JP2005046809A - Scale prevention apparatus - Google Patents

Scale prevention apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2005046809A
JP2005046809A JP2003284049A JP2003284049A JP2005046809A JP 2005046809 A JP2005046809 A JP 2005046809A JP 2003284049 A JP2003284049 A JP 2003284049A JP 2003284049 A JP2003284049 A JP 2003284049A JP 2005046809 A JP2005046809 A JP 2005046809A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
scale
water
anode
cathode
scale prevention
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003284049A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tatsuo Nagai
達夫 永井
Hiroaki Kuwano
浩明 桑野
Hideyuki Komori
英之 小森
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kurita Water Industries Ltd
Original Assignee
Kurita Water Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kurita Water Industries Ltd filed Critical Kurita Water Industries Ltd
Priority to JP2003284049A priority Critical patent/JP2005046809A/en
Publication of JP2005046809A publication Critical patent/JP2005046809A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a scale prevention apparatus capable of stably preventing scale deposition composed essentially of metal ions of calcium and magnesium etc. or silica which are dissolved in water to be treated. <P>SOLUTION: One sheet of large-sized flat plate anode 11 and four sheets of small-sized flat plate cathodes 12a-12d are arranged oppositely to each other in a chamber 4. These electrodes are arranged in such a manner that the cathode on the downstream side in the water passage direction comes nearer to the anode 11 as compared to the cathodes on the upstream side. The water is electrolyzed and fine particles of carbonate salt of the metal ions in the cathodes 12a-12d are produced. A scale prevention component such as mellitic acid is produced by oxidation reaction in the vicinity of the anode 11. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、工場やビルにおける冷却水循環ラインやボイラーライン等で発生するスケールを防止する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for preventing scale generated in a cooling water circulation line, a boiler line or the like in a factory or a building.

クーリングタワーのような開放系循環冷却水ラインにおける熱交換器、クーリングタワーや配管、又は貫流ボイラーのようなボイラーラインにおけるボイラー本体には、水中に含まれるカルシウム、マグネシウム等金属イオン又はシリカを主成分とするスケールが付着し、伝熱効率の低下、配管の閉塞等がもたらされることがある。   Heat exchangers in open circulation cooling water lines such as cooling towers, boiler towers in boiler towers such as cooling towers and piping, or once-through boilers are mainly composed of metal ions such as calcium and magnesium or silica contained in water. Scales may adhere, resulting in a decrease in heat transfer efficiency, blockage of piping, and the like.

このスケール付着を防止するために、従来より多くの種類のスケール防止用薬剤が使用されている。また最近では電場や磁場を印加してスケールを防止する装置が開発され販売されている。   In order to prevent this scale adhesion, more types of scale preventive agents have been used than before. Recently, devices that prevent scale by applying an electric or magnetic field have been developed and sold.

特許第2912809号公報には、ボイラー用水を電場及び磁場処理することによりスケール生成を防止する方法が記載されている。   Japanese Patent No. 2912809 describes a method of preventing scale generation by treating boiler water with electric and magnetic fields.

特表2001−502229号公報には、円筒形容器内に黒鉛よりなる1対の電極を配置すると共に、該電極間に黒鉛等の炭素質材料よりなる導電性の粒子と、シリカ、ガラス、プラスチック等の非導電性の粒子とを混合充填し、この電極間に通電しつつ円筒形容器に水を通水させてスケール生成を低減する方法が記載されている。同号の記載によると、この通電処理によりアルカリが生成し、このアルカリによって結晶核が生成し(第12頁第17〜18行)、スケール生成傾向が低下する(第7頁第5〜6行)。
特許第2912809号公報 特表2001−502229号公報
In Japanese Patent Publication No. 2001-502229, a pair of electrodes made of graphite is disposed in a cylindrical container, and conductive particles made of a carbonaceous material such as graphite, silica, glass, and plastic are disposed between the electrodes. A method is described in which scale formation is reduced by mixing and filling non-conductive particles such as water and passing water through a cylindrical container while energizing between the electrodes. According to the description of the same issue, alkali is generated by this energization treatment, crystal nuclei are generated by this alkali (page 12, lines 17-18), and the scale generation tendency decreases (page 7, lines 5-6). ).
Japanese Patent No. 2912809 Special table 2001-502229 gazette

開放系循環冷却水ラインやボイラーラインに適切な薬剤を適切な量添加すれば、スケールを防止することができるが、循環水やボイラー缶水の濃縮度合いを誤って規定以上で運転したり、逆に規定より大幅に濃縮度合いを低く運転したり、また熱交換側の負荷が規定以上に大きかったりした場合、高温となる熱交換部や水が蒸発するクーリングタワーにスケールが付着することがある。これは、前記規定を超える条件で運転が継続されることにより、添加している薬剤が有するスケール防止能力の範囲を逸脱するようになるためである。このような状況を回避するためには、高負荷等の運転条件に対処できる薬剤を常に投入しておけばよいが、薬剤費用が莫大となり、現実的には難しい。   Scale can be prevented by adding an appropriate amount of appropriate chemicals to the open circulating cooling water line or boiler line, but the concentration of circulating water or boiler can water can be accidentally operated above the specified level, or vice versa. If the engine is operated at a significantly lower concentration than specified, or if the load on the heat exchange side is larger than specified, the scale may adhere to the heat exchange section where the temperature is high or the cooling tower where water evaporates. This is because if the operation is continued under the condition exceeding the above-mentioned regulation, it will deviate from the scale prevention ability range of the added drug. In order to avoid such a situation, it is only necessary to always add a drug that can cope with an operating condition such as a high load. However, the cost of the drug becomes enormous and is difficult in practice.

さらには、カルシウム硬度やシリカ、全鉄濃度等が非常に高い原水性状が悪い場合や、樹脂の重合反応塔等熱負荷の高い場合では、現在市販されているスケール防止用薬剤を適用できないこともある。   Furthermore, when the raw water quality is very high, such as calcium hardness, silica, total iron concentration, etc., or when the heat load is high, such as a resin polymerization reaction tower, the currently available anti-scale agents may not be applicable. is there.

上記特許第2912809号公報の電場や磁場を印加する装置にあっては、スケール防止機構がほとんど明らかにされていないために、スケール防止が不十分になるおそれがある。   In the apparatus for applying an electric field and a magnetic field of the above-mentioned Japanese Patent No. 2912809, since the scale prevention mechanism is hardly clarified, there is a possibility that scale prevention is insufficient.

特表2001−502229号公報の方法によると、通水の継続に伴って、電極間に充填された炭素質材料よりなる粒子と非導電性粒子との混合充填床のうち炭素質材料粒子が選択的に減耗し、粒径が小さくなる。そして、このため、充填層の粒子間隙が小さくなり、通水抵抗が増大する。   According to the method of JP-T-2001-502229, as the water flow continues, the carbonaceous material particles are selected from the mixed packed bed of the particles made of the carbonaceous material filled between the electrodes and the non-conductive particles. Wears down and the particle size decreases. And for this reason, the particle | grain space | interval of a packed bed becomes small and water flow resistance increases.

そこで本出願人は、このような課題を解決しうるスケール防止装置について先に提案した(特願2003−061814号、特願2003−061815号及び特願2003−100526号)。   Therefore, the present applicant has previously proposed scale prevention devices that can solve such problems (Japanese Patent Application Nos. 2003-066184, 2003-061815, and 2003-100526).

このスケール防止装置は、長期にわたり優れたスケール防止作用を奏するものであるが、実用的にはさらに効率良くスケール防止効果を発揮できるのが望ましい。   This scale prevention device exhibits an excellent scale prevention effect over a long period of time, but it is desirable that practically the scale prevention effect can be exhibited more efficiently.

そこで、本発明者らがスケールの成長機構について種々検討した結果、スケールは、循環水中の炭酸カルシウムやマグネシウム等の炭酸塩が析出し、これが成長して機器内面などに堆積したり付着したりすることにより生じるので、電気分解における陰極側に高pH領域を形成してここで予めスケール成分を微粒子として発生させ、これをスケール防止成分により迅速に処理して微粒子のまま維持するようにすれば、循環水中の硬度成分が過飽和状態となっても微粒子が成長せず、スケールとなることがないことを見出した。   Accordingly, as a result of various studies on the growth mechanism of the scale by the present inventors, the scale is deposited with carbonates such as calcium carbonate and magnesium in the circulating water, which grows and deposits on or adheres to the inner surface of the device. Therefore, if a high pH region is formed on the cathode side in the electrolysis and the scale component is generated in advance as fine particles, and this is rapidly processed by the scale preventing component to maintain the fine particles, It has been found that even if the hardness component in the circulating water is supersaturated, the fine particles do not grow and do not become scale.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、長期にわたり効率良くスケール防止効果を発揮するスケール防止装置を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of the said subject, and aims at providing the scale prevention apparatus which exhibits the scale prevention effect efficiently over a long period of time.

本発明のスケール防止装置は、水中からのスケール析出を防止するスケール防止装置において、陽極及び陰極よりなる電極と、該電極間に電圧を印加する手段とを備えてなり、少なくとも陰極は通水方向に離隔して複数個、多段に配置されており、該陰極は、通水方向と直交方向の配置位置が他の段の該陰極と相違することを特徴とするものである。なお、本発明において、「防止」は「抑制」を含むものである。   The scale prevention apparatus of the present invention is a scale prevention apparatus for preventing scale deposition from water, comprising an electrode comprising an anode and a cathode, and means for applying a voltage between the electrodes, at least the cathode being in the direction of water flow. A plurality of the cathodes are arranged in multiple stages apart from each other, and the cathode is different from the cathodes in the other stages in the arrangement position in the direction perpendicular to the water flow direction. In the present invention, “prevention” includes “suppression”.

本発明装置において、陽極と陰極との間に通電しつつ通水すると、水が電解されて陰極近傍が高pHとなり、該陰極近傍において、該水中に溶解しているカルシウム、マグネシウム等金属の炭酸塩の微粒子が生成し、水中からのスケール析出が十分に防止される。   In the apparatus of the present invention, when water is passed between the anode and the cathode, water is electrolyzed and the vicinity of the cathode becomes a high pH, and in the vicinity of the cathode, carbonic acid such as calcium or magnesium dissolved in the water is dissolved. Salt fine particles are generated, and scale precipitation from water is sufficiently prevented.

即ち、本発明の装置では、陰極近傍に高pH領域が形成される。この領域を該水が通過する際、その中に含まれるカルシウム、マグネシウム等金属イオンの主として炭酸塩が析出する。このスケール成分の微粒子を予め該水中に大量に生成させることにより、循環水中の溶解性のカルシウム硬度が低くなり、熱交換部やクーリングタワーにおいても溶解度未満で通過でき、熱交換部やクーリングタワーにスケールが析出しない。生成したスケール成分の微粒子は、該水の流れに乗ってラインを循環するが、機器内面には沈着せず、やがてブローと共にライン外に排出される。   That is, in the apparatus of the present invention, a high pH region is formed near the cathode. When the water passes through this region, carbonates mainly of metal ions such as calcium and magnesium contained therein are deposited. By generating a large amount of the fine particles of the scale component in the water in advance, the solubility calcium hardness in the circulating water is lowered, and the heat exchange part and the cooling tower can pass with less than the solubility, and the scale is formed in the heat exchange part and the cooling tower. It does not precipitate. The generated fine particles of the scale component circulate in the line along the water flow, but do not deposit on the inner surface of the apparatus, and are eventually discharged out of the line together with the blow.

<微粒子析出によるスケール防止の作用機構>
本発明における微粒子析出によるスケール防止作用機構について、水中からのスケール析出理論に基づいて次に詳述する。
<Mechanism for preventing scale by precipitation of fine particles>
The mechanism for preventing scale by fine particle precipitation in the present invention will be described in detail below based on the theory of scale precipitation from water.

(i) 一般に、水中からのスケール析出機構(メカニズム)は次の通りである。
水温が高くなると炭酸カルシウム等炭酸塩の溶解度が低下する。冷却水系やボイラー水系の熱交換部においては、その表面温度が高くその部分での溶解度が循環水や缶水中の炭酸カルシウム等炭酸塩濃度より小さくなる場合、すなわち過飽和状態となる場合、この高温の熱交換部にスケールが析出する。スケール防止用薬剤を使用しても、その薬剤の単位質量当たりのスケール防止能力は決まっており、何らかの原因で異常なライン管理がなされこの能力限界を超える循環水中炭酸カルシウム等炭酸塩濃度となった場合、同様のメカニズムにより高温の熱交換部にスケールが析出する。
(I) In general, the mechanism of scale precipitation from water (mechanism) is as follows.
As the water temperature increases, the solubility of carbonates such as calcium carbonate decreases. In the heat exchange part of the cooling water system or boiler water system, if the surface temperature is high and the solubility in that part is smaller than the concentration of carbonate such as calcium carbonate in circulating water or can water, that is, if it becomes supersaturated, this high temperature Scale deposits in the heat exchange section. Even if a scale-preventing agent is used, the ability to prevent scale per unit mass of the agent has been determined, and abnormal line management was performed for some reason, resulting in a carbonate concentration such as calcium carbonate in circulating water that exceeded this limit. In this case, the scale is deposited in the high temperature heat exchange part by the same mechanism.

循環冷却水系のクーリングタワーの充填材部は、循環水の温度を低下させるため水を蒸発させる構造となっている。水が蒸発すると循環水中の炭酸カルシウム等炭酸塩濃度が上昇し、その濃度が溶解度以上の過飽和状態となった場合、充填材部にスケールが析出する。また、充填材部では、水を効率よく蒸発させるため、循環水の流下速度を遅くしており、充填材上にスケールが析出し易い。   The filler part of the cooling tower of the circulating cooling water system has a structure that evaporates water in order to reduce the temperature of the circulating water. When water evaporates, the concentration of carbonate such as calcium carbonate in the circulating water increases, and when the concentration reaches a supersaturated state with a solubility or higher, scale is deposited on the filler. Moreover, in the filler part, in order to evaporate water efficiently, the flow-down speed of circulating water is made slow, and a scale tends to deposit on a filler.

(ii) 本発明のスケール防止装置にあっては、水(以下、被処理水ということがある。)を電解して金属炭酸塩の微粒子を生成させることにより、水中の溶解カルシウム硬度を低下させ、スケール析出を防止する。 (Ii) In the scale prevention apparatus of the present invention, the dissolved calcium hardness in water is reduced by electrolyzing water (hereinafter sometimes referred to as water to be treated) to form fine particles of metal carbonate. , Prevent scale precipitation.

一般に、炭酸カルシウムや炭酸マグネシウム等炭酸塩の溶解度は、pHに影響を受け、pHが高くなるとこれらの溶解度が低下する。   In general, the solubility of carbonates such as calcium carbonate and magnesium carbonate is affected by pH, and the solubility decreases as the pH increases.

本発明装置を用いて、被処理水を電解すると、陰極近傍が高pHとなり、被処理水中のカルシウム、マグネシウム等金属の主として炭酸塩が陰極近傍で析出する。この析出した微粒子は、冷却水やボイラー用水の流れに乗ってラインを循環し、ブローと共にライン外に排出されるので、冷却水やボイラーシステムでのカルシウムやマグネシウム等の硬度成分濃度が低下し、熱交換部やクーリングタワー等でのスケール析出が防止される。   When the water to be treated is electrolyzed using the apparatus of the present invention, the pH in the vicinity of the cathode becomes high pH, and carbonates of metals such as calcium and magnesium in the water to be treated are deposited in the vicinity of the cathode. These precipitated fine particles circulate in the line along the flow of cooling water and boiler water, and are discharged to the outside of the line along with the blow, so the concentration of hardness components such as calcium and magnesium in the cooling water and boiler system decreases, Scale deposition in the heat exchange section and cooling tower is prevented.

例えば、炭酸カルシウム成分の場合、十分な数のスケール成分の微粒子が生成することにより、循環水中の溶解性のカルシウム硬度が低くなり、熱交換部やクーリングタワーにおいても溶解性カルシウム硬度成分濃度が溶解度未満となり、熱交換部やクーリングタワーでのスケール析出が防止される。   For example, in the case of the calcium carbonate component, a sufficient number of scale component fine particles are generated, so that the soluble calcium hardness in the circulating water is lowered, and the soluble calcium hardness component concentration is less than the solubility even in the heat exchange section and the cooling tower. Thus, scale deposition in the heat exchange section and cooling tower is prevented.

本発明では、陰極を通水方向に多段に配置し、各段の陰極の通水方向と直交方向の位置を異ならせている。(なお、すべての段の陰極の位置が通水方向と直交方向において異なることが好ましいが、一部の段同士では陰極の通水方向と直交方向位置が重なってもよい。)このように、陰極の位置を異ならせることにより、通水方向と直交方向の広い範囲にわたってスケール成分の微粒子が生成し、循環水中の溶解性カルシウム硬度が万遍なく低くなり、スケール析出防止が向上する。   In the present invention, the cathodes are arranged in multiple stages in the water passing direction, and the positions of the cathodes in each stage in the direction perpendicular to the water passing direction are different. (In addition, it is preferable that the positions of the cathodes in all the stages are different in the direction perpendicular to the water flow direction, but in some stages, the positions in the orthogonal direction to the water flow direction of the cathodes may overlap.) By varying the position of the cathode, the fine particles of the scale component are generated over a wide range in the direction perpendicular to the water flow direction, the dissolved calcium hardness in the circulating water is reduced uniformly, and scale precipitation prevention is improved.

<陽極を炭素質材料にて構成した場合のスケール防止の作用効果>
本発明では、陽極を炭素質材料としておくと、陽極での電解反応によってメリト酸等のスケール防止用薬剤成分が生成するので、仮に水中の硬度成分が過飽和域となった場合でも、生成微粒子が過大に成長して機器内面に堆積ないし付着することが防止される。この陽極反応によって生成し、被処理水に添加されたスケール防止用薬剤は、上記の微粒子に吸着される。スケール防止用薬剤を吸着したスケール成分微粒子は、熱交換部やクーリングタワー等において過飽和状態にさらされても殆ど粒成長しないので、微粒子のまま循環水中に存在し、ブローと共にライン外に排出される。
<Effect of scale prevention when anode is made of carbonaceous material>
In the present invention, when the anode is made of a carbonaceous material, a chemical component for scale prevention such as melittic acid is generated by an electrolytic reaction at the anode, so that even if the hardness component in water is in a supersaturated region, the generated fine particles are It is prevented from growing excessively and depositing or adhering to the inner surface of the device. The anti-scale agent generated by this anodic reaction and added to the water to be treated is adsorbed by the fine particles. Since the scale component fine particles adsorbing the scale preventive agent hardly grow even when exposed to a supersaturated state in a heat exchange section, a cooling tower or the like, the fine particles exist in the circulating water as fine particles and are discharged out of the line together with the blow.

スケール防止用薬剤成分とスケール成分微粒子とが効率よく会合するようにするために、通水方向に隣接する段にあっては、上流側の段の電極の下流側に、通水方向下流側の段の反対電位の電極を配置することが好ましい。即ち、ある段の陽極の下流側に、次段の陰極を配置し、ある段の陰極の下流側に、次段の陽極を配置する。特に、上流側の段の陰極の下流側に次段の陽極を配置することが好ましい。このように構成することにより、陰極近傍で生成したスケール成分微粒子に対しスケール防止用薬剤成分が効率よく吸着されるようになり、スケール防止効果が向上する。   In order to allow the scale-preventing drug component and the scale component fine particles to efficiently associate with each other, in the stage adjacent to the water flow direction, on the downstream side of the upstream stage electrode, on the downstream side of the water flow direction. It is preferable to arrange the electrodes at the opposite potential of the steps. That is, the cathode of the next stage is arranged downstream of the anode of a certain stage, and the anode of the next stage is arranged downstream of the cathode of a certain stage. In particular, it is preferable to arrange the anode of the next stage downstream of the cathode of the upstream stage. By comprising in this way, the chemical | medical component for scale prevention comes to adsorb | suck efficiently with respect to the scale component microparticles | fine-particles produced | generated by the cathode vicinity, and the scale prevention effect improves.

<陽極での反応により生成する、スケール防止作用を有した電解物質について>
陽極での電解反応により生成する電解物質には芳香族カルボン酸が含まれている。
<Electrolytic substance with scale-inhibiting action produced by reaction at anode>
The electrolytic substance produced by the electrolytic reaction at the anode contains an aromatic carboxylic acid.

カルボキシル基の数が多い高次カルボン酸がスケール分散効果を有することは知られており、中でもベンゼンヘキサカルボン酸(メリト酸)がスケール防止用薬剤として有効であることが報告されている(The Inhibition of Dicalcium Phosphate Dihydrate Crystal Growth by Polycarboxylic Acids Z.AMJAD Journal of Colloid and Interface Science, Vol.117, No.1, May 1987)。   It is known that higher-order carboxylic acids having a large number of carboxyl groups have a scale-dispersing effect, and among them, benzenehexacarboxylic acid (mellitic acid) has been reported to be effective as a scale-preventing agent (The Inhibition of Dicalcium Phosphate Dihydrate Crystal Growth by Polycarboxylic Acids Z. AMJAD Journal of Colloid and Interface Science, Vol. 117, No. 1, May 1987).

特に、炭素質材料として六員環構造を有する炭素質材料を陽極材料に用い、これを水中で陽極酸化することにより、安価に且つ効率よく芳香族カルボン酸を生成させることができる。   In particular, by using a carbonaceous material having a six-membered ring structure as the carbonaceous material as the anode material and anodizing it in water, an aromatic carboxylic acid can be produced inexpensively and efficiently.

陽極を構成する六員環構造の炭素質材料としては、六員環網状平面が三次元的に積層され、炭素含有率80%以上の炭素質材料が好ましい。特に、メリト酸等の高次のカルボン酸を生成させるためには、表面層の縮合率が高い方が望ましい。また、炭素含有率が高いものであれば、副生成物が生成しにくいという利点があり、好ましい。このような炭素質材料としては、黒鉛、カルビン、コークス、木炭、活性炭、無煙炭等の石炭類、カーボンブラック等を用いることができる。電極は、表面付近が上記炭素質材料で構成されているものであってもよい。   The carbonaceous material having a six-membered ring structure constituting the anode is preferably a carbonaceous material having a six-membered ring network plane three-dimensionally laminated and having a carbon content of 80% or more. In particular, in order to produce higher-order carboxylic acids such as melittic acid, it is desirable that the condensation rate of the surface layer is higher. Moreover, if a carbon content rate is high, there exists an advantage that a by-product is hard to produce | generate, and it is preferable. As such a carbonaceous material, graphites such as graphite, calvin, coke, charcoal, activated carbon, anthracite, carbon black, and the like can be used. The electrode may be composed of the carbonaceous material near the surface.

この六員環構造の炭素質材料を陽極として電解反応させると、メリト酸を主生成物として各種のベンゼンカルボン酸等の芳香族カルボン酸を容易に生成させることができる。この生成物中には通常メリト酸が全有機炭素分に対して30〜50%含まれるが、その他、ベンゼン環に1又は2以上のカルボキシル基を有するベンゼンカルボン酸類や、ナフタレン、フェナントレン等の縮合環に1又は2以上のカルボキシル基を有する芳香族カルボン酸が含まれる。   When this six-membered ring-structured carbonaceous material is subjected to an electrolytic reaction using an anode, aromatic carboxylic acids such as various benzene carboxylic acids can be easily generated using mellitic acid as a main product. This product usually contains 30-50% of melittic acid based on the total organic carbon content. In addition, benzenecarboxylic acids having one or more carboxyl groups in the benzene ring, condensation of naphthalene, phenanthrene, etc. Aromatic carboxylic acids having one or more carboxyl groups in the ring are included.

なお、陰極材料としては特に制限はない。ただし、本発明では、後述の通り転極を行うことが好ましいので、陰極も陽極と同様の炭素質材料にて構成することが好ましい。   The cathode material is not particularly limited. However, in the present invention, as described later, it is preferable to perform pole reversal, and therefore, the cathode is preferably composed of a carbonaceous material similar to the anode.

陽極及び陰極の形状には特に制限はないが、対面配置された平板電極であることが、電解槽内の圧力損失の軽減の上で好ましい。   The shape of the anode and the cathode is not particularly limited, but a flat electrode arranged facing each other is preferable for reducing the pressure loss in the electrolytic cell.

本発明の一態様にあっては、陽極が一枚の平板のみにて構成され、これに対面するように複数の板状陰極が多段に配置され、この陰極の通水方向と直交方向の配置位置が各段において相違するよう構成される。   In one aspect of the present invention, the anode is composed of only one flat plate, and a plurality of plate-like cathodes are arranged in multiple stages so as to face the anode, and the cathode is arranged in a direction perpendicular to the water flow direction. The positions are configured to be different at each stage.

この場合、各段において電極間距離が異なるので、各段の電極間の電圧が等しくなるように各回路に補正用抵抗を設けてもよい。   In this case, since the distance between the electrodes is different in each stage, a correction resistor may be provided in each circuit so that the voltages between the electrodes in each stage are equal.

本発明の別の一態様では、各段において陽極及び陰極が別体とされる。この場合、各段における電極間距離を同等とし、且つ陽極及び陰極の通水方向と直交方向を各段で異ならせるのが好ましい。これにより、スケール成分微粒子やスケール防止薬剤成分を万遍なく生成させることが可能となる。   In another embodiment of the present invention, the anode and the cathode are separated in each stage. In this case, it is preferable that the distance between the electrodes in each stage is the same, and the water flow direction and the orthogonal direction of the anode and the cathode are different in each stage. Thereby, it becomes possible to generate scale component fine particles and scale preventive drug components uniformly.

この場合、前述の通り、隣接する段にあっては、上流側の段の電極の下流側に、次段の反対電位の電極を配置することが好ましい。   In this case, as described above, in the adjacent stage, it is preferable to dispose the electrode having the opposite potential of the next stage on the downstream side of the electrode of the upstream stage.

電極間の印加電圧は1.3V以上、特に5〜30V程度とすることが好ましい。この電圧は、交流、直流のいずれでも良く、交番電流であっても良いが、10分以上より好ましくは1時間以上電流が同方向に流れるように電圧を印加することが生成効率の面から好ましい。   The applied voltage between the electrodes is preferably 1.3 V or more, particularly about 5 to 30 V. This voltage may be either alternating current or direct current, and may be an alternating current, but it is preferable from the viewpoint of generation efficiency to apply the voltage so that the current flows in the same direction for 10 minutes or more, more preferably for 1 hour or more. .

また、陰極表面の不純物によるスケール障害を防止する観点からは転極することが好ましい。この場合、転極間隔が短いと生成効率が低下するため、1時間以上、例えば1〜24時間程度の転極間隔をとることが望ましい。   In addition, it is preferable to reverse the polarity from the viewpoint of preventing scale failure due to impurities on the cathode surface. In this case, since the generation efficiency decreases when the inversion interval is short, it is desirable to take an inversion interval of 1 hour or more, for example, about 1 to 24 hours.

電流値には特に制限はないが、投入電気量とメリト酸生成量は比例関係にあるため、生成効率を上げるためには電流値を高くした方が良い。ただし、限界電流密度が存在するので5.0A/dm以下の範囲とするのが好ましい。 Although there is no particular limitation on the current value, the amount of electricity input and the amount of melittic acid produced are in a proportional relationship, so it is better to increase the current value in order to increase the production efficiency. However, since there is a limit current density, it is preferable that the range be 5.0 A / dm 2 or less.

本発明によると、被処理水中に溶解しているカルシウム、マグネシウム等の金属イオンやシリカを主成分とするスケール析出を安定して防止することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, scale precipitation which has as a main component metal ions, such as calcium and magnesium, and silica which are melt | dissolving in to-be-processed water can be prevented stably.

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings.

図1は実施の形態に係るスケール防止装置の概略的な縦断面図である。   FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view of a scale prevention device according to an embodiment.

冷却水やボイラー用水等を通水するための配管1,3の間にフランジ1a,3a及び4aを介して筒形チャンバ4が設置されている。このチャンバ4内に1枚の大形の平板状陽極11と4枚の小形の平板状陰極12a〜12dが対面配置されている。この陰極12a〜12dと陽極11とに対し電源7より電圧が印加されて通電される。この陰極12a〜12dと陽極11との間は、充填物が存在しない通水用空間部となっている。   A cylindrical chamber 4 is installed between flanges 1a, 3a and 4a between pipes 1 and 3 for passing cooling water, boiler water and the like. In the chamber 4, one large flat plate anode 11 and four small flat plate cathodes 12 a to 12 d are arranged facing each other. A voltage is applied from the power source 7 to the cathodes 12a to 12d and the anode 11 to be energized. Between this cathode 12a-12d and the anode 11, it is the space part for water flow in which a filler does not exist.

陽極11の板面及び各陰極12a〜12dの板面は水の通水方向に沿っている。   The plate surface of the anode 11 and the plate surfaces of the cathodes 12a to 12d are along the direction of water flow.

陰極12a〜12dは、通水方向に順次に配置されている。各陰極12a〜12dの通水方向と直交方向は互いに異なる。この実施の形態では、通水方向下流側の陰極ほど陽極11に近接するように配置されている。   The cathodes 12a to 12d are sequentially arranged in the direction of water flow. The water flow direction and the orthogonal direction of each of the cathodes 12a to 12d are different from each other. In this embodiment, the cathode on the downstream side in the water passage direction is disposed closer to the anode 11.

この実施の形態では、陽極11及び陰極12a〜12dは、六員環網状平面が規則的に積層されている黒鉛よりなる。   In this embodiment, the anode 11 and the cathodes 12a to 12d are made of graphite on which six-membered ring network planes are regularly stacked.

配管1,3を介してチャンバ4に通水しつつ電源7により陰極12a〜12dと陽極11との間に通電して電解すると、陰極12a〜12dの近傍がアルカリ性、陽極11の近傍が酸性となる。酸性側では電極付近が酸性であることと同時に酸素が発生し黒鉛電極の酸化が促進される。黒鉛電極は分解されベンゼンポリカルボン酸を生成する。ベンゼンポリカルボン酸類は、代表的なスケール防止薬剤であるポリマレイン酸やポリアクリル酸等と同じくカルボキシル基を有するため、スケール防止効果がある。   When electricity is passed between the cathodes 12a to 12d and the anode 11 by the power source 7 while passing through the pipes 1 and 3 to the chamber 4, the vicinity of the cathodes 12a to 12d is alkaline, and the vicinity of the anode 11 is acidic. Become. On the acidic side, oxygen is generated at the same time as the vicinity of the electrode is acidic, and the oxidation of the graphite electrode is promoted. The graphite electrode is decomposed to produce benzene polycarboxylic acid. Since benzene polycarboxylic acids have carboxyl groups like polymaleic acid and polyacrylic acid, which are typical scale preventing agents, they have a scale preventing effect.

陰極12a〜12d近傍の高pH領域では、スケール成分の微粒子が生成する。これにより、配管3から取り出される水中の溶解性カルシウム硬度が低くなり、スケール析出が防止されるようになる。   In the high pH region near the cathodes 12a to 12d, fine particles of scale components are generated. Thereby, the soluble calcium hardness in the water taken out from the pipe 3 is lowered, and scale deposition is prevented.

特に、この実施の形態では、陽極11の通水方向と直交方向が互いに異なるため、スケール防止装置18を通過する水に万遍なくスケール成分の微粒子が含まれる。   In particular, in this embodiment, since the water flow direction and the orthogonal direction of the anode 11 are different from each other, the water that passes through the scale prevention device 18 uniformly contains fine particles of scale components.

なお、電極と水との接触効率を良くするために、通水が乱流となるように通水量を設定することが好ましい。   In addition, in order to improve the contact efficiency of an electrode and water, it is preferable to set water flow volume so that water flow may become a turbulent flow.

図2は別の実施の形態に係るスケール防止装置18Aの縦断面図である。   FIG. 2 is a longitudinal sectional view of a scale prevention device 18A according to another embodiment.

この実施の形態では、陽極11の代わりに小形平板状の4枚の陽極11a〜11dが配置されている。その他の構成は図1と同様である。   In this embodiment, instead of the anode 11, four small plate-like anodes 11a to 11d are arranged. Other configurations are the same as those in FIG.

各陽極11a〜11dは、各陰極12a〜12dに対面配置されている。陽極11a、陰極12a、陽極11b、陰極12b、陽極11c、陰極12c及び陽極11d、陰極12dの各電極間距離は実質的に同一である。   The anodes 11a to 11d are arranged to face the cathodes 12a to 12d. The distances between the electrodes of the anode 11a, the cathode 12a, the anode 11b, the cathode 12b, the anode 11c, the cathode 12c, the anode 11d, and the cathode 12d are substantially the same.

第1段の陽極11aの通水方向下流側に第2段の陰極12bが配置され、以下同様に、上流側の陽極11a〜11cの下流側に次段の陰極12b〜12dが配置されている。各陰極12b,12c,12dは、各々の1段だけ上段の陽極11a,11b,11cよりも若干、上段の陰極12a,12b,12c側に位置している。例えば、陽極11aと陰極12bの板面同士の通水方向と直交方向の距離(板間距離)は10cm以下、特に1〜2cm程度であることが好ましい。   The second-stage cathode 12b is disposed downstream of the first-stage anode 11a in the water flow direction, and the subsequent-stage cathodes 12b to 12d are disposed on the downstream side of the upstream-side anodes 11a to 11c. . Each of the cathodes 12b, 12c, and 12d is positioned slightly closer to the upper cathodes 12a, 12b, and 12c than the upper anodes 11a, 11b, and 11c by one stage. For example, the distance (inter-plate distance) between the plate surfaces of the anode 11a and the cathode 12b in the direction perpendicular to the water flow direction is preferably 10 cm or less, particularly about 1 to 2 cm.

この実施形態においても、陽極11a〜11d近傍でベンゼンポリカルボン酸が生成し、陰極12a〜12dにおいてスケール成分微粒子が生成する。そして、陰極12a〜12dで生成したスケール成分微粒子は、上流側から通過してくる陽極11a〜11c近傍で生成したベンゼンポリカルボン酸と接触し、これを吸着する。このようにして、効率よく水がスケール成分防止処理されるようになる。   Also in this embodiment, benzene polycarboxylic acid is produced in the vicinity of the anodes 11a to 11d, and scale component fine particles are produced in the cathodes 12a to 12d. Then, the scale component fine particles generated in the cathodes 12a to 12d come into contact with and adsorb benzene polycarboxylic acid generated in the vicinity of the anodes 11a to 11c passing from the upstream side. In this way, the water is efficiently subjected to the scale component prevention treatment.

[実施例1]
図3に示す開放系循環冷却水ラインに図1に示す本発明のスケール防止装置18を組み込んだ。
[Example 1]
The scale preventive device 18 of the present invention shown in FIG. 1 was incorporated in the open system circulating cooling water line shown in FIG.

クーリングタワー14下に設置されている貯水槽16にスケール防止装置18を組み込み、循環水を連続的に処理した。貯水槽16の水はポンプ17を介して二重管式熱交換器20へ送り込まれ、二重管外側を流れる熱水により熱交換され、クーリングタワー14で冷やされ、循環される。この貯水槽16内の水は、ポンプ19を介してスケール防止装置18に循環通水され、処理される。   A scale prevention device 18 was incorporated in a water storage tank 16 installed under the cooling tower 14 to continuously treat the circulating water. The water in the water storage tank 16 is sent to the double-pipe heat exchanger 20 through the pump 17, is heat-exchanged by the hot water flowing outside the double pipe, is cooled in the cooling tower 14, and is circulated. The water in the water storage tank 16 is circulated through the scale prevention device 18 via the pump 19 and processed.

なお、該装置18の陽極11の面積は300cm、陰極12a〜12dの面積は各75cm、陽極11と陰極12a〜12dの距離は、順次に、4cm、3cm、2cm、1cmとした。印加電圧は約10V、電流密度0.5A/dm(電流値1.5A)、転極頻度1回/Hr、通水速度(線速度)2.0m/secである。 In addition, the area of the anode 11 of the device 18 was 300 cm 2 , the areas of the cathodes 12 a to 12 d were 75 cm 2 , and the distance between the anode 11 and the cathodes 12 a to 12 d was 4 cm, 3 cm, 2 cm, and 1 cm, respectively. The applied voltage is about 10 V, the current density is 0.5 A / dm 2 (current value is 1.5 A), the inversion frequency is once / Hr, and the water flow rate (linear velocity) is 2.0 m / sec.

循環水のカルシウム硬度(CaH)及び酸消費量(pH4.8/MA)はそれぞれCaCOとして300mg/l、熱交換部表面温度は80℃であり、無処理である次の比較例1では確実に熱交換面に析出する条件である。この装置を循環水の滞留時間24時間で96時間運転した。 The calcium hardness (CaH) and acid consumption (pH 4.8 / MA) of the circulating water are 300 mg / l as CaCO 3 and the surface temperature of the heat exchange part is 80 ° C. This is a condition for precipitating on the heat exchange surface. This apparatus was operated for 96 hours with a residence time of circulating water of 24 hours.

[実施例2]
スケール防止装置18の代りに図2のスケール防止装置18Aを用いた他は実施例1と同様にして開放系循環冷却水ラインの運転を行った。
[Example 2]
The open system circulating cooling water line was operated in the same manner as in Example 1 except that the scale prevention device 18A of FIG. 2 was used instead of the scale prevention device 18.

なお、陽極11a〜11dの大きさは陰極12a〜12dと同一とした。電極間距離はすべて15cmとした。   The size of the anodes 11a to 11d was the same as that of the cathodes 12a to 12d. The interelectrode distance was all 15 cm.

[比較例1]
比較のため、スケール防止装置18,18Aを作動させないこと以外は同一条件として同様の運転を行った。
[Comparative Example 1]
For comparison, the same operation was performed under the same conditions except that the scale prevention devices 18 and 18A were not operated.

水質分析結果を表1に示す。表1の通り、本発明では水質が維持されており、系内のスケール析出が抑制されている。   Table 1 shows the results of water quality analysis. As shown in Table 1, the water quality is maintained in the present invention, and scale precipitation in the system is suppressed.

Figure 2005046809
Figure 2005046809

次に熱交換部に析出したスケール付着量を測定した結果を表2に示す。   Next, Table 2 shows the results of measuring the amount of scale deposited on the heat exchange section.

表2の通り、本発明のスケール防止装置によると、高温となる熱交換部へのスケール析出が防止される。なお、通電電流値は通水期間中1.5Aで一定であった。   As shown in Table 2, according to the scale prevention device of the present invention, scale deposition on the heat exchange part that becomes high temperature is prevented. The energization current value was constant at 1.5 A during the water flow period.

Figure 2005046809
Figure 2005046809

実施の形態に係るスケール防止装置の概略的な縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the scale prevention apparatus which concerns on embodiment. 別の実施の形態に係るスケール防止装置の概略的な縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the scale prevention apparatus which concerns on another embodiment. 本発明を適用した開放系循環冷却水ラインのシステムフロー図である。It is a system flow figure of an open system circulation cooling water line to which the present invention is applied.

符号の説明Explanation of symbols

1,3 配管
7 電源
11,11a〜11d 陽極
12a〜12d 陰極
14 クーリングタワー
16 貯水槽
18 スケール防止装置
20 二重管式熱交換器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,3 Piping 7 Power supply 11,11a-11d Anode 12a-12d Cathode 14 Cooling tower 16 Water tank 18 Scale prevention apparatus 20 Double pipe type heat exchanger

Claims (9)

水中からのスケール析出を防止するスケール防止装置において、
陽極及び陰極よりなる電極と、該電極間に電圧を印加する手段とを備えてなり、
少なくとも陰極は通水方向に離隔して複数個、多段に配置されており、
該陰極は、通水方向と直交方向の配置位置が他の段の該陰極と相違することを特徴とするスケール防止装置。
In a scale prevention device that prevents scale deposition from the water,
An electrode comprising an anode and a cathode, and means for applying a voltage between the electrodes,
At least a plurality of cathodes are spaced apart in the direction of water flow and arranged in multiple stages.
The scale prevention device according to claim 1, wherein the cathode is different from the cathode in the other stage in the arrangement position in the direction perpendicular to the water flow direction.
請求項1において、該陰極は平板状であり、板面を通水方向として配置されていることを特徴とするスケール防止装置。   2. The scale prevention apparatus according to claim 1, wherein the cathode has a flat plate shape and is disposed with the plate surface passing through the water. 請求項1又は2において、各段の電極間距離が異なることを特徴とするスケール防止装置。   3. The scale prevention apparatus according to claim 1, wherein the distance between the electrodes at each stage is different. 請求項1又は2において、各段の陽極及び陰極がそれぞれ別体とされ、該陽極及び陰極の通水方向と直交方向の配置位置が各段において相違することを特徴とするスケール防止装置。   3. The scale prevention device according to claim 1, wherein the anode and the cathode at each stage are separately provided, and the arrangement positions of the anode and the cathode in the direction perpendicular to the water flow direction are different at each stage. 請求項4において、各段の電極間距離が同等であることを特徴とするスケール防止装置。   5. The scale prevention apparatus according to claim 4, wherein the distance between the electrodes at each stage is equal. 請求項1ないし5のいずれか1項において、電極が通水方向に4段以上設けられていることを特徴とするスケール防止装置。   The scale prevention apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the electrode is provided in four or more stages in the water flow direction. 請求項4ないし6のいずれか1項において、通水方向に隣接する段にあっては、上流側の段の電極の通水方向下流側に、下流側の段の反対電位の電極が位置することを特徴とするスケール防止装置。   7. In any one of Claims 4 thru | or 6, in the stage adjacent to a water flow direction, the electrode of the opposite electric potential of a downstream stage is located in the water flow direction downstream of the electrode of an upstream stage. The scale prevention apparatus characterized by the above-mentioned. 請求項1ないし7のいずれか1項において、該陽極は炭素質材料よりなることを特徴とするスケール防止装置。   The scale prevention device according to any one of claims 1 to 7, wherein the anode is made of a carbonaceous material. 請求項8において、炭素質材料は炭素の六員環構造を有することを特徴とするスケール防止装置。   9. The scale prevention apparatus according to claim 8, wherein the carbonaceous material has a carbon six-membered ring structure.
JP2003284049A 2003-07-31 2003-07-31 Scale prevention apparatus Pending JP2005046809A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003284049A JP2005046809A (en) 2003-07-31 2003-07-31 Scale prevention apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003284049A JP2005046809A (en) 2003-07-31 2003-07-31 Scale prevention apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005046809A true JP2005046809A (en) 2005-02-24

Family

ID=34268770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003284049A Pending JP2005046809A (en) 2003-07-31 2003-07-31 Scale prevention apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005046809A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007127335A (en) * 2005-11-04 2007-05-24 Sanden Corp Cooling system
WO2012042868A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 ダイキン工業株式会社 Electrolysis device and heat-pump-type water heater provided with same
KR101148145B1 (en) * 2007-12-18 2012-05-23 유겐가이샤 스프링 Device for sterilization and removal of microorganism underwater
JP2012161795A (en) * 2012-04-04 2012-08-30 Daikin Industries Ltd Electrolytic apparatus and heat pump type water heater equipped with the same
JP2013061141A (en) * 2011-09-15 2013-04-04 Daikin Industries Ltd Heat pump water heater
KR101743768B1 (en) * 2009-03-02 2017-06-05 코닌클리케 필립스 엔.브이. Electrical water heating system

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007127335A (en) * 2005-11-04 2007-05-24 Sanden Corp Cooling system
KR101148145B1 (en) * 2007-12-18 2012-05-23 유겐가이샤 스프링 Device for sterilization and removal of microorganism underwater
KR101743768B1 (en) * 2009-03-02 2017-06-05 코닌클리케 필립스 엔.브이. Electrical water heating system
WO2012042868A1 (en) * 2010-09-30 2012-04-05 ダイキン工業株式会社 Electrolysis device and heat-pump-type water heater provided with same
JP2012075983A (en) * 2010-09-30 2012-04-19 Daikin Industries Ltd Electrolyzer and heat pump type water heater equipped with the same
CN103118989A (en) * 2010-09-30 2013-05-22 大金工业株式会社 Electrolysis device and heat-pump-type water heater provided with same
AU2011310303B2 (en) * 2010-09-30 2014-07-31 Daikin Industries, Ltd. Electrolysis device and heat-pump-type water heater provided with same
US9140465B2 (en) 2010-09-30 2015-09-22 Daikin Industries, Ltd. Electrolysis device and heat-pump-type water heater provided with same
EP2623463A4 (en) * 2010-09-30 2017-02-08 Daikin Industries, Ltd. Electrolysis device and heat-pump-type water heater provided with same
JP2013061141A (en) * 2011-09-15 2013-04-04 Daikin Industries Ltd Heat pump water heater
JP2012161795A (en) * 2012-04-04 2012-08-30 Daikin Industries Ltd Electrolytic apparatus and heat pump type water heater equipped with the same

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2007090267A (en) Apparatus and method for removing scale component
Xu et al. Research and application progress of electrochemical water quality stabilization technology for recirculating cooling water in China: A short review
US20080156658A1 (en) Method and Apparatus for Scale and Biofilm Control
JP2007144258A (en) Method for electrolyzing water and electrolytic apparatus
Yifei et al. Practical optimization of scale removal in circulating cooling water: Electrochemical descaling-filtration crystallization coupled system
CN108545810A (en) The electrolytic processing apparatus and method of big flow open type recirculated cooling water
CN104876384A (en) Zero-emission treatment system and method for industrial circulating water
JP2004121969A (en) Cooling water treatment method
JP2005046809A (en) Scale prevention apparatus
WO2008138175A1 (en) A method of high hardness and high salinity concentrated seawater as industrial circulating cooling water
JP2006255653A (en) Electrolytic treatment method of water system
JP2005238023A (en) Scale prevention apparatus
US20150299014A1 (en) Non-Chemical Water Treatment Apparatus and System
Zhou et al. Application of titanium suboxide electrode in electrochemical polarity reversal descaling-filtration crystallization coupling system
JP2007253114A (en) Electrolysis method of water and electrolytic apparatus
JP2005046810A (en) Scale prevention apparatus
CN110183012A (en) A kind of method for treating circulating cooling water
JP2004305842A (en) Scale preventing device
JP2005046812A (en) Scale prevention apparatus
JP2005046811A (en) Scale prevention apparatus
JP2003190988A (en) Water treatment method for cooling water system
JP2004267906A (en) Scaling preventing method
JP2004267905A (en) Scaling preventing method
JP2007075738A (en) Scale prevention apparatus and method
WO2021082305A1 (en) Circulating cooling water treatment device and circulating cooling water treatment method