JP2009291694A - 水処理用薬品の供給管理装置および供給管理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】冷却水系などの循環水系における水処理用薬品の使用量を低減することができる水処理用薬品の供給管理装置を提供する。
【解決手段】循環水系への水処理用薬品の供給を管理する水処理用薬品の供給管理装置であって、循環水に水処理用薬品を供給する水処理用薬品供給手段と、循環水の少なくとも一部を排出する循環水排出手段と、循環水の排出を制御する循環水排出制御手段と、循環水への水処理用薬品の供給を制御する制御手段であって、循環水排出手段により循環水が排出されているときに、水処理用薬品の供給を停止させる水処理用薬品供給制御手段と、を有する水処理用薬品の供給管理装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、冷却水系などの循環水系に水処理用薬品を供給する供給管理装置および供給管理方法に関する。

工業用水などの用水は、あらゆる産業において重要な役割を果しており、循環水系で用いられることも多く、多用される循環水系には開放系や閉鎖系の冷却水系やボイラ水系などがある。特に開放系の冷却水系では、時間の経過に伴い水が濃縮され、腐食、スケール、スライムなどの障害を発生するおそれがある。このような障害を防止する目的で、例えば特許文献１に開示されるように、冷却水などの循環水系の濃縮が進行した場合には、循環水の少なくとも一部を排出するブローを行うとともに、補給水および水処理用薬品を添加して障害の発生を防ぐことが行われている。

このような従来より行われている開放系冷却水系への水処理用薬品の供給管理装置および供給管理方法を図３を用いて説明する。冷却水は、冷却水貯槽５４から冷却水循環ポンプ６２により熱交換器５６、さらに冷却水ピット５２を有する冷却塔５０を経て循環されている。冷却水の濃縮倍率は、電気伝導率センサ６６からの電気伝導率信号７８に基づいて測定された冷却水貯槽５４内の冷却水の電気伝導率により算出され、ある一定倍数以上の濃縮倍率になると、ブロー制御装置６０からブロー弁制御信号８０が発せられ、ブロー弁７０が開状態とされて冷却水の少なくとも一部が排出される。この時、冷却水貯槽５４の水位低下が水位センサ６８により感知され、水位信号８２により補給水弁７２が開状態とされて補給水が冷却水貯槽５４へ供給される。濃縮倍率が規定値以下になると、ブロー弁７０は閉状態とされ、また水位が所定の水位に戻ると補給水弁７２は閉状態とされる。このように開放系冷却水は、濃縮倍率が所定の倍率以上にならないよう管理される。

一方、水処理用薬品の供給は、タイマ制御式薬品供給ポンプを用いて行われることが多い。タイマ制御式薬品供給ポンプは、単位時間当たり設定時間だけ薬品供給ポンプが稼動されるポンプであり、図３のようにタイマ制御式薬品供給ポンプ６４により、薬品タンク５８に保管された水処理用薬品が所定の間隔で冷却水系に供給される。

また、このような水処理用薬品の供給管理方法をさらに効率的に行わせる目的で、例えば特許文献１には補給水の供給量に応じて薬品供給ポンプを稼動させる方法が開示されている。またさらには、特許文献２に開示されるように、水処理用薬品に混合させたトレーサ物質の濃度を測定することにより、冷却水中への水処理用薬品の供給量を制御する方法が開示されている。

トレーサ物質を用いる水処理用薬品の供給管理装置および供給管理方法の一例を図４に示す。冷却水中に含まれるトレーサ物質の濃度は、トレーサ濃度センサ７６からのトレーサ濃度信号８６に基づいて測定され、薬品濃度制御装置７４にて水処理用薬品の不足量が計算される。薬品濃度制御装置７４から薬品供給ポンプ制御信号８４が発せられ、オン／オフ式薬品供給ポンプ６５が計算により求められた時間分だけオン状態にされることで、水処理用薬品が薬品タンク５８から冷却水貯槽５４の冷却水に供給される。この方法では、冷却水中の水処理用薬品を所定の濃度に保つことが可能である。

特公昭５７−３８７５号公報 特開２００４−４０４５号公報

このように、冷却水系の水処理では、濃縮された冷却水の少なくとも一部を冷却水系から排出するブロー操作と、水処理用薬品を冷却水系に供給する操作とが行われてきた。しかしながら両者の操作は互いに無関係に行われていたため、ブロー操作が行われている最中に水処理用薬品を冷却水系に供給すると、供給されたばかりの新しい水処理用薬品がブロー水と共に流出して無駄になり、水処理用薬品の使用量が増加するという問題があることが判明した。

本発明は、冷却水系などの循環水系における水処理用薬品の使用量を低減することができる水処理用薬品の供給管理装置および供給管理方法である。

本発明は、循環水系への水処理用薬品の供給を管理する水処理用薬品の供給管理装置であって、循環水に水処理用薬品を供給する水処理用薬品供給手段と、前記循環水の少なくとも一部を排出する循環水排出手段と、前記循環水の排出を制御する循環水排出制御手段と、前記循環水への水処理用薬品の供給を制御する制御手段であって、前記循環水排出手段により循環水が排出されているときに、前記水処理用薬品の供給を停止させる水処理用薬品供給制御手段と、を有する水処理用薬品の供給管理装置である。

また、本発明は、循環水系への水処理用薬品の供給を管理する水処理用薬品の供給管理方法であって、前記循環水系から循環水が排出されているときに、前記水処理用薬品の供給を停止する水処理用薬品の供給管理方法である。

本発明では、循環水系への水処理用薬品の供給を管理する水処理用薬品の供給管理装置および供給管理方法において、循環水系から循環水が排出されているときに、水処理用薬品の供給を停止することにより、水処理用薬品の使用量を低減することができる。

本発明の実施の形態について以下説明する。本実施形態は本発明を実施する一例であって、本発明は本実施形態に限定されるものではない。

本発明者らは鋭意検討を行った結果、例えば少なくとも１つのブロー弁を有する冷却水系などの循環水系への水処理用薬品の供給を管理する供給管理装置および供給管理方法において、ブロー弁が開状態の時に水処理用薬品の供給を停止させる機構を有することにより、水処理用薬品の使用量を低減することができることを見出した。

本発明の実施形態に係る水処理用薬品の供給管理装置を備える冷却水システムの一例の概略を図１に示し、その構成について説明する。冷却水システム１は、薬品供給管理装置３と、冷却塔１０と、冷却水貯槽１４と、熱交換器１６と、冷却水循環手段である冷却水循環ポンプ２２とを備える。また、薬品供給管理装置３は、水処理用薬品貯槽である薬品タンク１８と、水処理用薬品供給手段である薬品供給ポンプ２４と、循環水排出手段であるブロー弁３０と、循環水排出制御手段であり、かつ水処理用薬品供給制御手段であるブロー制御装置２０と、冷却水の濃縮倍率を測定するための導電率測定手段である電気伝導率センサ２６とを備える。

冷却水システム１において、冷却塔１０の冷却水ピット１２の出口と冷却水貯槽１４の入口とが配管などにより接続され、冷却水貯槽１４の下部の出口と熱交換器１６の入口とが冷却水循環ポンプ２２を介して配管などにより接続され、熱交換器１６の出口と冷却塔１０の入口とが配管などにより接続されている。冷却水貯槽１４には、薬品供給管理装置３が設置されている。また、冷却水貯槽１４には、図示しない補給水供給手段である補給水供給源からの配管などが補給水弁３２を介して接続され、冷却水貯槽１４における水位を測定する水位測定手段である水位センサ２８が設置されている。水位センサ２８と補給水弁３２とは電気的などにより接続されている。なお、冷却水ピットと冷却水貯槽とが同一である構成、例えば、冷却水ピットが冷却水貯槽を兼ねる構成であってもよい。

薬品供給管理装置３の薬品タンク１８の出口と冷却水貯槽１４の入口とが薬品供給ポンプ２４を介して配管などにより接続され、冷却水貯槽１４の下部の出口には配管などがブロー弁３０を介して接続されている。また、薬品供給管理装置３の電気伝導率センサ２６が冷却水貯槽１４に設置されている。ブロー制御装置２０は、ブロー弁３０、電気伝導率センサ２６および薬品供給ポンプ２４と電気的などにより接続されている。なお、電気伝導率センサ２６は、冷却水システム１における配管中の任意の箇所や、冷却水ピット１２に設置されてもよい。

本実施形態に係る冷却水システム１、薬品供給管理装置３の動作、および水処理用薬品の供給管理方法について説明する。冷却水システム１において、冷却水は、冷却水貯槽１４から冷却水循環ポンプ２２により熱交換器１６、さらに冷却塔１０を経て循環されている。冷却水は、冷却水貯槽１４から熱交換器１６に送液され、熱交換器１６において、冷却水と冷却対象との間で熱交換される。その後、冷却水は冷却塔１０に送液され、冷却塔１０において、冷却される。冷却塔１０において冷却された冷却水は、冷却水ピット１２に貯留された後、冷却水貯槽１４に送液される。

冷却水系、特に開放系の冷却水系などでは、時間の経過に伴い冷却塔１０などにおいて冷却水が濃縮され、腐食、スケール、スライムなどの障害を発生する場合がある。そこで、冷却水の濃縮が進行した場合には、冷却水貯槽１４の冷却水の少なくとも一部を排出するブローを行う。冷却水貯槽１４内の冷却水の濃縮倍率は、例えば電気伝導率センサ２６から発せされる電気伝導率信号３８に基づいて、ブロー制御装置２０において測定される冷却水の電気伝導率により算出される。濃縮倍率がある一定倍数以上になると、ブロー制御装置２０からブロー弁制御信号４０が発せられ、ブロー弁３０が開状態とされて冷却水の少なくとも一部が排出される。この時、冷却水貯槽１４の水位低下が水位センサ２８により感知され、水位信号４２により補給水弁３２が開状態とされて補給水が冷却水貯槽１４へ供給される。濃縮倍率が規定値以下になると、ブロー弁３０はブロー制御装置２０により閉状態とされ、また水位が所定の水位に戻ると補給水弁３２は閉状態とされる。このようにして冷却水の濃縮倍率が所定の倍率以上にならないよう管理される。

一方、水処理用薬品の供給は、例えばタイマ制御式の薬品供給ポンプを用いて行われる。タイマ制御式の薬品供給ポンプ２４により、薬品タンク１８に保管された水処理用薬品が所定の間隔で冷却水貯槽１４へ供給される。

本実施形態では、ブロー制御装置２０によりブロー弁３０が開状態とされた時、ブロー制御装置２０からの薬品供給ポンプ制御信号４４によりタイマ制御式の薬品供給ポンプ２４の稼動が停止される。このように、供給したばかりの水処理用薬品をブローさせないようにすることで、冷却水などの循環水系に供給される水処理用薬品がブロー水と共に無駄に流出することを防ぐことにより、水処理用薬品の使用量を低減することができる。

水処理用薬品の冷却水貯槽１４への供給を停止させる方法としては、例えば、ポンプのオン／オフ制御信号を入力する端子を備えたタイマ制御式の薬品供給ポンプを用いる方法や、タイマ制御式の薬品供給ポンプの電源をオン／オフするリレー回路を作動させる方法など、公知の方法を用いることができる。

本実施形態に係る水処理用薬品の供給管理装置および供給管理方法が対象とする循環水系としては、循環水の水質維持のため水処理用薬品を供給する系であり、例えば、開放系の冷却水系、閉鎖系の冷却水系、ボイラ、エバポレーティブコンデンサなどが挙げられる。

本実施形態において用いられる水処理用薬品としては、１つの薬品成分を配合してなるものでも、少なくとも２つ以上の薬品成分を配合してなるものでもよく特に制限はない。また、水などの溶媒にこれらの成分を配合してなるものであってもよい。薬品成分としては殺菌剤、スケール防止剤、防食剤などが挙げられる。必要に応じて、リチウムなどの水溶性塩などのトレーサ物質を水処理用薬品に配合してもよい。

薬品供給ポンプとしては、特に制限はないが、単位時間当たり設定時間分だけ薬品供給ポンプが稼動されるタイマ制御式薬品供給ポンプ、設定時間分だけオン状態にされるオン／オフ式薬品供給ポンプなどが挙げられる。

冷却水の濃縮倍率を測定するための濃縮倍率測定手段としては、電気伝導率センサなどの導電率測定手段、塩素イオンセンサなどのイオン成分測定手段などが挙げられる。例えば、補給水と冷却水との電気伝導率の比を用いて濃縮倍率を算出することができる。

本発明の実施形態の他の例として、トレーサ法を用いた水処理用薬品の供給管理装置を備える冷却水システムの一例の概略を図２に示す。

冷却水システム１は、薬品供給管理装置５と、冷却塔１０と、冷却水貯槽１４と、熱交換器１６と、冷却水循環ポンプ２２とを備える。また、薬品供給管理装置５は、薬品タンク１８と、薬品供給ポンプ２４と、ブロー弁３０と、循環水排出制御手段であるブロー制御装置２０と、水処理用薬品供給制御手段である薬品濃度制御装置３４と、電気伝導率センサ２６と、トレーサ濃度測定手段であるトレーサ濃度センサ３６とを備える。

薬品供給管理装置５の電気伝導率センサ２６およびトレーサ濃度センサ３６が冷却水貯槽１４に設置されている。ブロー制御装置２０は、ブロー弁３０、電気伝導率センサ２６および薬品濃度制御装置３４と電気的などにより接続されている。また、薬品濃度制御装置３４は、薬品供給ポンプ２４、トレーサ濃度センサ３６およびブロー制御装置２０と電気的などにより接続されている。なお、電気伝導率センサ２６およびトレーサ濃度センサ３６は、冷却水システム１における配管中の任意の箇所や、冷却水ピット１２に設置されてもよい。

トレーサ法としては、例えば、特開２００４−４０４５号公報に開示されているように、水処理用薬品と共にトレーサ物質としてのリチウムなどの水溶性塩などを循環水中に供給し、リチウムなどのイオン濃度をリチウムイオン選択性電極などのイオン選択性電極を用いて電気化学的に測定することにより、冷却水系などの循環水系中に供給した水処理用薬品の濃度を測定し、算出した水処理用薬品濃度に基づいて循環水へ供給する水処理用薬品の供給量を決定する濃度管理装置および濃度管理方法などが用いられる。

本実施形態において、冷却水貯槽１４内の冷却水の濃縮倍率は、例えば電気伝導率センサ２６から発せされる電気伝導率信号３８に基づいて、ブロー制御装置２０において測定される冷却水の電気伝導率により算出される。濃縮倍率がある一定倍数以上になると、ブロー制御装置２０からブロー弁制御信号４０が発せられ、ブロー弁３０が開状態とされて冷却水の少なくとも一部が排出される。この時、冷却水貯槽１４の水位低下が水位センサ２８により感知され、水位信号４２により補給水弁３２が開状態とされて補給水が冷却水貯槽１４へ供給される。濃縮倍率が規定値以下になると、ブロー弁３０はブロー制御装置２０により閉状態とされ、また水位が所定の水位に戻ると補給水弁３２は閉状態とされる。このようにして冷却水の濃縮倍率が所定の倍率以上にならないよう管理される。

冷却水中に含まれるトレーサ物質の濃度は、トレーサ濃度センサ３６からのトレーサ濃度信号４６に基づいて測定され、薬品濃度制御装置３４にて水処理用薬品の不足量が計算される。薬品濃度制御装置３４から薬品供給ポンプ制御信号４４が発せられ、オン／オフ式の薬品供給ポンプ２４が計算により求められた時間分だけオン状態にされることで、水処理用薬品が薬品タンク１８から冷却水貯槽１４の冷却水に供給される。

本実施形態では、ブロー制御装置２０から発せられるブロー弁制御信号４０によりブロー弁３０が開状態とされた時、ブロー制御装置２０から発せられるブロー弁状態信号４８が薬品濃度制御装置３４に送信される。薬品濃度制御装置３４では、トレーサ濃度センサ３６からのトレーサ濃度信号４６により算出した冷却水中のトレーサ濃度に基づいて、オン／オフ式の薬品供給ポンプ２４へ薬品供給ポンプ制御信号４４を送出するが、ブロー弁３０が開状態の間は、薬品供給ポンプ２４がオフの状態を保つようにする。このように、供給したばかりの水処理用薬品をブローさせないようにすることで、冷却水などの循環水系に供給される水処理用薬品がブロー水と共に無駄に流出することを防ぐことにより、水処理用薬品の使用量を低減することができる。

ここで、図２は、循環水排出制御手段であるブロー制御装置２０と、水処理用薬品供給制御手段である薬品濃度制御装置３４とを個別に設置した例であるが、両者を統合し、例えばマイクロコンピュータなどを用いて１つの装置として用いてもかまわない。

以下、実施例および比較例を挙げ、本発明をより具体的に詳細に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。

［試験条件］
開放循環冷却水系で実験を実施した。実験を行った開放循環冷却水系の運転条件は次の通りとした。なお、蒸発水量および飛散水相当分を工業用水で補給した。冷却水の濃縮倍率は、原水（補給水）と冷却水との電気伝導率の比を用いて算出し、２〜２．５の範囲内となるように制御した。

原水：工業用水
保有水量：１トン
蒸発水量：０．２トン／時間

試験に用いた水処理用薬品の組成を表１に示す。ケーソンＷＴはローム・アンド・ハース社製のイソチアゾロン系殺菌剤、アキュマー２０００はローム・アンド・ハース社製のスルホン化アクリレート共重合物である。水処理用薬品中のリチウムイオン含有比は約１．０重量％とした。なお、溶媒は水を用いた。

この薬品を目標管理濃度１００ｍｇ／Ｌに保つため、トレーサ物質であるリチウムイオン濃度を１ｍｇ／Ｌ±１０％となるよう管理しながら、薬品供給を行った。

［薬品濃度制御装置］
トレーサ物質であるリチウムイオンは、公知の方法で製作したリチウムイオン選択性電極を用いて測定した。これに比較電極としてダブルジャンクション型比較電極（東亜ディーケーケー社製、品番４０８３）を組合せて、薬品濃度制御装置に接続した。制御装置内の測定演算部には直流電位差計が組み込まれており、リチウムイオン濃度に応じてリチウムイオン選択性電極と比較電極との間に生じる起電力を応答電位として測定して電圧値として出力され、この信号を、内部にアナログデジタルコンバータ、マイクロコンピュータ、ソリッドステートリレーを含む制御装置に入れ、最終的にオン／オフ式水処理用薬品供給ポンプを制御した。

［ブロー制御装置］
電気伝導率センサを用いたブロー制御装置としてオルガノ製ＳＷ−９０００を用いた。

＜実施例１＞
ブロー弁の開閉信号をブロー制御装置から薬品濃度制御装置へ取り込むように配線し、薬品濃度制御装置内の制御プログラムを、ブロー弁が開状態の時は薬品供給ポンプを稼動させないようにし、水処理用薬品の濃度を目標管理濃度である１００ｍｇ／Ｌ（リチウムイオン濃度として１ｍｇ／Ｌ）となるように制御した。

＜比較例１＞
冷却塔に対して、ブロー制御と薬品濃度制御は別個に行いながら、水処理用薬品の濃度を目標管理濃度である１００ｍｇ／Ｌ（リチウムイオン濃度として１ｍｇ／Ｌ）となるように制御した。

気象条件および冷却塔の運転条件の変動要因を排除するため、実施例１および比較例１の運転を１日おきに変更しながら１ヶ月間、冷却塔の運転を行い、水処理用薬品の総使用量を算出した。結果を表２に示す。

従来技術である比較例１の薬品供給管理装置を用いた場合の水処理用薬品の総使用量を１００とした時、実施例１の薬品供給管理装置を用いた場合は約９５であり、約５％の水処理用薬品の使用量の削減が達成された。このように、実施例１の薬品供給管理装置を用いることで、冷却水系などの循環水系に供給する水処理用薬品が、ブロー水と共に無駄に流出することを防ぐことにより、水処理用薬品の使用量の削減が達成された。

本発明の一実施形態に係る水処理用薬品の供給管理装置を備える冷却水システムの一例を示す概略構成図である。 本発明の他の実施形態に係る水処理用薬品の供給管理装置を備える冷却水システムの一例を示す概略構成図である。 従来の水処理用薬品の供給管理装置を備える冷却水システムの一例を示す概略構成図である。 従来のトレーサ法を用いた水処理用薬品の供給管理装置を備える冷却水システムの一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１ 冷却水システム、３，５ 薬品供給管理装置、１０，５０ 冷却塔、１２，５２ 冷却水ピット、１４，５４ 冷却水貯槽、１６，５６ 熱交換器、１８，５８ 薬品タンク、２０，６０ ブロー制御装置、２２，６２ 冷却水循環ポンプ、２４ 薬品供給ポンプ、２６，６６ 電気伝導率センサ、２８，６８ 水位センサ、３０，７０ ブロー弁、３２，７２ 補給水弁、３４，７４ 薬品濃度制御装置、３６，７６ トレーサ濃度センサ、３８，７８ 電気伝導率信号、４０，８０ ブロー弁制御信号、４２，８２ 水位信号、４４，８４ 薬品供給ポンプ制御信号、４６，８６ トレーサ濃度信号、４８ ブロー弁状態信号、６４ タイマ制御式薬品供給ポンプ、６５ オン／オフ式薬品供給ポンプ。

Claims (2)

1. 循環水系への水処理用薬品の供給を管理する水処理用薬品の供給管理装置であって、
   循環水に水処理用薬品を供給する水処理用薬品供給手段と、
   前記循環水の少なくとも一部を排出する循環水排出手段と、
   前記循環水の排出を制御する循環水排出制御手段と、
   前記循環水への水処理用薬品の供給を制御する制御手段であって、前記循環水排出手段により循環水が排出されているときに、前記水処理用薬品の供給を停止させる水処理用薬品供給制御手段と、
   を有することを特徴とする水処理用薬品の供給管理装置。
2. 循環水系への水処理用薬品の供給を管理する水処理用薬品の供給管理方法であって、
   前記循環水系から循環水が排出されているときに、前記水処理用薬品の供給を停止することを特徴とする水処理用薬品の供給管理方法。

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