JP2003507173A - 開放循環冷却システムにおける水循環を処理するためのシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 開放循環システムで水循環する水処理システムは、循環冷却システムを経由して循環する水の流れに接続し、且つ冷却水の部分流をそらして再循環させるのに利用される、コンジット（１１）を含む。発明に係るシステムは、フィルタユニットと真水のための付加水コンジット（５）とを備え、該コンジット（５）は循環する水の流れに接続する。フィルタユニットは、バックウォッシュされずに掃除され得るフィルタ（１２）を含む。緻密な残留物は掃除の間に排出される。システムは、廃水を伴わず望ましい態様で操作され得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 発明の分野 本発明は、開放循環冷却システムの水循環のための、特に、冷却タワー循環の
ための、水処理ユニットに関し、ファイルタユニットを備え冷却循環の循環水流
に接続し冷却水の一部の流れを分岐し且つ戻すパイプと、真水を加え循環水流に
接続するパイプとを含む。

【０００２】 先行技術 水処理ユニットは、例えば、ＥＰ０３０５８７９（Ｈｅｎｋｅｌ ＫＧａＡ）
から知られる。循環水は、加熱される熱交換部を通過し、冷却タワーにポンピン
グされる。ここで、水は空気流中への気化により冷却され、植物、動物などを冷
却するのに再利用される。このような開放冷却システムでは、気化により失われ
る水は、入れ換えされなければならない。更に、金属要素の腐食を防ぎ、有機、
無機、若しくは生物沈殿物の生成を防ぐ添加剤が、冷却循環水に加えられなけれ
ばならない。気化した水は、例えば飲料水や地下水などの非処理水や、例えば脱
炭素水やイオン除去水などの処理前水に、置き換えられ得ることが、知られてい
る。塩分含有水、即ちカルシウムやマグネシウムの塩化物を含む水が付加される
と、塩が冷却システムの中に凝集してしまい、特に温度が比較的高い位置にて、
カルシウムやマグネシウムの沈殿物に通常なってしまう。さらに、相対的に高い
塩化物濃度は、腐食を促進してしまう。許容限界の範囲内に塩分濃度を保つため
、冷却水の一部が周期的に“出水される”ことがあることは、よく知られている
。

【０００３】 懸濁物の濃度を下げるため、冷却水の一部、通常は循環水の５％が、部分流と
して循環から外され、懸濁物が冷却循環水から除去されるフィルタを通過する、
ということは、よく知られている。フィルタは冷却循環水でバックウォッシュす
ることで、周期的に掃除され、バックウォッシュ水は廃水として排出される。バ
ックウォッシュ水は約１パーセントの固体しか含まない。上述のように、冷却水
を出水しバックウォッシュ水を廃水として排出する結果として、水処理化学薬品
が失われ従って入れ換えられなければならない。比較的大きい冷却システムでは
、例えば上記引用のＥＰ０３０５８９７Ｂ１に記されるような、精巧な測定制御
システムが、このことにより要求される。

【０００４】 更に、冷却循環の法的要求及び敏感な化学環境の観点からは、特に腐食と沈殿
に関して、冷却循環水は、化学分析により頻繁にモニタされなければならない。
フィルタがバックウォッシュによって掃除されバックウォッシュ水が排出される
ので、低塩水又は無塩水を扱う公知のシステムは廃水を免れない。従って、フィ
ルタのバックウォッシュ水のこの損失の結果として、冷却循環水は再び頻繁に分
析されねばならず、水処理化学薬品が連続して加えられなければならない。

【０００５】 従って、本発明が扱う問題点は、開放循環冷却システムの循環水の処理のため
の、冒頭で触れたタイプのユニットと、対応する処理プロセスを供給することで
あり、それらは以下の要求を満足するものである。懸濁物は、沈殿を防ぎ腐食を
減少させるために、循環水から大半は除去されなければならない。このことは研
磨効果を備える固体に特に当てはまる。腐食促進物質、例えば塩化イオンや硫酸
化イオンが冷却循環水の中に殆ど存在しないように、ユニットは低塩水特に無塩
水での操作に向いていなければならない。水処理化学薬品が排出されないように
、無廃水操作が可能でなければならない。一方で、このことは操作コストを減少
し、他方で、受け入れる水の中へ化学薬品が注入されるのを回避する。添加され
る水の量は最小限でなければならない。特に、冷却タワーの中で気化する水のみ
が、入れ替わる必要がある。この要求事項は、特にユニットの無廃水操作により
、満たされる。連続的に及び断続的に操作されるシステムにて化学的に分析する
ことにより、モニタリングの費用を十分に減少させるためには、特に、冷却シス
テムの安定操作が可能でなければならない。最後に、先行技術で必要とされてい
るような、停止の間の強制循環の必要は、排除されなければならない。

【０００６】 発明の説明 本発明によると、冒頭で触れたタイプのユニットでのこの問題点の解決策は、
フィルタユニットが、バックウォッシュされずに掃除され得るフィルタと、少な
くとも重量の３０％の固体内容物を特に備え掃除操作の間に排出される緻密な残
余物とを含むことを、特徴とする。

【０００７】 無廃水冷却システムと対応する水処理ユニットとはこのように得られ、フィル
タの濾過水は完全に、若しくは略完全に、冷却循環水で再使用される。過程にて
水処理化学薬品の損失は実際上無く、よってこれら化学薬品が連続して補充され
る必要が無い。廃水が蓄積しないので、操作上のコストが抑えられ化学薬品が受
け入れる水の中には注入されない。気化の過程で損失した水のみが入れ換えられ
なければならない。しかしながら、先行技術にて、フィルタの掃除の間に蓄積す
る廃水と入れ換えるために加えられる水は、節約される。水処理化学薬品が排出
されないので、冷却システムの高度な安定操作が可能であり、連続して操作され
るシステムにおいても断続的に操作されるシステムにおいても、水処理化学薬品
の濃度をモニタリングする費用は相当に減少され得る。

【０００８】 更に、危険物質に通常分類される水処理化学薬品の相対的に多くの量の取扱い
と保管が、規模上相当減少されるので、作業場の安全性が増す。廃水レベルが、
１日当たり０．５ｍ^３廃水という独国の水認可の閾値よりも十分に低いので、冷
却タワーの操作は水認可を得ることは含まない。

【０００９】 無廃水操作は水を節約し水処理化学薬品を受け入れた水を緩和するのだから、
生態学的な利点は相当にある。

【００１０】 本発明に係るユニットは、先行技術にて公知であり且つ必要とされる、水処理
化学薬品を連続して投与する設備の必要性を排除する。なぜなら、化学薬品を殆
ど排出しないからである。

【００１１】 以下に説明される、本発明に係るユニット及び本発明に係る対応するプロセス
は、全ての循環冷却システムに利用され得る。

【００１２】 先行技術では水処理化学薬品の過度の損失を回避するために、循環冷却水を基
にすると僅かな部分の流れのみ、濾過される。対照的に、本発明に係るユニット
／プロセスでは、相当により多い部分の流れが濾過され得、それに比例して循環
水がはるかに効率的に掃除される。一つの特定の実施形態では、循環冷却水を基
に考えると、その部分流は５０％にも達し得る。これは、本発明では、排出され
る廃水が無いため水処理化学薬品が損失されるリスクが無いから、である。

【００１３】 一つの単純な実施形態では、フィルタユニットにて１つだけのフィルタが備わ
ることが求められ、バックウォッシングせずに掃除され得る。しかしながら、特
定のより好適な実施形態では、フィルタユニットは、バックウォッシュされうる
第１のフィルタと、バックウォッシュせずに掃除され得る第２のフィルタとを含
み、第１のフィルタは、汚損したバックウォッシュ水のためのパイプにより第２
のフィルタの入口に接続され、第２のフィルタの濾過水出口は、戻しパイプによ
り開放循環冷却システムの循環流に接続する。第１のバックウォッシュされうる
フィルタは、冷却循環水の分岐部分流を直接に掃除するために、利用される。部
分流水、即ち冷却循環水の別の部分は、第１のフィルタをバックウォッシュする
のに利用される。汚損したバックウォッシュ水は、バックウォッシュされないフ
ィルタに運搬され、濾過水は循環に戻る。第２のフィルタ上で集められる残留物
は、緻密な形態で排出され、フィルタユニットを経由した略全ての水が再利用さ
れる。緻密な残留物は、例えば廃物としてどさっと捨てることにより、容易に処
置される。なぜなら、通常の家庭廃棄物が汚染されていないのと同様に、それは
汚染されていないからである。

【００１４】 様々なタイプのフィルタ、例えば、バックウォッシュされないドラムフィルタ
や他のフィルタが、バックウォッシュされずに掃除され得るフィルタとして利用
され得る。しかしながら、好適な実施形態では、バックウォッシュされずに掃除
され得るフィルタは、バンドフィルタである。

【００１５】 別の実施形態では、真水パイプが、消イオン水の源に接続される。このように
、冷却タワーに気化される水が入れ替えられても、新たな有害塩は循環の中には
入り込まない。

【００１６】 一方、真水パイプが蒸気凝縮液の源に接続してもよい。蒸気凝縮液は塩分が非
常に低いので、同じ利点がこのケースで得られる。産業スケールで幅広く利用さ
れ反応器や他のプラントを熱する過熱蒸気システムにて、蒸気凝縮液が蓄積する
。凝縮液内の固体のレベルが非常に低いため、冷却システムの動作を邪魔するこ
とはない。

【００１７】 本発明は、開放循環冷却システム、特に冷却タワー循環の、循環水を処理する
プロセスにも関連する。冷却タワー循環では、冷却水の部分流れが分岐し、周期
的に掃除されるフィルタユニット内で掃除され、再利用され、そして真水が循環
水に加えられる。

【００１８】 このプロセスでは、上述の問題点の解決策は、フィルタユニットを掃除するた
め、特に少なくとも重量の３０％の固体を含む、緻密な残留物が、排出されるこ
とであることを特徴とする。

【００１９】 部分流はバックウォッシュされうる第１のフィルタで掃除されるのが好ましく
、第１のフィルタは部分流水でバックウォッシュされて周期的に掃除されるのが
好ましく、得られた汚損バックウォッシュ水は第２のフィルタ内で掃除され、第
２のフィルタ上の残留物は緻密な形態で排出されて第２のフィルタの濾過液は循
環水流に戻される。この実施形態は、相対的に大きい冷却システムの特に適合的
である。なぜならば特に効果的に動作するからである。

【００２０】 冷却タワー内で気化される水を入れ換えるためには、循環水に低塩真水のみ、
特には無塩真水を添加するのが、好ましい。第１の好ましい形態では、消イオン
水が真水として循環水に加えられる。第２の同様に好ましい形態では、蒸気凝縮
液が真水として循環水に加えられる。これは、いずれにせよ蓄積するが、汚濁の
可能性のため蒸気生成のためには利用し得ない、蒸気凝縮液が、−できれば熱を
冷ました後に−有効に利用され得、通常は生じてしまう廃水として排出される必
要が無い、というさ更なる利点をもたらす。関連する経済上の及び生態上の利点
は、明白である。

【００２１】 冷却循環水にてカルシウム及びマグネシウムの濃度が非常に低いので、沈殿は
防がれる。最適な熱移転が常に達せられ、循環エネルギは減少され得る。維持コ
ストは、低い腐食率と沈殿の無いこととによって、抑えられる。断続的に操作さ
れるシステムでは、停止期間の強制循環の必要は無い。低塩若しくは無塩水が、
できれば適合的な腐食防止剤と共に、冷却循環水の中に真水として注入されると
きには、これらの利点は特に適切である。

【００２２】 本発明に係るユニットの実施形態の１つの例が、ユニットの概略フローチャー
トである添付図面を参照して、以下に詳細に説明されている。

【００２３】 大気に向かって開放され“出水する”水とは無縁の冷却システムは、低塩若し
くは消イオン水と共に操作される無廃水冷却システムである。冷却水中に懸濁す
る固体は、フィルタシステムを介して緻密な形状で排出され、濾過液は循環へ完
全に再利用される。この循環タイプの冷却システムでは、冷却水は、単一ステー
ジユニット若しくは多重ステージユニットを経由して、再利用される。スループ
ットを基準にすると、濾過される水のパーセンテージは、５％から１００％まで
取り得る。濾過液は冷却タワーへ完全に再循環される。液体の損失分は、無塩水
若しくは低塩水により、補充される。濾過残留物は、乾燥して緻密であり、廃物
として処置されてもよい。システムの操作の間に廃水は蓄積しない。２ステージ
の濾過システムが図１に示され、以下により詳細に説明されている。

【００２４】 適合的な腐食防止剤は公知の化合物であり、モリブデン化合物が好ましい。シ
ステムは、全ｐＨ範囲に渡って操作可能であるが、モリブデン化合物が利用され
るｐＨ６から９が好ましい。廃水が無いことから、システムは操作時には安定的
である。一般的には、ｐＨ再調整の必要は無い。

【００２５】 システムは、全ての通常の殺生物剤を伴って操作されてもよいが、冷却循環水
の中に分解残留物を残さない殺生物剤、例えば過酸化水素及びオゾンを伴って操
作されるのが好ましい。

【００２６】 図１に示されるユニットでは、冷却水は、主要フローパイプ１を経由して、需
要家即ち熱交換器３に（循環ポンプ２により）ポンピングされ、そこから、熱交
換器３内で加熱された水が再び冷却される冷却タワー４の中に、ポンピングされ
る。冷却タワー４から、水はパイプ１の中に戻される。

【００２７】 冷却タワー４の中で気化された水は、真水パイプ５によって消イオン水若しく
は蒸気凝縮物が与えられて、入れ換えられる。パイプ５出口に配置されたレベル
ガバナ６が、図１に概略示されている。

【００２８】 パイプ１を経由して流れる循環水流に、部分流に分岐するパイプ７が接続し、
該部分流は第１のフィルタ８で掃除された後、循環水に戻る。第１のフィルタ８
は、部分流水によるバックウォッシュにより、周期的に掃除される。汚損された
バックウォッシュ水は、パイプ９を経由して汚損バックウォッシュ水１１のため
のタンク１０内に収集され、タンク１０からバンドフィルタ１２へ配布される。
得られる濾過液１３は、戻りパイプ１５を介して循環水流に（本実施例では冷却
タワー４に直接）（ポンプ１４により）ポンピングされて戻される。バンドフィ
ルタ１２上に残される緻密な乾燥残留物は、固体コンテナ１６の中に落ち、廃棄
物として処置されるためそこで収集される。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係るユニットの実施形態の１つの例の概略フローチャー
トである。

【符号の説明】

１ 主要フローパイプ ２ 循環ポンプ ３ 熱交換器 ４ 冷却タワー ５ 真水パイプ ６ レベルガバナ ７ パイプ ８ 第１のフィルタ ９ パイプ １０ コンテナ １１ バックウォッシュ水 １２ バンドフィルタ、第２のフィルタ １３ 濾過液 １４ ポンプ １５ 戻りパイプ １６ 固体コンテナ

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｆ２８Ｆ 19/01 Ｆ２８Ｆ 19/00 ５０１Ｃ (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＵ，ＡＺ， ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＮ，ＣＲ，Ｃ Ｕ，ＣＺ，ＤＭ，ＥＥ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ， ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，Ｌ Ｖ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ ，ＮＺ，ＰＬ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ， ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｓ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 アルフレート・ヴェルナー−ブーセ ドイツ連邦共和国デー−40599デュッセル ドルフ、シュトイベンシュトラーセ５番 (72)発明者 ヴォルフガング・シュミット ドイツ連邦共和国デー−42107ヴッパータ ル、オーバーシュトラーセ54番 (72)発明者 ノルベルト・ヴレーデ ドイツ連邦共和国デー−40593デュッセル ドルフ、ウルデンバッハー・アレー55番 (72)発明者 ヴォルフガング・ハーター ドイツ連邦共和国デー−41564カールスト、 シュレーエンヴェーク16番 (72)発明者 イェンス・フィーア ドイツ連邦共和国デー−40789モンハイム、 ウルメンヴェーク14番 Ｆターム(参考） 4D026 BA01 BB01 BC14 4D066 AA06 AC05 BB01 BB24 FA02

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フィルタユニットを備え冷却循環の循環水流に接続し冷却水
   の部分流を分岐し且つ戻すパイプと、真水を加え循環水流に接続するパイプ（５
   ）とを含む、特にタワー循環を冷却するための、開放循環冷却システムの循環水
   のための水処理ユニットにおいて、 フィルタユニットは、バックウォッシュしないで掃除されることが可能である
   フィルタ（１２）を含み、 特に少なくとも重量の３０％の固体内容物を伴う、緻密な残留物が、掃除操作
   の間に排出されることを特徴とする、水処理ユニット。
2. 【請求項２】 フィルタユニットは、バックウォッシュされ得る第１のフィ
   ルタ（８）と、バックウォッシュされずに掃除され得る第２のフィルタ（１２）
   とを含み、 第１のフィルタ（８）は汚損されたバックウォッシュ水のためのパイプ９によ
   り、第２のフィルタ（１２）の入口に接続し、 第２のフィルタ（１２）の濾過液出口は戻りパイプ（１５）により開放循環冷
   却システムの循環流に接続することを特徴とする、 請求項１に記載の水処理ユニット。
3. 【請求項３】 バックウォッシュされずに掃除されるフィルタは、バンドフ
   ィルタ（１２）であることを特徴とする、 請求項１または請求項２に記載の水処理ユニット。
4. 【請求項４】 真水パイプ（５）は、消イオン水の源に接続することを特徴
   とする、 請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の水処理ユニット。
5. 【請求項５】 真水パイプ（５）は、蒸気凝縮液の源に接続することを特徴
   とする、 請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の水処理ユニット。
6. 【請求項６】 冷却水の部分流が分岐し、周期的に掃除されるフィルタユニ
   ット内で掃除されて再利用され、真水が循環水に付加される、特にタワー循環を
   冷却するための、開放循環冷却システムの循環水を処理するプロセスにおいて、 フィルタユニット（８，１２）を掃除するため、特に少なくとも重量の３０％
   の固体内容物を含む、緻密な残留物が、排出されることを特徴とする、プロセス
   。
7. 【請求項７】 部分流はバックウォッシュされ得る第１のフィルタ（８）の
   中で掃除され、第１のフィルタ（８）は部分流水でバックウォッシュされること
   で周期的に掃除され、得られた汚損されたバックウォッシュ水は第２のフィルタ
   (１２)の中で掃除され、第２のフィルタ（１２）上の残留物は緻密な形状で排出
   され第２のフィルタ（１２）の濾過液(１３)は循環水流に戻ることを特徴とする
   、 請求項６に記載のプロセス。
8. 【請求項８】 消イオン水が、真水として循環水に加えられることを特徴と
   する、 請求項６または請求項７に記載のプロセス。
9. 【請求項９】 蒸気凝縮液が、真水として循環水に加えられることを特徴と
   する、 請求項６乃至請求項８のいずれかに記載のプロセス。