JP2007260492A - Electrolyzing method of water - Google Patents

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Hideyuki Komori
英之 小森
Takashi Iyasu
隆志 居安
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To quickly recover chlorine generation function of an electrolyzing apparatus for preventing slime trouble or the like. <P>SOLUTION: The electrolyzing apparatus 32 for chlorine generation is connected to a cooling tower 1 via a pipe 31. The electrolyzing apparatus 32 generates chlorine with a first electrode serving as an anode, and a second electrode as a cathode. When lowering of the chlorine generation function is detected by an ORP or the like, polarity inversion is performed for 5 sec. to 10 min. The first electrode is preferably formed by attaching a noble metal like platinum on the surface of a titanium plate by plating or the like. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、冷却水系などスライム発生が問題となる水系一般においてスライム発生防止等のために水を電解処理する方法に係り、特に電解工程と転極工程とを交互に行うようにした水の電解処理方法に関する。   The present invention relates to a method of electrolytically treating water in order to prevent slime generation in a water system in which slime generation is a problem, such as a cooling water system, and in particular, electrolysis of water in which an electrolysis process and a reversal process are performed alternately. It relates to the processing method.

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.

循環型冷却水系では、補給水成分に有機成分やリンなどの栄養素が含まれている場合や、外部環境によっては冷却塔に栄養成分が混入してくる場合がある。冷却水の水温は30℃前後とスライムやカビが繁殖しやすい環境にあり、スライム処理を行わなければ熱交換器へのスライム付着による熱交換孔率の低下、通水抵抗の増加、または微生物腐食といった各種運転障害を引き起こすことになる。   In the circulation type cooling water system, there are cases where nutrient components such as organic components and phosphorus are included in the makeup water component, and depending on the external environment, nutrient components may be mixed into the cooling tower. Cooling water temperature is around 30 ° C and is in an environment where slime and mold are easy to propagate. If slime treatment is not performed, heat exchange porosity decreases due to slime adhesion to the heat exchanger, water resistance increases, or microbial corrosion Cause various driving problems.

そこで、系内にスライム障害を起こさないように運転するには、殺菌剤を添加して適正な濃度で維持管理する必要がある。殺菌剤には、次亜塩素酸ナトリウムなどの塩素系殺菌剤や有機系の殺菌剤が広く用いられている。冷却水中のスライム防止には定量ポンプを用いて、常に微生物が生育しない殺菌剤濃度に管理することが大切である。しかし、これらの殺菌剤は原液濃度では皮膚刺激性や毒性を有する場合があり、薬剤を取り扱う上で作業者の安全性の問題がある。   Therefore, to operate so as not to cause slime damage in the system, it is necessary to add a bactericidal agent and maintain it at an appropriate concentration. As the disinfectant, a chlorine disinfectant such as sodium hypochlorite and an organic disinfectant are widely used. In order to prevent slime in cooling water, it is important to use a metering pump to control the concentration of the disinfectant so that microorganisms do not always grow. However, these disinfectants may have skin irritation and toxicity at the concentration of the stock solution, and there is a problem of worker safety in handling the chemicals.

また近年、殺菌剤が環境中に排出後の水生生物などへの環境影響を考え、薬剤を使わない殺菌処理が求められている。   In recent years, in view of the environmental impact on aquatic organisms after being discharged into the environment, a sterilization treatment that does not use chemicals is required.

これに対し、冷却水中に含まれる塩化物イオンを電解酸化により次亜塩素酸などの塩素系酸化剤に変換し、この塩素系酸化剤を冷却水中に残存させる方法が知られている。(下記特許文献1,2)。   On the other hand, a method is known in which chloride ions contained in cooling water are converted into a chlorine-based oxidizing agent such as hypochlorous acid by electrolytic oxidation, and this chlorine-based oxidizing agent remains in the cooling water. (Patent Documents 1 and 2 below).

即ち、冷却水系の補給水として用いられる水道水や工業用水には、通常数mg−Cl/L〜数10mg−Cl/L程度の塩化物イオンが含まれていることから、循環冷却水系の冷却水には、6〜8倍の高濃縮運転で、この補給水中の塩化物イオンが濃縮されている。このため、この冷却水を電解処理することにより、冷却水中の塩化物イオンからスライム防止効果のある残留塩素(遊離塩素)を発生させることができる。この残留塩素を含む電解処理水を冷却水系に戻すことにより、スライム障害を防止することができる。 That is, the tap water or industrial water used as make-up water for the cooling water system, usually several mg-Cl - / L~ number 10mg-Cl - / L about chlorides since the ions are contained, circulating cooling water system In this cooling water, chloride ions in this makeup water are concentrated by a 6-8 times high concentration operation. For this reason, by subjecting this cooling water to electrolytic treatment, residual chlorine (free chlorine) having a slime prevention effect can be generated from chloride ions in the cooling water. By returning the electrolytically treated water containing residual chlorine to the cooling water system, slime failure can be prevented.

この塩素系酸化剤を発生させるための電解処理装置では、陽極と陰極との間に外部電源を用いて直流電圧を印加すると共に、両極間に冷却水を通水する。これにより、陽極の表面において冷却水中の塩化物イオンが酸化され、次亜塩素酸などの強い酸化力を有する残留塩素が生成する。生成した残留塩素は、スライムの原因となる微生物を殺菌し、あるいは増殖を抑制するので、循環冷却水系のスライム発生を効果的に防止することができる。   In this electrolytic treatment apparatus for generating a chlorinated oxidant, a DC voltage is applied between an anode and a cathode using an external power source, and cooling water is passed between both electrodes. As a result, chloride ions in the cooling water are oxidized on the surface of the anode, and residual chlorine having strong oxidizing power such as hypochlorous acid is generated. The generated residual chlorine sterilizes microorganisms that cause slime, or suppresses growth, so that generation of slime in the circulating cooling water system can be effectively prevented.

上記の電解処理を行っていると、カソードに炭酸カルシウムなどのスケールが次第に付着してくる。下記特許文献1の第0006段落には、定期的又は随意的に電極の印加電圧を反転させる転極工程を行い、この転極工程の間に付着したスケールを除去することが記載されている。   When the above electrolytic treatment is performed, scales such as calcium carbonate gradually adhere to the cathode. In paragraph 0006 of Patent Document 1 described below, it is described that a polarity reversal process in which an applied voltage of an electrode is reversed periodically or arbitrarily is performed, and a scale attached during the polarity reversal process is removed.

なお、特許文献1の第0006段落には、電極の構成材について、陽極としては、例えば、チタンなどの耐食性の材料に白金、イリジウムなどの白金系元素の単体または/およびその酸化物を被覆した次亜塩素酸の生成効率が良好な材質を好適に用いることができ、陰極としては、ステンレス鋼、アルミニウム、銀などを用いることができると記載されている。
特開2001−62457号 特開2003−269889号
In paragraph 0006 of Patent Document 1, as an electrode component, as an anode, for example, a corrosion-resistant material such as titanium is coated with a single element of platinum-based element such as platinum or iridium or / and its oxide. It is described that a material having good hypochlorous acid production efficiency can be suitably used, and stainless steel, aluminum, silver or the like can be used as the cathode.
JP 2001-62457 A JP 2003-269889

少なくとも表面が貴金属よりなるアノード(陽極)を備えた電解装置に被処理水を通水して電解処理を行うと、塩素発生能が経時的に次第に低下する。これは、主として、アノードの表面に極く薄い酸化被膜が形成され、塩化物イオンの酸化電位が次第に上昇することに起因する。塩化物イオン濃度の低い淡水系で用いる場合は、塩化物イオンの輸率(全電気伝導度における塩化物イオンの割合)が低くなり、次亜塩素酸発生の効率は非常に悪くなる。この低い発生効率がゆえ、アノードでの反応は酸素発生がほとんどを占める。塩素発生電極に広く使っている電極表面に極薄い酸化被膜ができ、塩素発生能が経時的に劣化していく。従来のスケール除去目的の極性転換によって酸化被膜を還元除去できるが、極性転換の繰り返しを行うと次第に電極表面に炭酸カルシウムなどのスケールが付着して有効電極面積を低下させ結果的には塩素発生効率の低下につながる。本発明は、電解時の塩素発生能を速やかに回復させることができる水の電解処理方法を提供することを目的とする。   When the water to be treated is passed through an electrolysis apparatus having an anode (anode) having at least a surface made of a noble metal, the chlorine generating ability gradually decreases with time. This is mainly due to the fact that an extremely thin oxide film is formed on the surface of the anode and the oxidation potential of chloride ions gradually increases. When used in a fresh water system having a low chloride ion concentration, the transport number of chloride ions (the ratio of chloride ions in the total electrical conductivity) becomes low, and the efficiency of hypochlorous acid generation becomes very poor. Because of this low generation efficiency, the reaction at the anode is mostly oxygen generation. An extremely thin oxide film is formed on the electrode surface widely used for the chlorine generating electrode, and the chlorine generating ability deteriorates with time. Oxide film can be reduced and removed by polarity conversion for the purpose of conventional scale removal, but repeated polarity conversion gradually deposits scales such as calcium carbonate on the electrode surface, reducing the effective electrode area, resulting in chlorine generation efficiency. Leading to a decline. An object of the present invention is to provide a water electrolytic treatment method capable of quickly recovering the chlorine generating ability during electrolysis.

請求項1の水の電解処理方法は、少なくとも表面が貴金属よりなる第1の電極及び第2の電極を少なくとも一対有する電解装置に塩化物イオンを含む被処理水を通水すると共に、第1の電極がアノードとなり第2の電極がカソードとなるように通電し、電解することによって塩素を発生させる塩素発生工程と、前記第1の電極と第2の電極に対する電圧印加を反転させて電解を行う転極工程とを有し、塩素発生工程と転極工程とを交互に繰り返す電解処理方法であって、転極工程の時間が、5秒〜10分であることを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of water according to claim 1 is characterized in that water to be treated containing chloride ions is passed through an electrolysis apparatus having at least a pair of a first electrode and a second electrode whose surfaces are made of a noble metal. Electrolysis is performed by applying a current so that the electrode becomes an anode and the second electrode becomes a cathode, and generating chlorine by electrolysis, and reversing the voltage application to the first electrode and the second electrode. The electrolytic treatment method includes a reversal step, and alternately repeats the chlorine generation step and the reversal step, and the time of the reversal step is 5 seconds to 10 minutes.

請求項2の水の電解処理方法は、請求項1において、転極工程時の電位が、0.2V(VS SHE。SHEは標準水素電極である。)よりも負の電位であることを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of water according to claim 2 is characterized in that, in claim 1, the electric potential in the inversion step is a negative electric potential more than 0.2 V (VS SHE, where SHE is a standard hydrogen electrode). It is what.

請求項3の水の電解処理方法は、請求項1又は2において、被処理水の塩化物イオン濃度が20〜25000mg/Lであることを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of water according to claim 3 is characterized in that, in claim 1 or 2, the chloride ion concentration of the water to be treated is 20 to 25000 mg / L.

請求項4の水の電解処理方法は、請求項1ないし3のいずれか1項において、被処理水のランジェリア指数が0〜3.0であ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 a water electrolytic treatment method according to any one of the first to third aspects, wherein the Langeria index of water to be treated is 0 to 3.0.

請求項5の水の電解処理方法は、請求項1ないし4のいずれか1項において、塩素発生工程において塩素発生速度が初期値の90%以下まで低下したときに、転極工程に移行することを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of water according to claim 5 is that in any one of claims 1 to 4, when the chlorine generation rate is reduced to 90% or less of the initial value in the chlorine generation step, the process proceeds to the inversion step. It is characterized by.

請求項6の水の電解処理方法は、請求項5において、塩素発生速度の低下を、電解装置の流入水と流出水について酸化還元電位(ORP)又は残留塩素濃度を測定することによって検知することを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of water according to claim 6 is the method according to claim 5, wherein the decrease in the chlorine generation rate is detected by measuring the oxidation-reduction potential (ORP) or residual chlorine concentration in the influent and effluent of the electrolyzer. It is characterized by.

請求項7の水の電解処理方法は、請求項1ないし6のいずれか1項において、前記第2の電極が鏡面仕上げされたものであることを特徴とするものである。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method for electrolytic treatment of water according to any one of the first to sixth aspects, wherein the second electrode is mirror-finished.

請求項8の水の電解処理方法は、請求項1ないし7のいずれか1項において、前記第2の電極が30〜97%の空隙率を有した多孔質体よりなることを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of water according to claim 8 is characterized in that, in any one of claims 1 to 7, the second electrode is made of a porous body having a porosity of 30 to 97%. It is.

請求項9の水の電解処理方法は、請求項1ないし8のいずれか1項において、定期的に第2の電極に付着したスケールを洗浄もしくは除去する洗浄工程を有することを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of water according to claim 9 is characterized in that, in any one of claims 1 to 8, the method includes a cleaning step of periodically cleaning or removing the scale attached to the second electrode. is there.

請求項10の水の電解処理方法は、請求項1ないし9のいずれか1項において、被処理水がスケール防止剤を含有するものであることを特徴とするものである。   The method for electrolytic treatment of water according to claim 10 is characterized in that, in any one of claims 1 to 9, the water to be treated contains a scale inhibitor.

少なくとも表面が白金、イリジウムなどの貴金属よりなるアノードとして第1の電極を備えた電解装置に被処理水を通水して電解処理を行うと、上記の通り、アノード表面に薄い酸化被膜が形成され、塩素発生能が次第に低下してくる。本発明では、間欠的に転極を行うことにより、この酸化被膜を還元して除去し、第1の電極の塩素発生能を回復させる。なお、転極工程の時間が過度に長いと、酸化被膜が除去された第1の電極にスケールが付着し始めるので、転極工程の時間は、第1の電極にスケールが付着し始めない範囲すなわち10分以内とする。   When electrolytic treatment is performed by passing water to be treated through an electrolysis apparatus having a first electrode as an anode made of a noble metal such as platinum or iridium, a thin oxide film is formed on the anode surface as described above. Chlorine generation capacity gradually decreases. In the present invention, the oxide film is reduced and removed by performing inversion intermittently, and the chlorine generating ability of the first electrode is recovered. In addition, since the scale begins to adhere to the first electrode from which the oxide film has been removed if the time of the reversal process is excessively long, the time of the reversal process is a range in which the scale does not begin to adhere to the first electrode. That is, within 10 minutes.

また、この第2の電極は、転極工程ではアノードとなっており、転極工程において陽極酸化現象により腐食するおそれがあるが、本発明では、転極時間を10分以内という極短時間としているので第2の電極は腐食しないという効果も奏する。   In addition, the second electrode serves as an anode in the inversion step, and may corrode due to an anodization phenomenon in the inversion step. However, in the present invention, the inversion time is set to an extremely short time of 10 minutes or less. Therefore, the second electrode also has an effect that it does not corrode.

本発明では、この白金等の貴金属表面の酸化被膜が還元除去されるプロセスにあっては、貴金属表面に水素が吸着することにより酸化被膜が還元される。従って、本発明では、転極工程での第1の電極の電位をSHE(標準水素電極の電極電位)に対し0.2Vよりも負の電位とし、好ましくは第1の電極のSHEに対する電位を水素発生電位以上とする。   In the present invention, in the process of reducing and removing the oxide film on the surface of the noble metal such as platinum, the oxide film is reduced by adsorption of hydrogen on the surface of the noble metal. Therefore, in the present invention, the potential of the first electrode in the inversion step is set to a negative potential of more than 0.2 V with respect to SHE (electrode potential of the standard hydrogen electrode), and preferably the potential of the first electrode with respect to SHE is set to be lower. Set the hydrogen generation potential or higher.

以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は本発明方法の実施の形態を示す開放循環冷却水系の系統図である。   FIG. 1 is a system diagram of an open circulating cooling water system showing an embodiment of the method of the present invention.

この開放循環冷却水系では、冷却塔1から、ポンプPを有する循環配管2により冷却水が熱交換器3に送給され、戻り水が配管4より冷却塔1に戻される。5は補給水の導入配管、6はブロー配管である。 In this open circulation cooling water system, the cooling water is supplied from the cooling tower 1 to the heat exchanger 3 through the circulation pipe 2 having the pump P 1 , and the return water is returned to the cooling tower 1 through the pipe 4. 5 is a supply water introduction pipe, and 6 is a blow pipe.

冷却塔1には、冷却水の電気伝導率を検知する電気伝導率計20が設けられており、この電気伝導率計20の検出値が濃縮管理装置21に入力され、濃縮管理装置21は、電気伝導率が規定範囲内に納まるように補給水配管5のバルブ5aを制御する。特願2005−338995のように、ブロー配管はオーバーフロー形式です。   The cooling tower 1 is provided with an electric conductivity meter 20 for detecting the electric conductivity of the cooling water, and the detected value of the electric conductivity meter 20 is input to the concentration management device 21, The valve 5a of the makeup water pipe 5 is controlled so that the electric conductivity falls within the specified range. As shown in Japanese Patent Application No. 2005-338995, the blow piping is overflow type.

また、この冷却塔1内の水は、ポンプPを有する配管31、電解処理装置32を介して循環される。電解処理装置32は、電解槽内に第1及び第2の電極を対面配置し、この電極間に電圧を印加して水中の塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させるものである。 In addition, the water in the cooling tower 1 is circulated through the pipe 31 having the pump P 2 and the electrolytic treatment apparatus 32. The electrolytic treatment apparatus 32 has a first electrode and a second electrode facing each other in an electrolytic cell, and a voltage is applied between the electrodes to generate a chlorine-based oxidant from chloride ions in water.

冷却塔1には、冷却水のORP(酸化還元電位)を計測するためのORP計30が設けられており、電解処理装置32は、このORP計30の検出ORPが所定範囲内となるように電極間の印加電圧を制御する。   The cooling tower 1 is provided with an ORP meter 30 for measuring the ORP (oxidation-reduction potential) of the cooling water, and the electrolytic treatment apparatus 32 is configured so that the detected ORP of the ORP meter 30 falls within a predetermined range. The applied voltage between the electrodes is controlled.

電解処理装置32には、電解電圧を測定するための電圧測定システムが設けられている。電解処理装置32の電極にスケールやスライムが付着すると、所定電流を流すために電極間に印加する電圧が上昇するので、この印加電圧を測定することにより電解処理装置32の状況を監視することができる。   The electrolytic treatment apparatus 32 is provided with a voltage measurement system for measuring the electrolytic voltage. When scale or slime adheres to the electrodes of the electrolytic treatment apparatus 32, the voltage applied between the electrodes increases in order to pass a predetermined current. Therefore, the state of the electrolytic treatment apparatus 32 can be monitored by measuring the applied voltage. it can.

電解処理装置32は、ケーシング内に第1の電極と第2の電極とを2〜20mm程度の間隔をあけて平行に対面配置したものである。各第1の電極及び第2の電極の枚数は任意である。   The electrolytic processing apparatus 32 is a casing in which a first electrode and a second electrode are arranged facing each other in parallel at an interval of about 2 to 20 mm. The number of each first electrode and second electrode is arbitrary.

塩素発生工程でアノードとなる第1の電極は、好ましくは白金、イリジウムを主体とした触媒をチタン板にメッキ、もしくは焼き付けたものである。   The first electrode that becomes the anode in the chlorine generation step is preferably a plate in which a catalyst mainly composed of platinum and iridium is plated or baked on a titanium plate.

本発明では、第2の電極を鏡面仕上げしておくことにより、第2の電極表面へのスケール付着を抑制することができるので、好ましい。スケールの付着は、キンクと称される活性点への付着が発端となるので、電極表面を鏡面とし、実質的にキンクを無くすことにより、スケール付着が抑制される。   In the present invention, it is preferable to mirror-finish the second electrode because scale adhesion to the surface of the second electrode can be suppressed. Since the scale adheres to an active point called a kink, the scale adherence is suppressed by making the electrode surface a mirror surface and substantially eliminating the kink.

塩素発生工程でカソードとなる第2の電極の材質は、任意であるが、この第2の電極は転極工程においてアノードとなるので、耐食性を有することが好ましく、特にオーステナイト系のステンレス鋼が好ましい。   The material of the second electrode that becomes the cathode in the chlorine generation step is arbitrary, but since the second electrode becomes the anode in the inversion step, it is preferable to have corrosion resistance, and in particular, austenitic stainless steel is preferable. .

なお、この第2の電極を空隙率が30%以上の多孔質体としてもよい。塩素発生工程においてカソードとなる第2の電極には、塩素発生工程においてスケールが付着するが、第2の電極が空隙率30%以上の多孔質体であると、表面積が大きいのでスケールが付着しても、有効電極面積の低下による電流密度の上昇が緩慢となる。このためカソードへのスケール付着に起因した電圧上昇トラブルの発生が抑制される。   Note that the second electrode may be a porous body having a porosity of 30% or more. The scale adheres to the second electrode, which becomes the cathode in the chlorine generation process, in the chlorine generation process. However, if the second electrode is a porous body having a porosity of 30% or more, the scale adheres because the surface area is large. However, the increase in current density due to the decrease in effective electrode area is slow. For this reason, the occurrence of a voltage rise trouble due to scale adhesion to the cathode is suppressed.

なお、第2の電極の空隙率が97%よりも高くなると、第2の電極の強度が低くなるので、第2の電極の空隙率は30〜97%であることが好ましい。より好ましくは60〜95%さらに好ましくは80〜90%である。   In addition, since the intensity | strength of a 2nd electrode will become low when the porosity of a 2nd electrode becomes higher than 97%, it is preferable that the porosity of a 2nd electrode is 30 to 97%. More preferably, it is 60-95%, More preferably, it is 80-90%.

塩素発生工程では、第1の電極をアノード(陽極)とし第2の電極をカソード(陰極)として通水する。これにより、アノードの表面で塩化物イオンが酸化され、残留塩素(遊離塩素)が発生する。この塩素発生工程での第1の電極と第2の電極との間のスペースにおける流速(線速)は0.01〜0.1m/sec程度が好適である。塩素発生工程での電流密度は0.5〜2.0A/dmが好適である。 In the chlorine generation step, water is passed through the first electrode as an anode (anode) and the second electrode as a cathode (cathode). As a result, chloride ions are oxidized on the surface of the anode and residual chlorine (free chlorine) is generated. The flow velocity (linear velocity) in the space between the first electrode and the second electrode in this chlorine generation step is preferably about 0.01 to 0.1 m / sec. Current density at the chlorine generating step is suitably 0.5~2.0A / dm 2.

この塩素発生工程を行うと、アノード表面に次第に酸化被膜が生じ、塩素発生のための印加電圧が高くなり、塩素発生能が低下してくる。そこで、間欠的に転極し、第1の電極をカソードとし、第2の電極をアノードとするように通電する。   When this chlorine generating step is performed, an oxide film is gradually formed on the anode surface, the applied voltage for generating chlorine increases, and the chlorine generating ability decreases. Therefore, the electrodes are intermittently reversed and energized so that the first electrode is a cathode and the second electrode is an anode.

なお、上記のように貴金属をチタン板の表面に設けてある第1の電極は、転極するたびに微かずつ劣化(例えば、白金など表面貴金属の剥離)が生じるので、転極はなるべく低頻度とする。即ち、1回の塩素発生工程の時間を長くとるのが好ましい。具体的には、1回の塩素発生工程は30〜120分、特に60〜90分程度が好ましい。転極工程は、5秒以上、特に15秒以上行えば、塩素発生能はほぼ十分に回復する。   Since the first electrode having the noble metal provided on the surface of the titanium plate as described above undergoes slight degradation (for example, peeling of the surface noble metal such as platinum) every time the polarity is reversed, the polarity inversion is as low as possible. And That is, it is preferable to take a long time for one chlorine generation step. Specifically, one chlorine generation step is preferably 30 to 120 minutes, particularly preferably about 60 to 90 minutes. If the inversion step is performed for 5 seconds or more, particularly 15 seconds or more, the chlorine generating ability is almost fully recovered.

転極工程は塩素発生工程の1/10以下で足りる。転極工程の時間を過度に長くすると、転極工程でアノードとなっている第2の電極が腐食してくるので、1回の転極工程は10分以下、特に5分以下とするのが好ましい。また、この転極工程の間ではカソードとなっている第1の電極の表面にスケールが付着するおそれがあるので、この意味でも転極工程は短い方が良い。本発明では、転極工程の間に第1の電極にスケールが付着開始する前に転極工程を終了するのが好ましい。   The reversal process is less than 1/10 of the chlorine generation process. If the time for the inversion step is excessively long, the second electrode serving as the anode in the inversion step will corrode, and therefore the one inversion step should be 10 minutes or less, particularly 5 minutes or less. preferable. In addition, since the scale may adhere to the surface of the first electrode serving as the cathode during this reversal process, the shorter reversal process is better in this sense. In the present invention, it is preferable to end the inversion step before the scale starts to adhere to the first electrode during the inversion step.

なお、一般に、陽極と陰極との間の通水スペース内の陰極の近傍では、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付着する。   In general, hydrogen is generated and becomes alkaline in the vicinity of the cathode in the water passing space between the anode and the cathode. For this reason, bicarbonate ions dissociate into carbonate ions in the vicinity of the cathode, and calcium carbonate and magnesium carbonate are generated from Ca ions and Mg ions, and these adhere to the electrode surface as a scale.

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。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0〜3.0特に0.5〜1.0程度の値となるように管理し、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。   The Langerian index (hereinafter referred to as LSI), which is an index for measuring the corrosion / scale tendency of a solution, shows a tendency of scale precipitation as the value becomes positive, and a tendency toward corrosion as the value becomes negative. Also not shown. By removing both the hardness component and bicarbonate ion and lowering the pH, the LSI is managed so as to have a value of about 0 to 3.0, particularly about 0.5 to 1.0, and a concentration close to supersaturation at which scale does not precipitate. By leaving the scale component at, it is possible to reduce the corrosion rate of the piping in the system and the heat exchanger.

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にすることが好ましい。 The calcium hardness in the circulating water is preferably operated at 80 to 120 mg CaCO 3 / L which does not cause the scale to deposit on the heat exchange section of the cooling water system, the piping, the filler of the cooling tower, and the M alkalinity is 80 to 120 mg CaCO 3 / L. L is preferable.

被処理水の塩化物イオン濃度は20〜25000mg/L程度であることが好ましい。   It is preferable that the chloride ion concentration of to-be-processed water is about 20-25000 mg / L.

転極工程での印加電圧はSHE(標準水素電極の電極電位)に対し0.2Vよりも負の方向であることが好ましい。なお、この印加電圧が高すぎると第2の電極が腐食するおそれがあるので、転極工程の還元電圧は0〜0.2V(VS SHE)とするのが好ましい。なお、この印加電圧を0V(VS SHE)程度とした場合、転極工程を5分以下とするのが好ましい。   The applied voltage in the inversion step is preferably more negative than 0.2 V with respect to SHE (electrode potential of the standard hydrogen electrode). In addition, since there exists a possibility that a 2nd electrode may corrode when this applied voltage is too high, it is preferable that the reduction voltage of a reversal process shall be 0-0.2V (VS SHE). In addition, when this applied voltage is about 0 V (VS SHE), it is preferable that the inversion step is 5 minutes or less.

上記の塩素発生工程あるいは転極工程を行っている間に電極にスケールが付着した場合は、電極にジェット水流を吹き付けたり、スクレーパで掻き取ったり、あるいは酸洗浄したりすることによりスケールを除去する。   If the scale adheres to the electrode during the above chlorine generation or reversal process, remove the scale by spraying a jet water stream on the electrode, scraping it off with a scraper, or washing with an acid. .

なお、電解装置の流入水にスケール防止剤が含有されていると電極へのスケール付着が抑制される。   In addition, when the scale inhibitor is contained in the inflow water of the electrolyzer, scale adhesion to the electrode is suppressed.

スケールが除去できない程度に付着してしまった場合は、電極を交換すればよい。   If the scale adheres to such an extent that it cannot be removed, the electrode may be replaced.

上記の転極を行うタイミングについては、電解装置による塩素発生量を監視し、この塩素発生量が設定以下となってきたときに塩素発生工程から転極工程に切り替えるのが好ましい。電解装置による塩素発生量を監視するには、電解装置に流入する流入水と電解装置から流出する流出水の酸化還元電位(ORP)又は残留塩素濃度、特にORPを測定するのが好ましい。このORP等から検知される塩素発生能が初期値の90%以下の特定の値(例えば、25〜80%の範囲から選定される。)を下回るようになったときには、塩素発生工程から転極工程に切り替える。   About the timing which performs said inversion, it is preferable to monitor the chlorine generation amount by an electrolyzer, and to switch from a chlorine generation process to a inversion process when this chlorine generation amount becomes below setting. In order to monitor the amount of chlorine generated by the electrolyzer, it is preferable to measure the redox potential (ORP) or residual chlorine concentration, particularly ORP, of the inflow water flowing into the electrolyzer and the effluent water flowing out of the electrolyzer. When the chlorine generation capacity detected from the ORP or the like falls below a specific value of 90% or less of the initial value (for example, selected from the range of 25 to 80%), the chlorine generation process is switched to the reversal. Switch to the process.

以下、実施例及び比較例について説明する。なお、この実施例と比較例の条件は次の通りである。
定電流:電流密度1.6A/dm
電極面積0.5dm
LV:0.03m/sec
水温30℃
電極間距離10mm
電気伝導率120mS/m
塩化物イオン濃度:180mg/L
Hereinafter, examples and comparative examples will be described. The conditions of this example and the comparative example are as follows.
Constant current: current density 1.6 A / dm 2
Electrode area 0.5 dm 2
LV: 0.03m / sec
Water temperature 30 ° C
10mm distance between electrodes
Electrical conductivity 120mS / m
Chloride ion concentration: 180mg / L

実施例1では、アノードをPt−Ir被覆チタン電極、カソードをポーラスSUS電極とし、60分の電解工程と30秒の転極工程とを交互に繰り返す運転を行った。   In Example 1, the anode was a Pt—Ir-coated titanium electrode, the cathode was a porous SUS electrode, and an operation of alternately repeating an electrolysis process of 60 minutes and a reversal process of 30 seconds was performed.

比較例1では、アノード及びカソードともPt−Ir被覆チタン電極とし、60分の電解工程と60分の転極工程とを交互に繰り返す運転を行った。   In Comparative Example 1, both the anode and the cathode were made of Pt—Ir-coated titanium electrodes, and an operation of alternately repeating the electrolysis process for 60 minutes and the inversion process for 60 minutes was performed.

結果を図2に示す。
図2の通り、実施例1では270hr後も性能を維持している。
The results are shown in FIG.
As shown in FIG. 2, in Example 1, the performance is maintained even after 270 hours.

これに対し、比較例1では、電解初期は塩素発生能の回復が実施例1を上回るが、転極時間が長い(60分)ので、長時間の運転と共に陽極にスケールが付着して塩素発生能が低下する。本発明では転極時間(30秒)が短いので上記問題はない。   On the other hand, in Comparative Example 1, the recovery of chlorine generation ability at the initial stage of electrolysis exceeds that of Example 1, but the reversal time is long (60 minutes). The performance drops. In the present invention, since the inversion time (30 seconds) is short, the above problem does not occur.

実施の形態に係る電解処理方法が適用された冷却水系の系統図である。It is a systematic diagram of a cooling water system to which the electrolytic treatment method according to the embodiment is applied. 実施例及び比較例の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of an Example and a comparative example.

符号の説明Explanation of symbols

1 冷却塔
3 熱交換器
7 金属イオン発生装置
20 電気伝導度計
21 濃縮管理装置
30 ORP計
32 電解処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Cooling tower 3 Heat exchanger 7 Metal ion generator 20 Electrical conductivity meter 21 Concentration management device 30 ORP meter 32 Electrolytic processing device

Claims (10)

少なくとも表面が貴金属よりなる第1の電極及び第2の電極を少なくとも一対有する電解装置に塩化物イオンを含む被処理水を通水すると共に、第1の電極がアノードとなり第2の電極がカソードとなるように通電し、電解することによって塩素を発生させる塩素発生工程と、
前記第1の電極と第2の電極に対する電圧印加を反転させて電解を行う転極工程とを有し、
塩素発生工程と転極工程とを交互に繰り返す電解処理方法であって、
転極工程の時間が、5秒〜10分であることを特徴とする水の電解処理方法。
Water to be treated containing chloride ions is passed through an electrolysis apparatus having at least a pair of a first electrode and a second electrode whose surfaces are made of a noble metal, and the first electrode serves as an anode and the second electrode serves as a cathode. A chlorine generating step for generating chlorine by energizing and electrolyzing,
A reversing step of performing electrolysis by reversing the voltage application to the first electrode and the second electrode,
An electrolytic treatment method that alternately repeats a chlorine generation step and a reversal step,
The method for electrolytic treatment of water, wherein the time of the reversal step is 5 seconds to 10 minutes.
請求項1において、転極工程時の電位が、0.2V(VS SHE。SHEは標準水素電極である。)よりも負の電位であることを特徴とする水の電解処理方法。   2. The method for electrolytic treatment of water according to claim 1, wherein the potential at the inversion step is more negative than 0.2 V (VS SHE; SHE is a standard hydrogen electrode). 請求項1又は2において、被処理水の塩化物イオン濃度が20〜25000mg/Lであることを特徴とする水の電解処理方法。   3. The method for electrolytic treatment of water according to claim 1, wherein a chloride ion concentration of the water to be treated is 20 to 25000 mg / L. 請求項1ないし3のいずれか1項において、被処理水のランジェリア指数が0〜3.0であることを特徴とする水の電解処理方法。   4. The method for electrolytic treatment of water according to any one of claims 1 to 3, wherein the Langerian index of water to be treated is 0 to 3.0. 請求項1ないし4のいずれか1項において、塩素発生工程において塩素発生速度が初期値の90%以下まで低下したときに、転極工程に移行することを特徴とする水の電解処理方法。   5. The method for electrolytic treatment of water according to claim 1, wherein when the chlorine generation rate is reduced to 90% or less of the initial value in the chlorine generation step, the process proceeds to a reversal step. 請求項5において、塩素発生速度の低下を、電解装置の流入水と流出水について酸化還元電位(ORP)又は残留塩素濃度を測定することによって検知することを特徴とする水の電解処理方法。   6. The method for electrolytic treatment of water according to claim 5, wherein a decrease in the chlorine generation rate is detected by measuring an oxidation-reduction potential (ORP) or residual chlorine concentration in the influent and effluent of the electrolyzer. 請求項1ないし6のいずれか1項において、前記第2の電極が鏡面仕上げされたものであることを特徴とする水の電解処理方法。   7. The water electrolysis method according to claim 1, wherein the second electrode is mirror-finished. 請求項1ないし7のいずれか1項において、前記第2の電極が30〜97%の空隙率を有した多孔質体よりなることを特徴とする水の電解処理方法。   8. The method for electrolytic treatment of water according to claim 1, wherein the second electrode is made of a porous body having a porosity of 30 to 97%. 請求項1ないし8のいずれか1項において、定期的に第2の電極に付着したスケールを洗浄もしくは除去する洗浄工程を有することを特徴とする水の電解処理方法。   9. The method for electrolytic treatment of water according to claim 1, further comprising a cleaning step of periodically cleaning or removing the scale attached to the second electrode. 請求項1ないし9のいずれか1項において、被処理水がスケール防止剤を含有するものであることを特徴とする水の電解処理方法。   The method for electrolytic treatment of water according to any one of claims 1 to 9, wherein the water to be treated contains a scale inhibitor.
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