は3mmである。両極間には、5Aの定電流
を通電している。定常運転時において、電解槽入口の水
の遊離残留塩素濃度は0.0mgCl/L、全残留塩素濃度
は0.1mgCl/Lであり、電解槽出口の水の遊離残留塩
素濃度は0.1mgCl/L、全残留塩素濃度は0.6mgCl/
Lであった。 実施例2 比較例1の開放循環冷却水系の冷却水に、5,5−ジメ
チルヒダントインを濃度4mg/Lとなるように、図1の
Aの位置からピットに添加した以外は、比較例1と同一
の条件で冷却水系の運転と濃縮された冷却水の電解を行
った。定常運転に達したとき、電解槽入口の水の遊離残
留塩素濃度は0.0mgCl/L、全残留塩素濃度は0.4mg
Cl/Lであり、電解槽出口の水の遊離残留塩素濃度は
0.0mgCl/L、全残留塩素濃度は2.4mgCl/Lであっ
た。比較例2及び実施例2の結果を、第2表に示す。
【0012】
【表2】
【0013】第2表に見られるように、開放循環冷却水
系の実機においても、濃縮された冷却水に5,5−ジメ
チルヒダントインを添加することにより、5,5−ジメ
チルヒダントインを添加しない場合に比較して、電解槽
出口の水の残留塩素濃度が約4倍に増加することが確認
された。
【0014】
【発明の効果】本発明の冷却水系のスライム防止方法に
よれば、濃縮された冷却水にヒダントイン系化合物を添
加して電解することにより、冷却水中の残留塩素の濃度
を高め、効率的にスライムの付着を防止することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明方法の実施の一態様の工程系統
図である。
【符号の説明】
1 冷却塔 2 ピット 3 循環ポンプ 4 送り配管 5 熱交換器 6 戻り配管 7 バイパス配管 8 電解槽
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C02F 1/50 560 C02F 1/50 560F A01N 43/50 A01N 43/50 R C02F 1/46 C02F 1/46 Z F28F 19/01 F28F 19/00 501B Fターム(参考) 4D061 DA05 DB02 EB05 EB27 EB28 EB30 EB37 FA02 GA05 4H011 AA02 BA01 BA04 BB18 BC09 DA13

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】開放循環冷却水系の塩化物イオンを含む濃
    縮された冷却水を電解し、残留塩素を発生させて冷却水
    系のスライムを防止する方法において、電解する冷却水
    に、一般式[1]で表されるヒダントイン系化合物を添
    加することを特徴とする冷却水系のスライム防止方法。 【化1】 (ただし、R1及びR2は、水素又は炭素数1〜12のア
    ルキル基であり、R1とR2は、同一であっても異なって
    いてもよく、R3及びR4は、水素、アルカリ金属又はハ
    ロゲンであり、R3とR4は、同一であっても異なってい
    てもよい。)
  2. 【請求項2】冷却水を、塩化物イオン濃度が20mgCl-
    /L以上となるように濃縮する請求項1記載の冷却水系
    のスライム防止方法。
  3. 【請求項3】陰極と陽極に同一の材質の電極を用い、か
    つ、陰極と陽極とを反転させながら電解を行う請求項1
    記載の冷却水系のスライム防止方法。
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Cited By (2)

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