JP2006095426A - Electrolyzing method and electrolyzation apparatus in circulation type cooling water system - Google Patents

Electrolyzing method and electrolyzation apparatus in circulation type cooling water system Download PDF

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英之 小森
Tatsuo Nagai
達夫 永井
Takashi Iyasu
隆志 居安
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrolyzing method and an electrolyzation apparatus in each of which a scale component in circulating water can be removed by utilizing that the scale is deposited on an electrode (a cathode) to repress a tendency to generate scale in a cooling water system and the deposited scale can easily be dissolved and discharged. <P>SOLUTION: At an electrolyzation step, the water from a water storage tank 51 is electrolyzed by impressing a voltage between an anode 3 and the cathode 4 and making the water from the water storage tank pass circularly through the electrolyzation apparatus 1. Hydrogen is generated and the water becomes alkaline in the vicinity of the cathode 4. A carbonate ion is dissociated from a bicarbonate ion and reacted with a Ca ion and a Mg ion in the vicinity of the cathode 4 to produce calcium carbonate and magnesium carbonate. The produced calcium carbonate and magnesium carbonate are deposited on the surface of the cathode to repress the tendency to generate scale. At a scale removal step, carbon dioxide-mixed water is supplied to a rear chamber 6 from an ejector 12 and carbon dioxide is supplied to a water passage space 5 from a pipeline 9. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は循環型冷却水系の電解処理方法及び電解処理装置に係り、特に、1つの電解装置でスケール障害とスライム障害を同時に抑制する電解処理方法及び電解処理装置に関する。   The present invention relates to a circulating cooling water-based electrolytic treatment method and an electrolytic treatment apparatus, and more particularly to an electrolytic treatment method and an electrolytic treatment apparatus that simultaneously suppress scale failure and slime failure with one electrolytic device.

工場、ビルなどのコンプレッサー、冷凍機で発生した廃熱は、熱交換器を介して冷却水(冷却媒体)で冷却されている。熱交換器において、廃熱との熱交換で温度が上昇した冷却水は開放型冷却塔で空気と接触することで蒸発して放熱、冷却され、再び熱交換器に循環される。従って、このような循環型冷却水系では、冷却塔で蒸発ないし飛散して減少した水量に相当する補給水が補給されて運転が行われている。   Waste heat generated in compressors and refrigerators in factories and buildings is cooled with cooling water (cooling medium) through a heat exchanger. In the heat exchanger, the cooling water whose temperature has risen due to heat exchange with waste heat evaporates by contacting with air in the open cooling tower, is dissipated and cooled, and is circulated again to the heat exchanger. Therefore, in such a circulation type cooling water system, operation is performed by supplying supplementary water corresponding to the amount of water reduced by evaporation or scattering in the cooling tower.

しかし、そのままでは補給水中に含有されるスケール成分が冷却水系内で濃縮されて、その溶解度を超え、熱交換器の伝熱面、冷却塔の充填材や底部或いは配管にスケールとして析出して付着し、熱交換効率の低下、通水抵抗の増加といった様々な運転障害を引き起こす。   However, as it is, the scale components contained in the make-up water are concentrated in the cooling water system, exceeding its solubility, and deposited as scale on the heat transfer surface of the heat exchanger, the filler, bottom of the cooling tower, or piping. However, various operational failures such as a decrease in heat exchange efficiency and an increase in water flow resistance are caused.

そこで、系内をスケール析出が起こらない硬度で運転するために、冷却塔の底部から、濃縮された冷却水をブロー水として系外へ排出し、補給水で全体を希釈することにより、循環冷却水を一定の水質で運転管理することが行われている。ここで、ブロー水量を多くして、系内のスケール成分濃度を低くして運転すると、補給水を多く必要として水道料金が過大となる。反対に、ブロー水量を少なくして高濃縮運転を行うと、冷却水中のスケール成分が溶解度を超え難溶塩のスケールが析出することとなる。   Therefore, in order to operate the system with a hardness that does not cause scale precipitation, circulating cooling is performed by discharging concentrated cooling water out of the system as blow water from the bottom of the cooling tower and diluting the whole with make-up water. Operation and management of water at a certain quality is being carried out. Here, if the amount of blow water is increased and the scale component concentration in the system is lowered, operation requires a large amount of makeup water, resulting in excessive water charges. On the other hand, when the high concentration operation is performed with the amount of blown water reduced, the scale component in the cooling water exceeds the solubility, and the scale of the hardly soluble salt is deposited.

従来、このような冷却水系内のスケール析出を防止するために、リン酸系薬剤やカルボン酸系など各種ポリマーよりなるスケール防止剤を添加することが行われているが、薬剤コストが嵩む。また、溶存した薬剤が放流域に住む水生生物へ影響を与える可能性があることから、下水道放流又は水処理が必要となるという問題もあった。また、薬剤は定期的に補充することが必要であり、その人員コストも問題となっている。   Conventionally, in order to prevent such scale precipitation in the cooling water system, a scale inhibitor made of various polymers such as a phosphoric acid-based chemical and a carboxylic acid-based chemical has been added, but the cost of the drug increases. Moreover, since there existed a possibility that the melt | dissolved chemical | medical agent may affect the aquatic organism which lives in a discharge area, there also existed a problem that a sewer discharge or water treatment was needed. In addition, the medicine needs to be replenished regularly, and its personnel cost is also a problem.

このようなスケール防止剤を使用しない方法として、物理的スケール防止技術が提案されている。   As a method not using such a scale inhibitor, a physical scale prevention technique has been proposed.

例えば、特開2003−190988号公報には、冷却水系の補給水または循環水を、極性が変わるバイポーラ電極を有する電解装置に通水し、補給水または循環水に含まれるスケール成分を微小な結晶として析出させることにより、冷却水系におけるスケール付着、特に伝熱面におけるスケール付着を防止する方法が記載されている。   For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2003-190988 discloses that cooling water replenishment water or circulating water is passed through an electrolyzer having a bipolar electrode whose polarity is changed, and a scale component contained in the replenishing water or circulating water is formed into fine crystals The method of preventing the scale adhesion in a cooling water system, especially the scale adhesion in a heat-transfer surface is described.

この電解装置においては、カルシウムイオン、マグネシウムイオン等の陽イオンは導電性粒子の陰極側に集まり、炭酸イオン、シリカなどは陽極側に集まる。陰極付近が高pHのため、陰極付近でスケールが析出する。正負の極性を逆に変換すると陰極は陽極となり、電極表面のpHが低下する。そうすることで核とならずに陰極上に析出したスケールを溶解し、電解不良を防ぐことができる。電極近傍で析出したスケールは循環水中へ流れ出て、非常に微細な結晶が冷却水中に分散したものとなる。この微細結晶が核となって、循環水中のスケール成分は系内の熱交換部や冷却塔よりも核を中心に析出する。次第に核は大きくなるが、ブロー水と共に排出され、伝熱面等へのスケール付着が防止される。   In this electrolysis apparatus, cations such as calcium ions and magnesium ions gather on the cathode side of the conductive particles, and carbonate ions and silica gather on the anode side. Since the pH near the cathode is high, scale is deposited near the cathode. When the positive and negative polarities are reversed, the cathode becomes the anode, and the pH of the electrode surface decreases. By doing so, the scale deposited on the cathode without becoming a nucleus can be dissolved, and electrolytic failure can be prevented. The scale deposited in the vicinity of the electrode flows out into the circulating water, and very fine crystals are dispersed in the cooling water. These fine crystals serve as nuclei, and the scale components in the circulating water are deposited around the nuclei rather than in the heat exchange section and cooling tower in the system. Although the nucleus gradually increases, it is discharged together with blow water, and scale adhesion to the heat transfer surface and the like is prevented.

即ち、上記特開2003−190988号公報の電解装置を備えた冷却水系において、電解装置で生じた微粒子を含んだ冷却水は熱交換器や冷却塔へ送り込まれ、その部位において溶解度が過飽和状態になる。過飽和状態において新たに結晶核を生成するために必要なエネルギーと既に存在する結晶を元に結晶成長するために必要なエネルギーでは既に存在する結晶を元に成長する方がはるかに必要なエネルギーが小さいので、流れてきたスケール成分の微粒子を種晶としてその上にスケール成分が析出する。そして、微細結晶は堆積するまでは成長せずにブローラインより排出される。   That is, in the cooling water system provided with the electrolysis apparatus of JP-A-2003-190988, the cooling water containing fine particles generated in the electrolysis apparatus is sent to a heat exchanger or a cooling tower, where the solubility is supersaturated. Become. In the supersaturated state, the energy required for generating new crystal nuclei and the energy required for crystal growth based on the existing crystals require much less energy to grow based on the existing crystals. Therefore, the scale component precipitates on the fine particles of the flowing scale component as seed crystals. The fine crystals are discharged from the blow line without growing until they are deposited.

また、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、スケール生成傾向が低下する。このスケール防止方法では、アルカリ領域でスケール微細結晶の生成と共に電極へのスケール付着も起こり、定期的な洗浄が必要となる。この洗浄方法として、一定時間で電極を極性転換し、アルカリ側でスケール付着した電極が酸性領域となりスケールを剥離・溶解させる技術がある。   In JP-T-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 the like are disposed between the electrodes. A method is described in which scale formation is reduced by mixing and filling non-conductive particles such as plastic and allowing water to flow 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, and the scale generation tendency is reduced. In this scale prevention method, the scale adheres to the electrodes as well as the generation of the scale fine crystals in the alkaline region, and periodic cleaning is required. As this cleaning method, there is a technique in which the polarity of the electrode is changed over a certain period of time, and the electrode adhered to the scale on the alkali side becomes an acidic region to peel and dissolve the scale.

しかしながら、電極の極性を転換させる方法では、極性転換によって陽極と陰極が反転するために電極自体の酸化・還元が繰り返され、電極が劣化し易い。電極の多くは酸化・還元どちらかの用途で用いられるが、両極で用いる場合、極性転換の時間によっては電極としての機能を果たす時間が非常に短くなる。例えば、グラファイト電極の場合、陽極で電極自身が酸化され、グラファイト粉末が流出して劣化する。不溶性電極としてよく使用される白金酸化物やイリジウム酸化物を被覆したチタン電極では、陽極での酸化には耐性を有するが、陰極では酸化物が剥離して劣化が進み易い。電極の交換を頻繁に行うことで上記問題は解決されるが、それに要する電極交換費が過大となる。   However, in the method of changing the polarity of the electrode, since the anode and the cathode are inverted by the polarity change, the electrode itself is repeatedly oxidized and reduced, and the electrode is likely to deteriorate. Most of the electrodes are used for either oxidation or reduction, but when used in both electrodes, the time for functioning as an electrode becomes very short depending on the time of polarity change. For example, in the case of a graphite electrode, the electrode itself is oxidized at the anode, and graphite powder flows out and deteriorates. A titanium electrode coated with platinum oxide or iridium oxide, which is often used as an insoluble electrode, is resistant to oxidation at the anode, but the oxide is peeled off at the cathode, and deterioration tends to proceed. Although the above problem can be solved by frequently replacing the electrode, the electrode replacement cost required for this is excessive.

特開2000−140849号公報には、凹凸の金属電極ユニットを備えた電解装置に被処理水を通してスケール成分を陰極面に析出させ、さらに極性反転して析出したスケール成分を系外へ除去する装置および方法が記載されている。この方法の問題点は、極性転換により電極が劣化し易いこと、及び、極性転換のみでは、付着したスケールの除去性が不十分なことである。即ち、一定量のスケールが電極に付着してから極性転換したときには、スケールが付着した部分が非導電性となり、電流に分布が生じる。従って、スケールが溶解する酸性領域が形成されるのはスケールが付着していない部分からとなり、スケールの剥離・溶解に時間がかかる。   Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-140849 discloses an apparatus for depositing a scale component on a cathode surface through water to be treated in an electrolytic apparatus equipped with an uneven metal electrode unit, and further removing the deposited scale component out of the system by reversing the polarity. And methods are described. The problem with this method is that the electrode is likely to deteriorate due to the polarity change, and that the attached scale is not sufficiently removed by the polarity change alone. That is, when the polarity is changed after a certain amount of scale is attached to the electrode, the portion to which the scale is attached becomes non-conductive and the current is distributed. Therefore, an acidic region where the scale dissolves is formed from a portion where the scale is not attached, and it takes time to peel and dissolve the scale.

電極劣化を回避したスケール洗浄方法として、特開平9−141266号公報には、スケールが付着した電解槽を、副電解槽で発生させた酸性水を用いて洗浄する方法および装置が記載されている。しかしながら、この場合には、酸性水を発生させる副電解槽にスケールが析出する。また、洗浄効果を高めるために酸性水を過剰に供給した場合や、酸性水の水素イオン濃度を高めた場合には、放流水のpHが5以下となり、下水道法令pH5.8〜8.6の範囲外となるという問題もある。
特開2003−190988号公報 特表2001−502229号公報 特開2000−140849号公報 特開平9−141266号公報
As a scale cleaning method that avoids electrode deterioration, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-141266 describes a method and an apparatus for cleaning an electrolytic cell to which a scale is attached using acid water generated in a sub electrolytic cell. . However, in this case, scale is deposited in the sub-electrolysis tank that generates acidic water. In addition, when acidic water is excessively supplied to enhance the cleaning effect, or when the hydrogen ion concentration of acidic water is increased, the pH of the discharged water becomes 5 or less, and the sewerage law pH 5.8 to 8.6. There is also the problem of going out of range.
Japanese Patent Laid-Open No. 2003-190988 Special table 2001-502229 gazette JP 2000-140849 A JP-A-9-141266

本発明は、循環型冷却水系の水を電解装置に通水して電解処理する方法及び装置において、電極(陰極)にスケールが析出することを利用して、循環水中のスケール成分を除去し、系内のスケール生成傾向を下げ、その析出スケールを容易に溶解し、排出することができる電解処理方法及び電解処理装置を提供することを目的とする。   The present invention is a method and apparatus for conducting electrolytic treatment by passing water of a circulating cooling water system through an electrolysis device, utilizing the fact that scale is deposited on an electrode (cathode), removing scale components in circulating water, An object of the present invention is to provide an electrolytic treatment method and an electrolytic treatment apparatus capable of reducing the scale formation tendency in the system and easily dissolving and discharging the deposited scale.

請求項1の循環型冷却水系の電解処理方法は、循環型冷却水系の循環水及び/又は補給水よりなる被処理水を、電極を有する電解装置に通水して電解して、前記電極表面にスケールを析出させる電解処理工程と、該電解装置に二酸化炭素を供給して前記電極に析出したスケールを除去するスケール除去工程とを有することを特徴とするものである。   The circulating cooling water system electrolytic treatment method according to claim 1, wherein water to be treated comprising circulating water and / or makeup water of the circulating cooling water system is passed through an electrolysis apparatus having an electrode to be electrolyzed, and the surface of the electrode And a scale removing step of removing scales deposited on the electrodes by supplying carbon dioxide to the electrolysis apparatus.

請求項2の循環型冷却水系の電解処理方法は、請求項1において、該スケール除去工程において、炭酸ガス及び/又は炭酸ガス溶解水を該電解装置に供給することを特徴とするものである。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a circulating cooling water system electrolytic treatment method according to the first aspect, wherein carbon dioxide gas and / or carbon dioxide dissolved water is supplied to the electrolysis apparatus in the scale removing step.

請求項3の循環型冷却水系の電解処理方法は、請求項1又は2において、前記電解処理工程での電解処理により、前記電極から酸化剤を発生させて冷却水を殺菌することを特徴とするものである。   The circulating cooling water-based electrolytic treatment method according to claim 3 is characterized in that in claim 1 or 2, the electrolytic treatment in the electrolytic treatment step generates oxidant from the electrode to sterilize the cooling water. Is.

請求項4の循環型冷却水系の電解処理方法は、請求項1ないし3のいずれか1項において、前記電極が多孔体よりなることを特徴とするものである。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an electrolytic treatment method for a circulating cooling water system according to any one of the first to third aspects, wherein the electrode is made of a porous body.

請求項5の循環型冷却水系の電解処理方法は、請求項1ないし3のいずれか1項において、前記電解装置内に複数の電極が配置され、該電極同士の間が被処理水の通水スペースとなっており、少なくとも1つの電極は多孔体よりなり、前記電解処理工程にあっては、該通水スペースに被処理水を通水し、前記スケール除去工程にあっては、二酸化炭素を該多孔体よりなる電極の通水スペースと反対側から通水スペース側へ透過させることを特徴とするものである。   A circulating cooling water system electrolytic treatment method according to a fifth aspect is the method according to any one of the first to third aspects, wherein a plurality of electrodes are arranged in the electrolysis apparatus, and water is passed between the electrodes. And at least one electrode is made of a porous body. In the electrolytic treatment step, water to be treated is passed through the water passage space, and in the scale removal step, carbon dioxide is introduced. The electrode made of the porous material is transmitted from the opposite side of the water passage space to the water passage space side.

請求項6の循環型冷却水系の電解処理方法は、請求項1ないし5のいずれか1項において、前記スケール除去工程において、電解装置内に炭酸ガスを供給することにより、電極に付着したスケールを剥離させることを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of a circulating cooling water system according to claim 6 is the method according to any one of claims 1 to 5, wherein in the scale removal step, carbon dioxide gas is supplied into the electrolysis apparatus, whereby the scale attached to the electrode is It is made to peel.

請求項7の循環型冷却水系の電解処理方法は、請求項1ないし5のいずれか1項において、前記スケール除去工程において、該電解装置内に炭酸ガス又は炭酸ガス溶解水を供給することを特徴とするものである。   The method of electrolytic treatment of a circulating cooling water system according to claim 7 is characterized in that, in any one of claims 1 to 5, carbon dioxide gas or carbon dioxide dissolved water is supplied into the electrolysis apparatus in the scale removing step. It is what.

請求項8の循環型冷却水系の電解処理方法は、請求項1ないし7のいずれか1項において、前記スケール除去工程において該電解装置から流出した二酸化炭素を回収し、再度該電解装置に供給することを特徴とするものである。   [Claim 8] The circulating cooling water system electrolytic treatment method according to claim 8 is characterized in that, in any one of claims 1 to 7, carbon dioxide flowing out of the electrolyzer in the scale removing step is recovered and supplied to the electrolyzer again. It is characterized by this.

請求項9の循環型冷却水系の電解処理方法は、請求項1ないし8のいずれか1項において、前記スケール除去工程において、前記電極に析出したスケールの1〜3倍モルの二酸化炭素を前記電解装置に供給することを特徴とするものである。   The circulating cooling water-based electrolytic treatment method according to claim 9 is the electrolysis method according to any one of claims 1 to 8, wherein in the scale removal step, carbon dioxide having 1 to 3 moles of scale deposited on the electrode is electrolyzed. It supplies to an apparatus.

請求項10の循環型冷却水系の処理装置は、電極を有する電解装置と、該電解装置内に、循環型冷却水系の循環水又は補給水よりなる被処理水を通水する手段と、該電解装置に二酸化炭素を供給して前記電極に析出したスケールを除去する二酸化炭素供給手段とを備えてなるものである。   The processing apparatus of the circulating type cooling water system according to claim 10 includes an electrolysis apparatus having an electrode, means for passing water to be treated made of circulating water or makeup water of the circulating cooling water system into the electrolysis apparatus, and the electrolysis Carbon dioxide is supplied to the apparatus, and carbon dioxide supply means for removing scale deposited on the electrode is provided.

請求項11の循環型冷却水系の処理装置は、請求項10において、該二酸化炭素供給手段は、炭酸ガス及び/又は炭酸ガス溶解水の供給手段であることを特徴とするものである。   The processing device of the circulating type cooling water system according to claim 11 is characterized in that, in claim 10, the carbon dioxide supply means is a supply means of carbon dioxide gas and / or carbon dioxide dissolved water.

請求項12の循環型冷却水系の処理装置は、請求項10又は11において、前記電極が多孔体よりなることを特徴とするものである。   According to a twelfth aspect of the present invention, there is provided a circulating cooling water treatment apparatus according to the tenth or eleventh aspect, wherein the electrode is made of a porous body.

請求項13の循環型冷却水系の処理装置は、請求項10又は11において、電解装置内に複数の電極が配置され、該電極同士の間が被処理水の通水スペースとなっており、少なくとも1つの電極は多孔体よりなり、前記二酸化炭素供給手段として、該多孔体よりなる電極の通水スペースと反対側へ炭酸ガス及び/又は炭酸ガスを供給する手段を設けたことを特徴とするものである。   The processing apparatus of the circulating type cooling water system according to claim 13 is the processing apparatus according to claim 10 or 11, wherein a plurality of electrodes are arranged in the electrolysis apparatus, and a space for water to be treated is provided between the electrodes. One electrode is made of a porous body, and as the carbon dioxide supply means, means for supplying carbon dioxide gas and / or carbon dioxide gas to the opposite side of the water passage space of the electrode made of the porous body is provided. It is.

請求項14の循環型冷却水系の処理装置は、請求項10ないし13のいずれか1項において、前記二酸化炭素供給手段は炭酸ガスと水とをエゼクタで混合して前記電解装置へ供給するように構成されていることを特徴とするものである。   The processing apparatus of the circulating type cooling water system according to claim 14 is the processing apparatus according to any one of claims 10 to 13, wherein the carbon dioxide supply means mixes carbon dioxide gas and water with an ejector and supplies the mixture to the electrolysis apparatus. It is characterized by being comprised.

請求項15の循環型冷却水系の処理装置は、請求項10ないし14のいずれか1項において、前記電解装置から流出する二酸化炭素を回収して再度電解装置に供給する手段を備えたことを特徴とするものである。   The circulating cooling water treatment apparatus according to claim 15 is characterized in that, in any one of claims 10 to 14, a means for recovering carbon dioxide flowing out from the electrolyzer and supplying it to the electrolyzer again is provided. It is what.

本発明の電解方法及び装置によって循環型冷却水系におけるスケール析出を防止する場合には、循環型冷却水系の水を電解装置に通水して電解処理する。   In order to prevent scale precipitation in the circulating cooling water system by the electrolysis method and apparatus of the present invention, water in the circulating cooling water system is passed through the electrolyzing device for electrolytic treatment.

即ち、この電解装置において冷却水は以下のように電解される。
陽極:2HO→O+4H+4e
陰極:4HO+4e→4OH+2H
That is, in this electrolysis apparatus, the cooling water is electrolyzed as follows.
Anode: 2H 2 O → O 2 + 4H + + 4e
Cathode: 4H 2 O + 4e → 4OH + 2H 2

この反応により陰極近傍では水素が発生してアルカリ性となる。このため、陰極近傍で重炭酸イオンが炭酸イオンに解離し、Caイオン及びMgイオンより炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが生成し、これらがスケールとして電極表面に析出することから冷却水系のスケール化傾向が低減される。従って、循環冷却水又は補給水をこの電解装置に通水することにより、循環冷却水のスケール生成傾向が低下する。   By this reaction, hydrogen is generated near the cathode and becomes alkaline. For this reason, bicarbonate ions dissociate into carbonate ions in the vicinity of the cathode, and calcium carbonate and magnesium carbonate are produced from Ca ions and Mg ions, which are deposited on the electrode surface as scales, reducing the tendency to scale the cooling water system Is done. Therefore, the scale formation tendency of the circulating cooling water is reduced by passing the circulating cooling water or makeup water through the electrolyzer.

本発明の電解処理装置及び方法によると、薬品を使用せずに循環冷却水中スケール成分を析出せず、腐食を起こさない一定濃度で運転することができるため、熱交換部や冷却塔にスケールが析出することが防止ないし抑制及び腐食の低減が可能となる。また、補給水の硬度が高い地方においては高濃縮運転が可能となり、節水に繋がる。   According to the electrolytic treatment apparatus and method of the present invention, since scale components in the circulating cooling water are not deposited without using chemicals and can be operated at a constant concentration without causing corrosion, scales are formed in the heat exchange section and the cooling tower. Precipitation can be prevented or suppressed and corrosion can be reduced. In regions where the makeup water hardness is high, highly concentrated operation is possible, leading to water saving.

なお、補給水には塩化物イオンなどの塩素成分が含まれているので、電解処理により次亜塩素酸などの酸化剤が発生する。これにより、循環型冷却水系における水の殺菌を行うことができる。   Note that since the makeup water contains chlorine components such as chloride ions, an oxidizing agent such as hypochlorous acid is generated by the electrolytic treatment. Thereby, the sterilization of the water in a circulation type cooling water system can be performed.

この電解処理により、スケール除去を継続していると、電極のスケール付着量が増加してくるので、一定時間おきに電解処理装置に二酸化炭素を供給して該スケールを除去する。   If scale removal is continued by this electrolytic treatment, the amount of scale attached to the electrode increases, so carbon dioxide is supplied to the electrolytic treatment apparatus at regular intervals to remove the scale.

なお、スケールは炭酸カルシウム、水酸化カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化マグネシウムを主成分とするものであり、これらは二酸化炭素と次のように反応して溶解除去される。
CO+HO→HCO+H+HCO (二酸化炭素の水への溶解)
CaCO+CO+HO→Ca2++2HCO (炭酸カルシウムの溶解)
Ca(OH)+2H→Ca2++2HO (水酸化カルシウムの溶解)
MgCO+CO+HO→Mg2++2HCO (炭酸マグネシウムの溶解)
Mg(OH)+2H→Mg2++2HO (水酸化マグネシウムの溶解)
The scale is mainly composed of calcium carbonate, calcium hydroxide, magnesium carbonate, and magnesium hydroxide, and these are dissolved and removed by reacting with carbon dioxide as follows.
CO 2 + H 2 O → H 2 CO 3 + H + + HCO 3 (dissolution of carbon dioxide in water)
CaCO 3 + CO 2 + H 2 O → Ca 2+ + 2HCO 3 (dissolution of calcium carbonate)
Ca (OH) 2 + 2H + → Ca 2+ + 2H 2 O (dissolution of calcium hydroxide)
MgCO 3 + CO 2 + H 2 O → Mg 2+ + 2HCO 3 (dissolution of magnesium carbonate)
Mg (OH) 2 + 2H + → Mg 2+ + 2H 2 O (dissolution of magnesium hydroxide)

この二酸化炭素による溶解方式によると、酸洗浄用薬品の購入や危険な搬入作業が無くなり、薬品コストが削減されると共に、作業の安全性が向上する。また、二酸化炭素を市水に溶解させた場合、水のpHは5を下回ることはなく、スケールを溶解させた溶液はpH6以上となるので、下水道放流が可能となる。   According to this carbon dioxide dissolution method, there is no need to purchase acid cleaning chemicals or dangerous carry-in work, which reduces chemical costs and improves work safety. In addition, when carbon dioxide is dissolved in city water, the pH of the water does not fall below 5, and the solution in which the scale is dissolved becomes pH 6 or higher, so that the sewer can be discharged.

スケール除去工程において電解処理に二酸化炭素を供給する場合、二酸化炭素として炭酸ガスを供給してもよく、炭酸ガス溶解水として供給してもよく、炭酸ガスの気泡が分散した炭酸ガス溶解水として供給してもよい。   When carbon dioxide is supplied to the electrolytic treatment in the scale removal process, carbon dioxide may be supplied as carbon dioxide, carbon dioxide dissolved water may be supplied, or carbon dioxide dissolved water in which carbon dioxide bubbles are dispersed is supplied. May be.

炭酸ガスは、上記の通り水に分散した気泡として電解処理に供給されてもよく、ガスとして直接に電解処理に供給されてもよい。ガスを直接に電解処理に供給したり、あるいは炭酸ガス気泡含有水を比較的高流速にて電解処理内に流入させることにより、ガスあるいは気泡が電極表面に与える衝撃を利用して電極表面からスケールを剥離させることも可能である。   Carbon dioxide gas may be supplied to the electrolytic treatment as bubbles dispersed in water as described above, or may be supplied directly to the electrolytic treatment as a gas. Scale from the electrode surface using the impact of gas or bubbles on the electrode surface by supplying gas directly to the electrolysis process or by flowing water containing carbon dioxide bubbles into the electrolysis process at a relatively high flow rate. It is also possible to peel off.

炭酸ガス気泡含有水を電解処理装置に供給するには、エゼクタを用いるのが好適である。このエゼクタの流出水を直接的に電解処理装置に供給することにより、水勢を利用して電極からスケールを剥離させることも可能である。   In order to supply water containing carbon dioxide gas bubbles to the electrolytic treatment apparatus, it is preferable to use an ejector. By supplying the ejected water of the ejector directly to the electrolytic treatment apparatus, it is possible to peel the scale from the electrode using the water flow.

この電解処理装置の電極を多孔体にて構成した場合には、水との接触面積が増大し、水を効率よく電解処理することができる。   When the electrode of this electrolytic treatment apparatus is composed of a porous body, the contact area with water increases, and water can be efficiently subjected to electrolytic treatment.

電極を多孔体とした場合には、スケール除去工程においてこの多孔体よりなる電極の背後側に炭酸ガス又は炭酸ガス溶解水を供給し、これを電極を透過させることにより、電極に付着したスケールを効率よく除去することができる。この場合、スケールを溶解させるだけでなく、スケールを電極表面から効率よく剥離させることも可能である。   When the electrode is a porous body, carbon dioxide gas or carbon dioxide-dissolved water is supplied to the back side of the electrode made of the porous body in the scale removing step, and the scale attached to the electrode is removed by allowing the electrode to pass therethrough. It can be removed efficiently. In this case, it is possible not only to dissolve the scale but also to efficiently peel the scale from the electrode surface.

本発明では、水中に溶解しきれなかった二酸化炭素を回収して再度電解処理に供給し、スケール除去に利用するようにしてもよく、これにより、二酸化炭素コストの低減及び環境への負荷軽減を図ることができる。   In the present invention, carbon dioxide that could not be dissolved in water may be recovered and supplied to the electrolytic treatment again, and used for scale removal, thereby reducing the carbon dioxide cost and reducing the burden on the environment. Can be planned.

本発明では、電極に析出したスケールの溶解当量の1〜3倍モル程度の二酸化炭素を電解処理装置に供給することにより、スケールを十分に除去することができる。   In the present invention, the scale can be sufficiently removed by supplying the electrolytic treatment apparatus with about 1 to 3 moles of carbon dioxide equivalent to the dissolution equivalent of the scale deposited on the electrode.

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。図1,2はそれぞれ実施の形態に係るスケール除去装置の系統図であり、図3は冷却水系の概略的な系統図である。   Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. 1 and 2 are system diagrams of the scale removing device according to the embodiment, respectively. FIG. 3 is a schematic system diagram of the cooling water system.

図3の通り、水はクーリングタワー50で冷却され、貯水槽51に貯留される。この冷却水が循環ポンプ52を介して熱交換器53へ送られ、熱交換後、クーリングタワー50で冷却され、貯水槽51に戻される。   As shown in FIG. 3, the water is cooled by the cooling tower 50 and stored in the water storage tank 51. This cooling water is sent to the heat exchanger 53 via the circulation pump 52, cooled by the cooling tower 50 after the heat exchange, and returned to the water storage tank 51.

この貯水槽51内の水をポンプ55を介して電解装置1又は20に通水し、電解処理した後、貯水槽51に戻す。貯水槽51内の水は適宜ブローされ、代わりに補給水が供給される。   The water in the water storage tank 51 is passed through the electrolysis apparatus 1 or 20 via the pump 55 and subjected to electrolysis, and then returned to the water storage tank 51. The water in the water storage tank 51 is appropriately blown, and makeup water is supplied instead.

次に、図1を参照して電解装置1の構成について説明する。   Next, the configuration of the electrolysis apparatus 1 will be described with reference to FIG.

電解装置1は、ケーシング2内に陽極3と陰極4とを配置し、陽極3と陰極4との間の通水スペース5に貯水槽51からの水を通水して電解処理するよう構成している。この実施の形態では、陰極4は多孔体よりなり、該陰極4を挟んで通水スペース5と反対側には二酸化炭素受入れ用の背後室6が形成されている。   The electrolysis apparatus 1 is configured such that an anode 3 and a cathode 4 are disposed in a casing 2, and water from a water storage tank 51 is passed through a water passage space 5 between the anode 3 and the cathode 4 for electrolytic treatment. ing. In this embodiment, the cathode 4 is made of a porous body, and a back chamber 6 for receiving carbon dioxide is formed on the opposite side of the water flow space 5 with the cathode 4 interposed therebetween.

通水スペース5の一端側には、貯水槽51からの水を導入するための配管7が弁8を介して接続されていると共に炭酸ガスの導入用の配管9が弁10を介して接続されている。通水スペース5の他端側には、電解処理された水を貯水槽51へ戻すための配管16が弁15を介して接続されている。   A pipe 7 for introducing water from the water storage tank 51 is connected to one end side of the water flow space 5 via a valve 8 and a pipe 9 for introducing carbon dioxide gas is connected via a valve 10. ing. A pipe 16 for returning the electrolyzed water to the water storage tank 51 is connected via the valve 15 to the other end side of the water flow space 5.

背後室6には、エゼクタ12の流出水が弁13を介して導入可能とされている。このエゼクタ12へは、炭酸ガス溶解用の水の供給配管11と、炭酸ガス供給用配管14とが接続されている。   Outflow water from the ejector 12 can be introduced into the back chamber 6 via a valve 13. A water supply pipe 11 for dissolving carbon dioxide gas and a carbon dioxide supply pipe 14 are connected to the ejector 12.

電解処理工程にあっては、陽極3、陰極4間に電圧を印加すると共に、弁10,13を閉、弁8,15を開とする。貯水槽51からの水は、前記ポンプ55を経て配管7、弁8を介して通水スペース5に通水され、電解処理された後、弁15、配管16を介して貯水槽51に戻される。   In the electrolytic treatment process, a voltage is applied between the anode 3 and the cathode 4, the valves 10 and 13 are closed, and the valves 8 and 15 are opened. Water from the water storage tank 51 is passed through the pump 55 to the water flow space 5 through the pipe 7 and the valve 8, subjected to electrolytic treatment, and then returned to the water storage tank 51 through the valve 15 and the pipe 16. .

この電解処理工程にあっては、通水スペース5内の陰極4の近傍では水素が発生してアルカリ性となる。このため、陰極4の近傍で重炭酸イオンが炭酸イオンに解離し、Caイオン及びMgイオンより炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが生成し、これらがスケールとして電極表面に析出することから冷却水系のスケール化傾向が低減される。   In this electrolytic treatment process, hydrogen is generated near the cathode 4 in the water flow space 5 and becomes alkaline. For this reason, bicarbonate ions dissociate into carbonate ions in the vicinity of the cathode 4, and calcium carbonate and magnesium carbonate are generated from Ca ions and Mg ions, which are deposited on the electrode surface as scales. Is reduced.

従って、貯水槽51内の水をこの電解装置に通水することにより、循環冷却水のスケール生成傾向が低下する。貯水槽51の水の代わりに、補給水をこの電解装置で処理してから貯水槽51へ供給するようにしてもよい。   Therefore, the scale generation tendency of the circulating cooling water is reduced by passing the water in the water storage tank 51 through the electrolyzer. Instead of the water in the water storage tank 51, makeup water may be supplied to the water storage tank 51 after being treated by this electrolyzer.

なお、スケールが主に炭酸塩として析出することにより、系内の硬度成分だけでなく重炭酸イオンも除去して循環水のpHを低下させることができる。   In addition, when a scale mainly precipitates as a carbonate, not only the hardness component in the system but also bicarbonate ions can be removed to lower the pH of the circulating water.

溶液の腐食・スケール傾向を計るインデックスであるランジェリア指数(以下LSIと記載する。)は、正の値になるほどスケール析出傾向となり、負の値になるほど腐食傾向となり、0のときにどちらの傾向も示さない。電解装置1により硬度成分と重炭酸イオンの両方を除去してpHを下げることにより、LSIを0.5〜1.0の若干スケール傾向となるようにコントロールするのが好ましい。LSIを0.5〜1.0程度の正の値で管理し、スケールが析出しない過飽和に近い濃度でスケール成分を残存させておくことで、系内配管や熱交換器への腐食速度の低減が可能となる。循環水中のカルシウム硬度は冷却水系の熱交換部や配管、冷却塔の充填材などにスケールを析出させない80〜120mgCaCO/Lで運転することが望ましく、さらにはMアルカリ度を80〜120mgCaCO/Lに制御して、飽和指数LSIを0.5〜1.0にすることが好ましい。 The Langerian index (hereinafter referred to as LSI), which is an index for measuring the corrosion / scale tendency of a solution, shows a tendency for scale precipitation as the value becomes positive, and a tendency toward corrosion as the value becomes negative. Also not shown. It is preferable to control the LSI so as to have a slight scale tendency of 0.5 to 1.0 by removing both hardness components and bicarbonate ions by the electrolysis apparatus 1 and lowering the pH. By managing LSI with a positive value of about 0.5 to 1.0 and leaving the scale component at a concentration close to supersaturation where no scale precipitates, the rate of corrosion on piping and heat exchangers in the system is reduced. Is possible. The calcium hardness in the circulating water is preferably 80 to 120 mg CaCO 3 / L which does not cause the scale to deposit on the heat exchange section and piping of the cooling water system, the filler of the cooling tower, etc., and further the M alkalinity is 80 to 120 mg CaCO 3 / L. The saturation index LSI is preferably set to 0.5 to 1.0 by controlling to L.

この実施の形態では、陰極4を多孔体にて構成しているため、水と陰極4との接触面積が大きく、スケール成分を効率よく析出させることができる。   In this embodiment, since the cathode 4 is composed of a porous body, the contact area between water and the cathode 4 is large, and the scale component can be efficiently deposited.

なお、電解処理時の通水スペース5内での水の流速(線速)は0.5m/sec以下、例えば0.1〜0.5m/sec程度が好適である。このように流速を小さくすると、陰極4の表面に析出するスケールが非常に柔らかく、除去し易いものとなる。   In addition, the flow velocity (linear velocity) of the water in the water flow space 5 at the time of electrolytic treatment is 0.5 m / sec or less, for example, about 0.1-0.5 m / sec is suitable. When the flow rate is reduced in this way, the scale deposited on the surface of the cathode 4 is very soft and easy to remove.

陰極4を構成する多孔体の材料としては、導電性を有し、酸に不溶な材料が好ましく、具体的にはガラス質炭素、不溶性金属、金属酸化物、SUSなどの金属複合物が好適である。なお、多孔体電極の空隙率は30〜97%の範囲が好ましく、特に80〜97%が好適である。陽極には不溶性の金属電極、酸化耐性のある電極を使うのが好ましく、具体的には、白金、イリジウムを被覆したチタン電極や白金メッキ電極等が好ましい。なお、電解処理工程において、陽極3と陰極4とに印加する電圧を反転させないので、白金、イリジウムを被覆したチタン電極を陽極に用いることができる。   The material of the porous body constituting the cathode 4 is preferably a conductive material that is insoluble in acid. Specifically, a metal composite such as vitreous carbon, insoluble metal, metal oxide, and SUS is suitable. is there. The porosity of the porous electrode is preferably in the range of 30 to 97%, particularly preferably 80 to 97%. As the anode, an insoluble metal electrode or an oxidation resistant electrode is preferably used. Specifically, a titanium electrode coated with platinum or iridium, a platinum plating electrode, or the like is preferable. In addition, since the voltage applied to the anode 3 and the cathode 4 is not reversed in the electrolytic treatment step, a titanium electrode coated with platinum or iridium can be used for the anode.

陽極3と陰極4との間隔は3〜20mm特に5〜10mmが好適である。   The distance between the anode 3 and the cathode 4 is preferably 3 to 20 mm, particularly 5 to 10 mm.

この電解処理を継続すると、陰極4のスケール付着量が増加してくるので、電解処理工程を停止し、スケール除去工程を行う。このスケール除去工程にあっては、弁8を閉、弁13,15を開とすると共に、エゼクタ12へ配管11を介して水を供給し、配管14を介して炭酸ガスを供給する。このエゼクタ12へ供給する水としては、水道水、工業用水、地下水などが好適である。炭酸ガス源としては炭酸ガスボンベを用いるのが好ましい。   If this electrolytic treatment is continued, the amount of scale attached to the cathode 4 increases, so the electrolytic treatment process is stopped and the scale removal process is performed. In this scale removal step, the valve 8 is closed, the valves 13 and 15 are opened, water is supplied to the ejector 12 through the pipe 11, and carbon dioxide gas is supplied through the pipe 14. The water supplied to the ejector 12 is preferably tap water, industrial water, groundwater or the like. A carbon dioxide gas cylinder is preferably used as the carbon dioxide gas source.

エゼクタ12からの炭酸ガス気泡を巻き込んだ炭酸ガス溶解水は、背後室6から多孔体よりなる陰極4を透過して通水スペース5へ流出し、陰極4に付着していたスケールを溶解させる。この際、この水に含まれていた気泡がスケールと接触して陰極4から剥離させる作用も奏される。   Carbon dioxide-dissolved water in which carbon dioxide bubbles from the ejector 12 are entrained passes through the cathode 4 made of a porous body from the back chamber 6 and flows out to the water flow space 5 to dissolve the scale attached to the cathode 4. At this time, the air bubbles contained in the water also come into contact with the scale to be peeled off from the cathode 4.

さらに、このスケール除去工程にあっては、弁10を開とし、配管9から炭酸ガスを通水スペース5へ直接に吹き込むのが好ましい。これにより、陰極4の表面付近が激しい撹拌状態となり、陰極4に付着していたスケールが剥離する。   Furthermore, in this scale removal step, it is preferable that the valve 10 is opened and carbon dioxide gas is directly blown from the pipe 9 into the water space 5. As a result, the vicinity of the surface of the cathode 4 is vigorously stirred, and the scale attached to the cathode 4 is peeled off.

このスケールの除去工程においては、炭酸ガスの使用量は付着スケールの1〜3倍モル量程度が好適である。かかる少量の炭酸ガスによってもスケールを十分に除去することができ、炭酸ガスコストも安い。なお、スケール除去工程において、配管16から流出する水は貯水槽51に導入され、適宜、該貯水槽51に設けられているブローライン(図示略)を介して排出される。一般に、水道水に二酸化炭素を飽和させた水ではpH4.8以下になることはなく、炭酸カルシウムを溶解させた放流水のpHは5.8以上となるので、このブローラインからの排出水は中和処理することなく放流することができる。   In this scale removal step, the amount of carbon dioxide used is preferably about 1 to 3 times the molar amount of the adhesion scale. Such a small amount of carbon dioxide gas can sufficiently remove the scale, and the carbon dioxide gas cost is low. In the scale removal step, water flowing out from the pipe 16 is introduced into the water storage tank 51 and is appropriately discharged through a blow line (not shown) provided in the water storage tank 51. Generally, in tap water saturated with carbon dioxide, the pH is not lower than 4.8, and the pH of discharged water in which calcium carbonate is dissolved is higher than 5.8. It can be discharged without neutralization.

次に、図2の電解装置20について説明する。   Next, the electrolyzer 20 of FIG. 2 will be described.

この電解装置20は、ケーシング21内に陽極22と陰極23とを所定間隔をあけて対面配置し、両者間を通水スペースとしたものである。   In the electrolyzer 20, an anode 22 and a cathode 23 are arranged facing each other at a predetermined interval in a casing 21, and a water passing space is formed between them.

この通水スペースの一端側に貯水槽51からの水導入用の配管24が弁25を介して接続されると共に、エゼクタ32が弁33を介して接続されている。   A pipe 24 for introducing water from the water storage tank 51 is connected to one end side of the water passage space via a valve 25, and an ejector 32 is connected via a valve 33.

このエゼクタ32は水槽40内の水がポンプ30及び配管31を介して供給されると共に、該水槽40の上部から炭酸ガスが配管36を介して供給される。   The ejector 32 is supplied with water in the water tank 40 via the pump 30 and the pipe 31, and carbon dioxide gas is supplied from above the water tank 40 via the pipe 36.

通水スペースの他端側には、電解処理された水を貯水槽51へ戻すための配管27が弁26を介して接続されていると共に、スケール除去工程で排水をケーシング21から流出させるための配管35が弁34を介して接続されている。   A pipe 27 for returning the electrolyzed water to the water storage tank 51 is connected to the other end side of the water flow space via the valve 26, and drainage is caused to flow out of the casing 21 in the scale removal step. A pipe 35 is connected via a valve 34.

この配管35の末端は水槽40に接続されている。   The end of the pipe 35 is connected to the water tank 40.

この水槽40は密閉タンクよりなるものであり、その上部に炭酸ガスボンベ41から配管42及び弁43を介して炭酸ガスが導入可能とされている。また、水槽40の上部には炭酸ガス放出弁44が設けられている。水槽40内の炭酸ガス圧が圧力コントローラ45によって検知され、この圧力が所定範囲となるように弁43,44が開閉制御される。水槽40の底部には、配管35から水と共に流入してきた固形物を捕集するためのトラップ46が設けられ、該トラップ46に固形物排出弁47が設けられている。   The water tank 40 is composed of a sealed tank, and carbon dioxide gas can be introduced into the upper part thereof from a carbon dioxide gas cylinder 41 through a pipe 42 and a valve 43. Further, a carbon dioxide gas release valve 44 is provided at the upper part of the water tank 40. The pressure of the carbon dioxide gas in the water tank 40 is detected by the pressure controller 45, and the valves 43 and 44 are controlled to open and close so that the pressure falls within a predetermined range. A trap 46 is provided at the bottom of the water tank 40 for collecting solid matter that has flowed in along with water from the pipe 35, and a solid matter discharge valve 47 is provided on the trap 46.

図示はしないが、この水槽40には水道水、工業用水などの炭酸ガス溶解用水の供給ラインが接続されていると共に、スケール溶解水の排出ラインが接続されている。   Although not shown in the figure, a supply line for dissolving carbon dioxide gas such as tap water and industrial water is connected to the water tank 40, and a discharge line for scale dissolved water is also connected.

なお、陽極22、陰極23の構成材料は、図1の場合と同様のものを用いることができる。陽極22と陰極23との間隔も同様に、3〜20mm特に5〜10mm程度が好適である。   The constituent materials of the anode 22 and the cathode 23 can be the same as those shown in FIG. Similarly, the distance between the anode 22 and the cathode 23 is preferably about 3 to 20 mm, particularly about 5 to 10 mm.

次に、この電解装置20の作動について説明する。   Next, the operation of the electrolyzer 20 will be described.

水槽40内に規定水位まで炭酸ガス溶解用水を貯留させると共に、水槽40内の上部に炭酸ガスボンベ41から規定圧力となるように炭酸ガスを導入しておく。   The water for dissolving carbon dioxide gas is stored in the water tank 40 up to a specified water level, and carbon dioxide gas is introduced into the upper part of the water tank 40 from the carbon dioxide gas cylinder 41 so as to have a specified pressure.

電解処理工程にあっては、陽極22、陰極23間に電圧を印加すると共に、弁33,34を閉、弁25,26を開とする。貯水槽51からの水は、前記ポンプ55を経て配管24、弁25を介して電解装置20に通水され、電解処理された後、弁26、配管27を介して貯水槽51に戻される。   In the electrolytic treatment process, a voltage is applied between the anode 22 and the cathode 23, the valves 33 and 34 are closed, and the valves 25 and 26 are opened. Water from the water storage tank 51 is passed through the pump 55 through the piping 24 and the valve 25 to the electrolysis apparatus 20, subjected to electrolysis, and then returned to the water storage tank 51 through the valve 26 and the piping 27.

図1の電解装置1の場合と同様に、この電解処理工程にあっては、陰極23の近傍では水素が発生してアルカリ性となる。このため、陰極23の近傍で重炭酸イオンが炭酸イオンに解離し、Caイオン及びMgイオンより炭酸カルシウム、炭酸マグネシウムが生成し、これらが陰極表面に析出することからスケール化傾向が低減される。従って、貯水槽51内の水をこの電解装置に通水することにより、循環冷却水のスケール生成傾向が低下する。貯水槽51の水の代わりに、補給水をこの電解装置20で処理してから貯水槽51へ供給するようにしてもよい。   As in the case of the electrolysis apparatus 1 in FIG. 1, in this electrolytic treatment process, hydrogen is generated near the cathode 23 and becomes alkaline. For this reason, bicarbonate ions dissociate into carbonate ions in the vicinity of the cathode 23, and calcium carbonate and magnesium carbonate are generated from Ca ions and Mg ions, which are deposited on the cathode surface, thereby reducing the scaling tendency. Therefore, the scale generation tendency of the circulating cooling water is reduced by passing the water in the water storage tank 51 through the electrolyzer. Instead of the water in the water storage tank 51, makeup water may be supplied to the water storage tank 51 after being treated by the electrolysis device 20.

この電解処理を継続すると、陰極23にスケールが付着してくるので、電解処理工程を停止し、スケール除去工程を行う。このスケール除去工程にあっては、弁25,26を閉、弁33,34を開とすると共に、ポンプ30を作動させる。これにより、水槽40内の水がエゼクタ32へ供給され、該エゼクタ32から炭酸ガス気泡を巻き込んだ炭酸ガス溶解水が電解装置20内に供給される。これにより、陰極23に付着していたスケールが溶解する。   If this electrolytic treatment is continued, scale adheres to the cathode 23, so the electrolytic treatment process is stopped and the scale removal process is performed. In this scale removal step, the valves 25 and 26 are closed, the valves 33 and 34 are opened, and the pump 30 is operated. Thereby, water in the water tank 40 is supplied to the ejector 32, and carbon dioxide-dissolved water in which carbon dioxide bubbles are involved is supplied from the ejector 32 into the electrolysis apparatus 20. Thereby, the scale adhering to the cathode 23 is dissolved.

電解装置20内の液及びそれに混在する炭酸ガスの気泡は、配管35を介して水槽40に導入され、気液分離される。水はポンプ30を介して再びエゼクタ32へ供給される。水槽40内において水から離脱した炭酸ガスは、配管36を介して再度エゼクタ32へ供給される。配管35から水槽40内に流入した水に含まれていた固形物は、トラップ46に溜まり、適宜に弁47を開とすることにより排出される。水槽40内の上部の炭酸ガス圧は、コントローラ45によって所定範囲に保たれる。   The liquid in the electrolyzer 20 and bubbles of carbon dioxide mixed therein are introduced into the water tank 40 through the pipe 35 and are separated into gas and liquid. Water is again supplied to the ejector 32 via the pump 30. The carbon dioxide gas released from the water in the water tank 40 is supplied again to the ejector 32 through the pipe 36. Solid matter contained in the water flowing into the water tank 40 from the pipe 35 is collected in the trap 46 and discharged by opening the valve 47 as appropriate. The carbon dioxide pressure in the upper part of the water tank 40 is maintained within a predetermined range by the controller 45.

この図2の場合でも炭酸ガスの電解装置20への供給量は付着したスケールの1〜3倍モル量程度が好適である。   Even in the case of FIG. 2, the amount of carbon dioxide supplied to the electrolyzer 20 is preferably about 1 to 3 times the amount of the attached scale.

所定時間、このスケール除去工程を行った後、ポンプ30を停止し、弁33,34を閉とする。その後、弁25,26を開とし、電解処理工程に復帰する。   After performing this scale removal step for a predetermined time, the pump 30 is stopped and the valves 33 and 34 are closed. Thereafter, the valves 25 and 26 are opened, and the process returns to the electrolytic treatment process.

水槽40内の水は、スケール除去工程に繰り返し使用可能である。水槽40内の水が汚れてきたときには、一部又は全部を排出し、代わりに炭酸ガス溶解用水を水槽40に供給する。   The water in the water tank 40 can be used repeatedly for the scale removal process. When the water in the water tank 40 becomes dirty, a part or all of the water is discharged, and water for dissolving carbon dioxide gas is supplied to the water tank 40 instead.

この図2の実施の形態では、循環型冷却水系を循環している冷却水のMアルカリ度が120mg−CaCO/Lを超えないように電解装置20を運転することが望ましい。電解装置20でのスケール析出量は陽極22、陰極23間に通電する直流電流値によって制御することが可能である。 In the embodiment of FIG. 2, it is desirable to operate the electrolyzer 20 so that the M alkalinity of the cooling water circulating in the circulating cooling water system does not exceed 120 mg-CaCO 3 / L. The amount of scale deposition in the electrolyzer 20 can be controlled by the value of the direct current that flows between the anode 22 and the cathode 23.

なお、前記図1の電解装置を有した図3の循環型冷却水系において電解処理工程を5時間行った後、スケール除去工程を1時間行ったところ、スケール残存率0.2%にまでスケールを除去することができた。スケール除去工程での排水のpHは6.4であった。なお、電解装置1の容積は0.75Lであり、電解装置1へは配管9から炭酸ガスを12.5L/Hrにて供給した。エゼクタ12へは炭酸ガスを20L/Hrにて供給し、炭酸ガス溶解用水を100L/Hrにて供給した。   In the circulation type cooling water system shown in FIG. 3 having the electrolyzer shown in FIG. 1, the scale treatment was performed for 5 hours and then the scale removal process was performed for 1 hour. Could be removed. The pH of the waste water in the scale removal process was 6.4. The volume of the electrolysis apparatus 1 was 0.75 L, and carbon dioxide gas was supplied to the electrolysis apparatus 1 from the pipe 9 at 12.5 L / Hr. Carbon dioxide gas was supplied to the ejector 12 at 20 L / Hr, and water for dissolving carbon dioxide gas was supplied at 100 L / Hr.

これに対し、同じ電解装置において、スケール除去工程を極性を反転させて4時間行ったところ、スケール残存率は5%と高く、また電極に劣化が認められた。排水のpHは9.4であった。   On the other hand, in the same electrolysis apparatus, when the scale removal step was performed for 4 hours with the polarity reversed, the scale remaining rate was as high as 5%, and deterioration of the electrodes was observed. The pH of the waste water was 9.4.

また、同じ電解装置において、スケール除去工程を電解酸性水(pH2.5)を100L/Hrにて通水することにより行ったところ、スケール残存率は3%であり、排水pHは5.2であった。電極の劣化は認められなかった。   In the same electrolyzer, when the scale removal step was performed by passing electrolytic acid water (pH 2.5) at 100 L / Hr, the scale remaining rate was 3%, and the wastewater pH was 5.2. there were. Deterioration of the electrode was not recognized.

実施の形態に用いられる電解装置の断面図である。It is sectional drawing of the electrolysis apparatus used for embodiment. 別の実施の形態に用いられる電解装置の断面図である。It is sectional drawing of the electrolysis apparatus used for another embodiment. 循環型冷却水系の系統図である。It is a systematic diagram of a circulation type cooling water system.

符号の説明Explanation of symbols

1,20 電解装置
2,21 ケーシング
3,22 陽極
4,23 陰極
12,32 エゼクタ
40 水槽
45 コントローラ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,20 Electrolyzer 2,21 Casing 3,22 Anode 4,23 Cathode 12,32 Ejector 40 Water tank 45 Controller

Claims (15)

循環型冷却水系の循環水及び/又は補給水よりなる被処理水を、電極を有する電解装置に通水して電解して、前記電極表面にスケールを析出させる電解処理工程と、
該電解装置に二酸化炭素を供給して前記電極に析出したスケールを除去するスケール除去工程と
を有することを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。
Electrolyzing process for circulating treated water consisting of circulating water and / or make-up water in a circulating cooling water system through an electrolysis apparatus having an electrode for electrolysis, and depositing scale on the electrode surface;
And a scale removal step of removing scale deposited on the electrode by supplying carbon dioxide to the electrolysis apparatus.
請求項1において、該スケール除去工程において、炭酸ガス及び/又は炭酸ガス溶解水を該電解装置に供給することを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。   2. The circulating cooling water system electrolytic treatment method according to claim 1, wherein carbon dioxide gas and / or carbon dioxide-dissolved water is supplied to the electrolysis apparatus in the scale removing step. 請求項1又は2において、前記電解処理工程での電解処理により、前記電極から酸化剤を発生させて冷却水を殺菌することを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。   3. The circulating cooling water system electrolytic treatment method according to claim 1, wherein an oxidizing agent is generated from the electrode to sterilize the cooling water by electrolytic treatment in the electrolytic treatment step. 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記電極が多孔体よりなることを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。   4. The circulating cooling water system electrolytic treatment method according to claim 1, wherein the electrode is made of a porous body. 請求項1ないし3のいずれか1項において、前記電解装置内に複数の電極が配置され、該電極同士の間が被処理水の通水スペースとなっており、
少なくとも1つの電極は多孔体よりなり、
前記電解処理工程にあっては、該通水スペースに被処理水を通水し、
前記スケール除去工程にあっては、二酸化炭素を該多孔体よりなる電極の通水スペースと反対側から通水スペース側へ透過させることを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3, the some electrode is arrange | positioned in the said electrolysis apparatus, Between these electrodes is the water flow space of to-be-processed water,
At least one electrode comprises a porous body;
In the electrolytic treatment step, water to be treated is passed through the water flow space.
In the scale removal step, the circulating cooling water system electrolytic treatment method is characterized in that carbon dioxide is permeated from the opposite side to the water flow space of the porous electrode to the water flow space side.
請求項1ないし5のいずれか1項において、前記スケール除去工程において、電解装置内に炭酸ガスを供給することにより、電極に付着したスケールを剥離させることを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。   6. The circulating cooling water system electrolytic treatment according to claim 1, wherein in the scale removing step, the scale attached to the electrode is peeled off by supplying carbon dioxide into the electrolysis apparatus. Method. 請求項1ないし5のいずれか1項において、前記スケール除去工程において、該電解装置内に炭酸ガス又は炭酸ガス溶解水を供給することを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。   6. The circulating cooling water system electrolytic treatment method according to claim 1, wherein in the scale removing step, carbon dioxide gas or carbon dioxide-dissolved water is supplied into the electrolysis apparatus. 請求項1ないし7のいずれか1項において、前記スケール除去工程において該電解装置から流出した二酸化炭素を回収し、再度該電解装置に供給することを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。   8. The circulating cooling water system electrolytic treatment method according to claim 1, wherein carbon dioxide flowing out of the electrolyzer in the scale removing step is recovered and supplied to the electrolyzer again. 10. 請求項1ないし8のいずれか1項において、前記スケール除去工程において、前記電極に析出したスケールの1〜3倍モルの二酸化炭素を前記電解装置に供給することを特徴とする循環型冷却水系の電解処理方法。   9. The circulating cooling water system according to claim 1, wherein in the scale removing step, 1 to 3 times as much mole of carbon dioxide as the scale deposited on the electrode is supplied to the electrolyzer. Electrolytic treatment method. 電極を有する電解装置と、
該電解装置内に、循環型冷却水系の循環水又は補給水よりなる被処理水を通水する手段と、
該電解装置に二酸化炭素を供給して前記電極に析出したスケールを除去する二酸化炭素供給手段と
を備えてなる循環型冷却水系の処理装置。
An electrolysis device having an electrode;
Means for passing water to be treated comprising circulating water or makeup water in a circulating cooling water system into the electrolyzer;
A circulating cooling water processing apparatus comprising carbon dioxide supply means for supplying carbon dioxide to the electrolyzer and removing scales deposited on the electrodes.
請求項10において、該二酸化炭素供給手段は、炭酸ガス及び/又は炭酸ガス溶解水の供給手段であることを特徴とする循環型冷却水系の処理装置。   11. The processing apparatus for a circulating cooling water system according to claim 10, wherein the carbon dioxide supply means is a supply means for carbon dioxide gas and / or carbon dioxide dissolved water. 請求項10又は11において、前記電極が多孔体よりなることを特徴とする循環型冷却水系の処理装置。   12. The circulating cooling water processing apparatus according to claim 10, wherein the electrode is made of a porous body. 請求項10又は11において、電解装置内に複数の電極が配置され、該電極同士の間が被処理水の通水スペースとなっており、
少なくとも1つの電極は多孔体よりなり、
前記二酸化炭素供給手段として、該多孔体よりなる電極の通水スペースと反対側へ炭酸ガス及び/又は炭酸ガスを供給する手段を設けた
ことを特徴とする循環型冷却水系の処理装置。
In Claim 10 or 11, a plurality of electrodes are arranged in the electrolysis device, and the space between the electrodes serves as a water passage space for water to be treated.
At least one electrode comprises a porous body;
An apparatus for circulating cooling water system, characterized in that, as the carbon dioxide supply means, means for supplying carbon dioxide gas and / or carbon dioxide gas to the side opposite to the water passage space of the electrode made of the porous body is provided.
請求項10ないし13のいずれか1項において、前記二酸化炭素供給手段は炭酸ガスと水とをエゼクタで混合して前記電解装置へ供給するように構成されていることを特徴とする循環型冷却水系の処理装置。   The circulating cooling water system according to any one of claims 10 to 13, wherein the carbon dioxide supply means is configured to mix carbon dioxide gas and water with an ejector and to supply the mixture to the electrolyzer. Processing equipment. 請求項10ないし14のいずれか1項において、前記電解装置から流出する二酸化炭素を回収して再度電解装置に供給する手段を備えたことを特徴とする循環型冷却水系の処理装置。   15. The processing apparatus of the circulating type cooling water system according to any one of claims 10 to 14, further comprising means for recovering carbon dioxide flowing out from the electrolyzer and supplying it again to the electrolyzer.
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