JP2008246471A - Treatment method of circulation type cooling water - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主に、水冷式空調設備に使用される循環式冷却用水の処理に適用するもので、詳しくは水中の菌類及びまたは藻類の繁殖を抑止する手段に係り、排水及び大気汚染の原因となる薬剤投入に代わる技術に関するものである。 The present invention is mainly applied to the treatment of circulating cooling water used in water-cooled air conditioning equipment, and more particularly relates to means for inhibiting the growth of fungi and / or algae in the water, causing drainage and air pollution. It relates to a technology that replaces the drug input.
一般例に係る代表的な冷却用水の循環系統を示すと、図10で示すように、まず、冷却塔1の下部側から送り配管2より排出された水は循環ポンプ3で加圧され、空調機に付属した熱交換器4に輸送される。熱交換器4で温められ、高温となった冷却用水は戻り配管5より冷却塔1の上部側に戻り、空気と接触する。ここで、水の一部を蒸発させ、その蒸発潜熱により冷却用水の水温を低下せしめ、再び冷却に使用される。冷却用水系の補給水としては、一般に市水、工業用水、地下水などが使用される。
A typical cooling water circulation system according to a general example is shown in FIG. 10. First, water discharged from the
このような冷却用水系では、一部は蒸発で失われるが、水資源の不足や有効利用の観点から、冷却用水の使用量節減のために大部分は循環利用される。この冷却用水の高度利用のため、塩類等が濃縮し、水質を悪化させ、菌類や藻類が繁殖しやすくなる。また、それらの菌類や藻類、微生物と空気中のごみが一緒になることで、スライムと呼ばれる粘状物質を生成しやすい環境となる。 In such a cooling water system, a part is lost due to evaporation, but from the viewpoint of lack of water resources and effective use, most of the water is circulated to reduce the amount of cooling water used. Due to the advanced use of this cooling water, salts and the like are concentrated, the water quality is deteriorated, and fungi and algae are easily propagated. Moreover, when these fungi, algae, and microorganisms are combined with dust in the air, it becomes an environment in which a viscous substance called slime is easily generated.
このようにスライムが発生し、冷却塔1および循環管路に付着した場合には、熱交換率の低下を招くだけではなく、管が閉塞し通水の悪化を引き起こすことになる。そのため、固形薬剤の投入や、付帯設備としての薬注装置6が設けられ、除菌剤、殺藻剤などの薬剤が添加される。
Thus, when slime is generated and adheres to the
その除菌剤、殺藻剤としては、例えば次亜塩素酸や次亜塩素酸塩が用いられている。殺菌方法としては、オゾン殺菌装置が提案されている(特許文献1)。スライムに対しては、例えば塩素または塩素化合物が使用されている(特許文献2)。 For example, hypochlorous acid or hypochlorite is used as the disinfectant and algicide. As a sterilization method, an ozone sterilization apparatus has been proposed (Patent Document 1). For slime, for example, chlorine or a chlorine compound is used (Patent Document 2).
一方、冷却塔1には蒸発水や飛散水により塔外へ排出される水に対応する量を補うために、補給水導入管7より常に新しい水が補給されるが、補給水中にも塩類などの不純物が含まれており、長時間の運転によって冷却用水中の不純物は濃縮される。また、送風機8による塔内への外気の取り込みにより、大気中の粉塵や有害物質等が循環水中に混入することになり、それを解消する為にも一定量の水はブロー水としてブロー配管9より系外に排出され、新たな水と入れ替えられる。
On the other hand, the
しかし、この排水には殺菌、殺藻に添加された多量の薬剤が含まれており、このまま放流する場合には環境汚染の弊害を伴うことになる。 However, this waste water contains a large amount of chemicals added to sterilization and algaecidal, and if discharged as it is, it will cause environmental pollution.
そのため、排水においては薬剤による中和処理が施さている。しかし、これらには多くの時間とコストを要するという問題がある。そこで、循環式冷却用水の処理においては、環境への負荷、薬品添加に付随する手間、コスト、薬剤の取り扱いの危険性などの問題を解消することのできる、より簡便で安価な手段が望まれていた。
本発明は、上記課題を解決し、殺菌及びまたは殺藻のための薬剤の添加を要することなく、循環式冷却用水系の菌類及びまたは藻類の発生を抑制することの可能な簡便で安価な循環式冷却用水の処理方法を提供することにある。 The present invention solves the above-mentioned problems and is a simple and inexpensive circulation capable of suppressing generation of fungi and / or algae in a cooling water system without requiring the addition of a sterilizing and / or algicidal agent. An object of the present invention is to provide a method for treating the cooling water.
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、光エネルギーによって有機物を分解可能な物質を冷却塔に備え付けることから、薬剤を使用することなく、循環冷却用水中の菌類及びまたは藻類の発生を抑制する手段を見出し、この知見に基づいて本発明を完成するに至った。 As a result of intensive research to solve the above problems, the present inventors provide a cooling tower with a substance capable of decomposing organic matter by light energy. Or the means which suppresses generation | occurrence | production of algae was discovered, and it came to complete this invention based on this knowledge.
本願の請求項1は、循環式冷却用水系の系内において、菌類及びまたは藻類の発生を抑止するための水処理方法であって、冷却用水の水流により、光源に対して表面を常に更新可能な機能を有する均質に光触媒を含有した固形物を冷却塔の塔内に配置し、冷却用水を該固形物と接触させて有機物の分解処理を行うようにしたことを特徴とする。
本願の請求項2は、光源に対して表面を常に更新可能な機能を有する固形物として、酸化チタンを結晶質石英に担持させた物質を含む固形物を備えるようにしたことを特徴とする。
本願の請求項3は、光源に対して表面を常に更新可能な機能を有する固形物として、酸化チタンを結晶質石英に担持させた物質と、ガラス粉末及び可塑剤の粘土鉱物とを混練成形し、600℃以上,好ましくは900〜1200℃以下の領域で焼成した固形物を備えるようにしたことを特徴とする。
本願の請求項4は、菌類及びまたは藻類の発生を抑止するにあたり、太陽光等の紫外線を含む光源を利用するようにしたことを特徴とする。
本願の請求項5は、水中の菌類及びまたは藻類を連続的に測定監視する装置を冷却用水の循環系内に配設し、試料水の採取、濾過、抽出、冷蔵、遠心分離を自動連続的に行うようにしたことを特徴とする。
本願の請求項1に係る循環式冷却用水の処理方法によれば、有機物を分解する均質に光触媒を含有した固形物が、冷却用水の水流により、光源に対して表面を常に更新可能な機能を有するため、薬剤を使用することなく、菌類及びまたは藻類の発生を抑制することができ、仮に既に存在していたとしても分解除去することができる。また、薬剤の使用がないため、系外に排出されるブロー水についても環境への弊害を帰することがない。
According to the circulating cooling water treatment method according to
本願の請求項2に係る循環式冷却用水の処理方法によれば、光源に対して表面を常に更新可能な機能を有する固形物として、酸化チタンを結晶質石英に担持させた物質を含む固形物を備えるため、光透過性の高い固形物により有機物の分解機能を十分に発揮でき、菌類及びまたは藻類の発生を確実に抑制することができる。
According to the method for treating circulating cooling water according to
本願の請求項3に係る循環式冷却用水の処理方法によれば、光源に対して表面を常に更新可能な機能を有する固形物として、酸化チタンを結晶質石英に担持させた物質と、ガラス粉末及び可塑剤の粘土鉱物とを混練成形し、600℃以上,好ましくは900〜1200℃以下の領域で焼成した固形物を備えるため、保形性の良好な固形物で取扱い易く、有機物の分解機能も持続化するようにできる。
According to the method for treating circulating cooling water according to
本願の請求項4に係る循環式冷却用水の処理方法によれば、菌類及びまたは藻類の発生を抑止するにあたり、太陽光等の紫外線を含む光源利用するため、菌類及びまたは藻類の発生を効率よく確実に抑制することができる。
According to the method for treating circulating cooling water according to
本願の請求項5に係る循環式冷却水の処理方法によれば、冷却用水中の菌類及びまたは藻類を連続的に測定監視することから、冷却水の保守,管理を的確に行うことができる。
According to the circulating cooling water treatment method according to
以下、図1〜9を参照して説明すると、図1は本発明に係る循環式冷却水の処理方法を実施する循環装置の一例を示す。この循環装置は、冷凍機を備えた空調・工業用冷却設備に適用されるものであり、冷却用水(以下、「循環水」という。)を冷却処理する冷却塔1、熱交換器4を備えて構成されている。同図中、図10と共通の構成部は同じ符号で示す。
Hereinafter, with reference to FIGS. 1 to 9, FIG. 1 shows an example of a circulation device that implements the method for treating circulating cooling water according to the present invention. The circulation device is applied to an air conditioning / industrial cooling facility equipped with a refrigerator, and includes a
図2は、冷却塔1の装置全体を概略的に示す。この冷却塔1は、両側面のルーバー10a,10bから外気を取り込み、上方より排出するという流れで構成されており、上部側には送風機8が設けられている。装置全体は架台1a,1bで設置され、下部側には貯水槽11が配置されている。貯水槽11に保水された循環水は、送り配管2により循環ポンプ3で熱交換器4へ送水される。続いて、熱交換器4から戻り配管5で冷却塔1へ返送され、装置の上部両側に配置された上部散水槽12a,12bに送られる。
FIG. 2 schematically shows the entire apparatus of the
上部散水槽12a,12bには、図3で示すように直径9〜10mm程の散水孔13が底部面に略均等に点在させて設けられている。上部散水槽12a,12bは水深を5cm程度に保ち、循環水は散水孔13より充填材14a,14b(図2参照)に滴下されて貯水槽3に落下する。この間に、循環水は送風機8の回転により吸引された系外の空気と接触することで冷却される。図3中、符号15は配水箱、16は流出口を示す。
As shown in FIG. 3,
循環水の管路(図1参照)としては、上述した冷却塔1から熱交換器4へ送る送り配管2と、熱交換器4から冷却塔1へ返送される戻り配管5の他に、補給水導入管7と、ブロー水配管9とが備えられている。また、循環ポンプ3から熱交換器4に至る系内には菌類及びまたは藻類の連続測定監視装置17が配設されている。この装置17は、試料水の採取、濾過、抽出、冷蔵、遠心分離を自動連続的に行って測定するよう設けられている。
As the circulating water pipe (see FIG. 1), in addition to the above-described
配水箱15を介して両側の上部散水層12a,12bには、図4で示すように菌類及びまたは藻類の発生を抑制する、均質に光触媒を含有する固形物(以下、単に「固形物」という。)Pが装填されている。その固形物Pは、後述するような酸化チタンの持つ光反応性を利用することから、自然光の受光性が最も高い上部散水槽12a,12bに設置するのが好ましい。但し、高い水接触性を有している冷却塔1のいずれか塔内に備えてもよく、人工的な紫外線の照射により照射処理するようにしてもよい。図4中、符号8aは送風機8の駆動用ベルトを収容するベルトカバー、8bはファンサポート、8cはファンカバーを示す。
As shown in FIG. 4, the upper
上部散水槽12a(12b)には、図5で示すように固形物Pが散水孔13を詰まらせないようネット状物質18を敷いた上に1.5cm〜2cmの厚みに敷き詰めるよう装填されている。この固形物Pは、循環水の水流により、光源に対して表面を常に更新可能な機能を有するもので、循環水は固形物Pと常に接触して分解がなされている。これにより、循環式冷却用水系への薬剤投入を不要とするようにできる。
In the
固形物Pについて説明すると、酸化チタンを光透過性の高い結晶質石英に担持させた物質と、ガラス粉末及び粘土鉱物等の可塑剤とを混練成形し、ガラス粉末の融点である600℃以上で、好ましくは900℃〜1200℃以下の領域で焼成することにより得られた固形物でなる。 The solid P will be described. A material in which titanium oxide is supported on crystalline quartz having high light transmittance and a plasticizer such as glass powder and clay mineral are kneaded and molded at a melting point of 600 ° C. or higher. Preferably, it is a solid obtained by firing in the region of 900 ° C. to 1200 ° C. or less.
その構成材料である酸化チタンを担持させる材料としては、特に限定されるものではないが、光透過性が高く、また、焼成に耐えうる材料であることが望ましいところから、結晶質石英が好適である。結晶質石英としては、平均粒径15μm以下のものが可塑性に優れて成形性もよい。ガラス粉末は、溶解後冷えると再度固まることから固形物として保形性を安定よく保てる。この固形物Pは混練されて内部まで均質層とされており、表面が磨耗しても、その機能を失うことはない。 The material for supporting titanium oxide, which is a constituent material, is not particularly limited, but crystalline quartz is preferable because it is desirable that the material has high light transmission and can withstand firing. is there. Crystalline quartz having an average particle size of 15 μm or less has excellent plasticity and good moldability. Since the glass powder solidifies again when cooled after melting, the shape retention can be stably maintained as a solid. This solid material P is kneaded to form a homogeneous layer to the inside, and even if the surface is worn, its function is not lost.
酸化チタンによる有機物の分解メカニズムについて説明すると、酸化チタンは3.0〜3.2eVのバンドギャップを有する半導体材料であり、そのバンドギャップ以上のエネルギーを持つ波長の光を照射することにより電子(e−)と正孔(h+)を結晶内に生成する。 The mechanism of decomposition of organic substances by titanium oxide will be described. Titanium oxide is a semiconductor material having a band gap of 3.0 to 3.2 eV, and electrons (e − ) And holes (h + ) are generated in the crystal.
電子(e−)は触媒表面に存在する酸素(O2)と反応し、スーパーオキサイドイオン(O2−)を生成する。一方、正孔(h+)は水のOH基と反応し、ヒドロキシラジカル(・OH)を生成する。このような・OHなどの活性酸素ラジカルが、酸化チタンの表面に接近または吸着した有機物を攻撃し酸化分解する。このような機能の基に、二酸化炭素、水にまで分解できる。 Electrons (e − ) react with oxygen (O 2 ) present on the catalyst surface to generate superoxide ions (O 2− ). On the other hand, the hole (h + ) reacts with the OH group of water to generate a hydroxy radical (.OH). Such active oxygen radicals such as .OH attack the organic matter approaching or adsorbed on the surface of titanium oxide and oxidatively decompose. Based on such functions, it can be decomposed into carbon dioxide and water.
実施例1は、冷却塔(空研工業株式会社製、型式SKB−24TR、入口温度40℃、出口温度30℃、循環水量0.4m3/min)と熱交換器とを配管で接続し、循環式冷却用水の処理システムとした。冷却塔系の保有水量は、塔水槽保有水1.44m3、配管系保有水約0.49m3であり、合計約2m3に保有設定した。 In Example 1, a cooling tower (manufactured by Kuken Kogyo Co., Ltd., model SKB-24TR, inlet temperature 40 ° C., outlet temperature 30 ° C., circulating water volume 0.4 m 3 / min) and a heat exchanger are connected by piping, A circulating cooling water treatment system was adopted. Held water volume of the cooling tower system, the tower aquarium held water 1.44 3, a pipe system possesses water of about 0.49 m 3, were held set to a total of about 2m 3.
実施例1で用いた固形物Pは、平均粒径7μmの結晶質石英に酸化チタンを担持させた物質と、ガラス粉末及び可塑剤として粘土鉱物とを混練し、押し出し成形によりφ8mm、長さ10mmの円柱状固形物として成形後に焼成した。得られた固形物P:2kgを網状の容器に充填し、上部散水槽の4箇所(図4参照)に備え付けた。 The solid material P used in Example 1 was prepared by kneading a material in which titanium oxide was supported on crystalline quartz having an average particle diameter of 7 μm, glass powder, and clay mineral as a plasticizer, and φ8 mm and length 10 mm by extrusion molding. It was fired after molding as a cylindrical solid. The obtained solid P: 2 kg was filled in a net-like container and provided at four locations (see FIG. 4) of the upper watering tank.
上記固形物Pにおける酸化チタンの形態は、アナターゼとルチルの混相であることが確認された。 It was confirmed that the form of titanium oxide in the solid P was a mixed phase of anatase and rutile.
当該冷却塔に補給水を定期的に補給しながら、8週間連続的に運転した(計56日運転)。その間、循環式冷却用水系には薬剤を投与せず、1週間おきに循環水を採取し、クロロフィルaの定量を行うことで、藻の抑制効果および殺藻効果を判断した。クロロフィルaの定量に供する試料は、それぞれ2000mlの循環水を採取し、ガラスフィルターで濾過した後、アセトンで抽出した。これを遠心分離することで測定試料とし、得られた試料水の吸光度を測定した。 The replenishment water was regularly replenished to the cooling tower and operated continuously for 8 weeks (total operation for 56 days). Meanwhile, the drug was not administered to the circulating cooling water system, and circulating water was collected every other week, and chlorophyll a was quantified to determine the algae inhibitory effect and algicidal effect. Samples for quantification of chlorophyll a were each collected 2000 ml of circulating water, filtered through a glass filter, and extracted with acetone. This was centrifuged to obtain a measurement sample, and the absorbance of the obtained sample water was measured.
その結果、図6で示すようにクロロフィルaの濃度は2週間で65%減少し、7週間経過時には減少率が90%を超えていることが確認できた。 As a result, as shown in FIG. 6, it was confirmed that the concentration of chlorophyll a decreased by 65% in 2 weeks, and the decrease rate exceeded 90% after 7 weeks.
実施例2は、冷却塔(空研工業株式会社製、型式SKC−40TR0、入口温度35℃、出口温度20℃、循環水量120L/min)の循環水系から一部を抜き取り、図7で示すようにUVランプ付与光触媒水質浄化装置19に通水した後、再度循環水系に戻るよう設置した。冷却塔系の保有水量は、塔水槽保有水約250L、配管系保有水約30Lであり、合計約280Lに保有設定した。
In Example 2, a part is extracted from the circulating water system of the cooling tower (manufactured by Kuken Kogyo Co., Ltd., model SKC-40TR 0 ,
実施例2で用いるUVランプ付与光触媒水質浄化装置19は、図8で示すように紫外線ランプ20,石英管ガラス21,固形物を充填したステンレスネット22,流量計23,散気管24,エアーホース25を備えて構成されている。ここでは、固形物:3kgをステンレスネット22の内部に充填し、その充填層の内部を下部より水が通ずるような構造とし、UVランプ付与光触媒水質浄化装置19の内部における通水流量は12L/minに設定した。
As shown in FIG. 8, the UV lamp-provided photocatalyst
UVランプ付与光触媒水質浄化装置19に使用した紫外線ランプ20は、東西電機産業株式会社製GL−30であり、波長253.7nm、定格電力30Wのランプを装備した。
The
当該冷却塔に補給水を定期的に補給しながら、28日間連続的に運転した。その間、循環式冷却用水系には薬剤を投与せず、4時間毎に紫外線ランプのON−OFFを繰り返した。定期的に循環水を採水し、クロロフィルaの定量を行うことで、藻の抑制効果および殺藻効果を判断した。クロロフィルaの定量に供する試料は、それぞれ2000mlの循環水を採取し、ガラスフィルターで濾過した後、アセトンで抽出した。これを遠心分離することで測定試料とし、得られた試料水の吸光度を測定した。 The cooling tower was continuously operated for 28 days while supplying replenishing water regularly. In the meantime, no chemical was administered to the circulating cooling water system, and the UV lamp was repeatedly turned on and off every 4 hours. Circulating water was collected periodically and chlorophyll a was quantified to determine the algae inhibitory effect and algicidal effect. Samples for quantification of chlorophyll a were each collected 2000 ml of circulating water, filtered through a glass filter, and extracted with acetone. This was centrifuged to obtain a measurement sample, and the absorbance of the obtained sample water was measured.
その結果、図9で示すようにクロロフィルaの濃度は50時間程度で約60%減少し、200時間経過時には減少率が約75%となり、その後もほぼ一定の濃度を維持していることを確認した。 As a result, as shown in FIG. 9, the concentration of chlorophyll a decreased by about 60% in about 50 hours, and the decrease rate reached about 75% after 200 hours, and it was confirmed that the concentration was maintained almost constant thereafter. did.
本装置は図7に示す設置方法の他、冷却塔装置の内部に組み込むことも可能である。 In addition to the installation method shown in FIG. 7, the present apparatus can be incorporated into the cooling tower apparatus.
また、ステンレスネット22に充填した固形物Pを効率よく揺動させるため、水流が不十分な場合にはエアーホース25よりエアーを挿入しても良い。
Further, in order to efficiently swing the solid matter P filled in the
上述した実施例は具体例を示すものであり、本発明はこの実施例により何ら限定されるものではない。 The embodiment described above shows a specific example, and the present invention is not limited to this embodiment.
P 均質に光触媒を含有する固形物
1 冷却塔
2 送り配管
3 循環ポンプ
4 熱交換器
5 戻り配管
7 補給水導入管
8 送風機
9 ブロー水配管
10a,10b ルーバー
11 貯水槽
12a,12b 上部散水槽
13 散水孔
14a,14b 充填材
15 配水箱
16 流出口
17 連続測定監視装置
18 ネット状物質
19 UVランプ付与光触媒水質浄化装置
20 紫外線ランプ
21 石英管ガラス
22 ステンレスネット(固形物P充填)
23 流量計
24 散気管
25 エアーホース
P Solid
23
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JP2010043836A (en) * | 2008-07-15 | 2010-02-25 | Kurita Water Ind Ltd | Solar energy collecting method and device |
JP2017018862A (en) * | 2015-07-07 | 2017-01-26 | 国立大学法人 長崎大学 | photocatalyst |
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-
2008
- 2008-02-22 JP JP2008041161A patent/JP2008246471A/en not_active Withdrawn
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