JP2013208568A - Water quality control method of circulating cooling water - Google Patents
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本発明は、循環冷却水の水質管理方法に係り、特に補給水の少なくとも一部に回収水を用いた水質管理方法に関する。 The present invention relates to a water quality management method for circulating cooling water, and more particularly to a water quality management method using recovered water as at least a part of makeup water.
開放型循環冷却水系では、水の蒸発、飛散に見合った量で補給水を水系に供給する。 In an open circulation cooling water system, makeup water is supplied to the water system in an amount commensurate with the evaporation and scattering of water.
水の有効利用を図るために、補給水の少なくとも一部として回収水を用いることが行われている(例えば特許文献1の0009段落、特許文献2の0007段落)。 In order to make effective use of water, recovered water is used as at least part of makeup water (for example, paragraph 0009 of Patent Document 1 and paragraph 0007 of Patent Document 2).
都市排水処理水や工場排水処理水などからの回収水にはリン酸成分が含まれている。このリン酸成分は、防食作用を有する反面、リン酸カルシウム系スケールを生成させる。 The recovered water from municipal wastewater or industrial wastewater contains phosphoric acid components. This phosphate component has an anticorrosive action, but generates a calcium phosphate scale.
本発明は、回収水中のリン酸成分を水系部材の防食に利用すると共に、水系におけるスケール析出を抑制することができる循環冷却水の水質管理方法を提供することを目的とする。 An object of this invention is to provide the water quality management method of the circulating cooling water which can suppress the precipitation of scale in an aqueous system while using the phosphoric acid component in recovered water for corrosion prevention of an aqueous member.
本発明の循環冷却水の水質管理方法は、補給水の少なくとも一部にリン酸を含有した回収水を用いる循環冷却水の水質管理方法において、冷却水中のリン酸濃度が20〜25mgPO4 3−/Lとなるように濃縮を管理し、スケール防止ポリマーを10〜20mg/L添加し、冷却水のpHを7.0〜7.5に管理し、冷却水中のカルシウム硬度を1500mgCaCO3/L以下、Cl−濃度を2500mg/L以下、SO4 2−濃度を2500mg/L以下とすることを特徴とするものである。 The water quality management method for circulating cooling water according to the present invention is a water quality management method for circulating cooling water using recovered water containing phosphoric acid in at least a part of makeup water, wherein the phosphoric acid concentration in the cooling water is 20 to 25 mg PO 4 3−. Concentration is controlled to be 10 / L, 10-20 mg / L of scale preventing polymer is added, pH of cooling water is controlled to 7.0-7.5, and calcium hardness in cooling water is 1500 mgCaCO 3 / L or less , Cl − concentration is 2500 mg / L or less, and SO 4 2− concentration is 2500 mg / L or less.
本発明によると、回収水由来のリン酸によって水系部材の防食を図ることができると共に、スケール防止ポリマーの添加、pH管理及びカルシウム硬度、Cl−、SO4 2−の濃度管理によりスケールを防止(抑制を含む。)することができる。 According to the present invention, the water-based member can be prevented from being corroded by phosphoric acid derived from recovered water, and scale can be prevented by adding a scale preventing polymer, pH control and calcium hardness, Cl − , SO 4 2− concentration control ( Including suppression).
以下、本発明についてさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
本発明は、図1に示されるような開放型循環冷却水系において補給水の少なくとも一部として回収水を用いる場合に適用する。 The present invention is applied to the case where recovered water is used as at least a part of makeup water in an open circulation cooling water system as shown in FIG.
回収水としては、都市排水処理水や工場排水処理水などからの回収水が例示されるが、これに限定されるものではない。この回収水中のリン酸濃度としては3〜7mgPO4 3−/L特に4〜6mgPO4 3−/L程度であることが好ましい。 Examples of the recovered water include, but are not limited to, recovered water from municipal wastewater treated water or factory wastewater treated water. It is preferred as the phosphoric acid concentration of the recovered water is 3~7mgPO 4 3- / L especially 4~6mgPO 4 3- / about L.
図1は、後述の実施例で用いた循環冷却水系のフロー図であり、冷却塔1のピット1aの水が送水ポンプ2、配管3、流量計4、熱交換器5、配管6を介して冷却塔1内の上部の散水ノズル7から充填材8に散水され、蒸発潜熱によって冷却され、ピット1aに落下する。
FIG. 1 is a flow diagram of a circulating cooling water system used in the examples described later. Water in a
ピット1aに対し、補給水配管10及びボールタップ11を介して補給水が供給可能とされている。
It is possible to supply makeup water to the
ピット1a内の水の電気伝導率を電気伝導率計20で測定し、カルシウム硬度、Cl−濃度及びSO4 2−濃度をそれぞれカルシウム硬度計21、Cl−イオンセンサ22及びSO4 2−イオンセンサ23で測定し、制御器(図示略)によってブローポンプ25を制御する。水系内のポリマー濃度が所定範囲となるように薬注ポンプ26を制御する。水系内のポリマー濃度は、薬注量とブロー量及び飛散損失量から演算する。符号27はスケール防止ポリマー水溶液のタンクを示す。
The electrical conductivity of the water in the
また、pH計30によってピット1a内の水のpHを測定し、このpHが7.0〜7.5の範囲となるように硫酸タンク31内の硫酸を薬注ポンプ32によってピット1aに薬注する。なお、図1は試験装置であるので、配管3から配管40に冷却水を分取し、流量調整バルブ41を介して試験容器42に通水し、試験容器42内のテストピース(図示略)と接触させた後、配管43を介して配管6へ戻すラインも設けてある。
Further, the pH of the water in the
本発明では、冷却水中のリン酸濃度を20〜25mgPO4 3−/Lとなるように、またカルシウム硬度が1500mgCaCO3/L以下、Cl−濃度が2500mg/L以下、SO4 2−濃度が2500mg/L以下となるように濃縮管理する。即ち、前記各センサで検出されるこれらの値が上記上限値を超えない範囲でなるべく高濃縮倍率にて運転し、これによりリン酸濃度を20mgPO4 3−/L以上とする。また、カルシウム硬度、Cl−濃度、SO4 2−濃度のいずれか1項目でも上記の上限値を超えるならば、ブローポンプ25を作動させてブローを行い、補給水を導入する。
In the present invention, the phosphoric acid concentration in the cooling water is 20 to 25 mg PO 4 3− / L, the calcium hardness is 1500 mg CaCO 3 / L or less, the Cl − concentration is 2500 mg / L or less, and the SO 4 2− concentration is 2500 mg. Concentrate and manage to be less than / L That is, operation is performed at as high a concentration rate as possible within a range where these values detected by the respective sensors do not exceed the upper limit value, and thereby the phosphoric acid concentration is set to 20 mg PO 4 3− / L or more. If any one of the items of calcium hardness, Cl − concentration, and SO 4 2− concentration exceeds the above upper limit value, the
なお、高濃縮倍率運転を行ってもリン酸濃度が20mgPO4 3−/Lに達しないときには、リン酸系スケール防止剤を添加する。 In addition, when the phosphoric acid concentration does not reach 20 mg PO 4 3− / L even when the high concentration magnification operation is performed, a phosphoric acid scale inhibitor is added.
前述のように、pH7.0〜7.5となるように硫酸を薬注する。pHが7.0を下回るときにはアルカリ剤を添加する。 As described above, sulfuric acid is poured into the solution so that the pH is 7.0 to 7.5. When the pH is lower than 7.0, an alkaline agent is added.
また、リン酸カルシウム系スケール生成を抑制するために、スケール防止ポリマー(ポリマー系スケール防止剤)を添加する。ポリマー系スケール防止剤としては、2−ヒドロキシ−3−アリルオキシ−1−プロパンスルホン酸(HAPS)、マレイン酸、及び2−アクリルアミド−2−メチルプロパンスルホン酸(AMPS)よりなる群から選ばれる1種又は2種以上のモノマーが重合するか、又はこれらとアクリル酸(AA)及び/又はメタクリル酸(MA)とが共重合してなる、平均分子量5,000〜20,000程度のホモポリマー又はコポリマーが好適である。 Further, in order to suppress the formation of calcium phosphate scale, a scale preventive polymer (polymer scale inhibitor) is added. The polymer scale inhibitor is one selected from the group consisting of 2-hydroxy-3-allyloxy-1-propanesulfonic acid (HAPS), maleic acid, and 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid (AMPS). Or a homopolymer or copolymer having an average molecular weight of about 5,000 to 20,000, wherein two or more monomers are polymerized, or these are copolymerized with acrylic acid (AA) and / or methacrylic acid (MA). Is preferred.
冷却水系を上記のように管理することにより、回収水由来のリン酸を利用して水系部材の防食を図ることができると共に、スケール付着も抑制される。 By managing the cooling water system as described above, it is possible to prevent corrosion of the water system member by utilizing the phosphoric acid derived from the recovered water, and scale adhesion is also suppressed.
[実施例1]
図1に示す試験装置において、下記水質の合成補給水を用い、下記条件で濃縮管理を行った。また、試験期間中、冷却水の一部を容器42に流し、容器42内に収容しておいた鉄製テストピースと接触させ、テストピースの腐食減量から腐食速度を測定した。
<補給水>
栃木県野木町の水道水に対し、オルソリン酸を5mg/L添加すると共に、CaCl2をカルシウム硬度300mg/LasCaCO3となるように、NaClを塩化物イオン濃度500mg/Lとなるように、Na2SO4を硫酸イオン濃度500mg/Lとなるように、それぞれ添加したもの。
<濃縮倍数>
濃縮倍数は2、3、4、5又は6倍とした。
<pH>
硫酸によりpH7.0〜7.5に調整した。
<ポリマー>
AA/HAPS系ポリマー(重量平均分子量10,000)及びAA/AMPS系ポリマー(重量平均分子量10,000)を12mg−solid/L添加した。
[Example 1]
In the test apparatus shown in FIG. 1, concentration management was performed under the following conditions using synthetic makeup water having the following water quality. During the test period, a part of the cooling water was poured into the
<Supply water>
To tap water Tochigi Prefecture Nogi-machi, the orthophosphate with adding 5 mg / L, so that the CaCl 2 becomes calcium hardness 300mg / LasCaCO 3, NaCl so as to have a chloride ion concentration 500 mg / L, Na 2 SO 4 added to a sulfate ion concentration of 500 mg / L.
<Concentration multiple>
The concentration factor was 2, 3, 4, 5 or 6 times.
<PH>
The pH was adjusted to 7.0 to 7.5 with sulfuric acid.
<Polymer>
12 mg-solid / L of AA / HAPS polymer (weight average molecular weight 10,000) and AA / AMPS polymer (weight average molecular weight 10,000) were added.
試験終了時のテストピース(鉄)の腐食速度を図3に示す。濃縮倍数を管理し、リン濃度を20〜25mg/L維持することで防食効果は良好となった。一方、リン濃度が少ない場合(現状処理)や、過剰な場合腐食速度は高くなり、高塩類濃度水系では効果は不十分となることがわかった。 The corrosion rate of the test piece (iron) at the end of the test is shown in FIG. The anticorrosion effect became favorable by managing the concentration factor and maintaining the phosphorus concentration at 20 to 25 mg / L. On the other hand, it was found that the corrosion rate increases when the phosphorus concentration is low (current treatment) or excessively, and the effect is insufficient in a high salt concentration aqueous system.
[試験例1]
高熱負荷試験装置(図2)を用い、伝熱面への付着速度を測定した。図2において、タンク50内に下記水質の補給水相当供試水(以下、補給水という。)を供給し、この補給水をポンプ51によって試験槽52に循環供給し、試験槽52に試験片として鉄製チューブ(外径30mm、長さ300mm)53に電熱ヒータ54を挿入したものを収容した。水温は30℃とし、電熱ヒータ54によりチューブ53の表面温度を80℃とした。滞留時間は80hrになるように連続供給した。試験期間は48hrとし、48時間後にチューブを引き上げ付着量を測定した。比較例として従来周知であるN=2相当水(pH8.0、カルシウム硬度500mg/L、T−PO4 10mg/L)での評価も併せて実施した。
[Test Example 1]
The adhesion rate to the heat transfer surface was measured using a high heat load test apparatus (FIG. 2). In FIG. 2, test water corresponding to the following water quality (hereinafter referred to as make-up water) is supplied into a
<補給水相当供試水>
純水に対し5%Mアルカリ溶液(重炭酸Na溶液)を、Mアルカリ度が100mg/LasCaCO3となるように添加し、AA/HAPSポリマー(80/20、分子量5,000)及びAA/AMPS系ポリマー(80/20、分子量10,000)を12mg−solid/L添加し、オルソリン酸をリン濃度が20mgPO4/Lとなるように添加し、CaCl2をカルシウム硬度1,200mg/LasCaCO3となるように添加し、NaClを塩化物イオン濃度2500mg/Lとなるように添加し、Na2SO4を硫酸イオン濃度1000mg/Lとなるように添加し、硫酸によってpH7.0〜8.0に調整したもの。
<Supply water equivalent test water>
A 5% M alkaline solution (Na bicarbonate solution) is added to pure water so that the M alkalinity is 100 mg / LasCaCO 3, and AA / HAPS polymer (80/20, molecular weight 5,000) and AA / AMPS are added. System polymer (80/20, molecular weight 10,000) is added at 12 mg-solid / L, orthophosphoric acid is added so that the phosphorous concentration is 20 mg PO 4 / L, and CaCl 2 is added with a calcium hardness of 1,200 mg / LasCaCO 3 . NaCl was added to a chloride ion concentration of 2500 mg / L, Na 2 SO 4 was added to a sulfate ion concentration of 1000 mg / L, and the pH was adjusted to 7.0 to 8.0 with sulfuric acid. Adjusted.
付着速度測定結果を図4に示す。図4の通り、pH7.8以上では多くのスケールの付着が認められるものの、pH7.5以下とすることで付着は軽微となり、従来処理より付着量は軽微となる。 The adhesion rate measurement results are shown in FIG. As shown in FIG. 4, many scales are observed when the pH is 7.8 or higher. However, when pH is 7.5 or lower, the adhesion is light, and the amount of adhesion is lighter than the conventional treatment.
1 冷却塔
5 熱交換器
11 ボールタップ
25 ブローポンプ
1 Cooling
Claims (2)
冷却水中のリン酸濃度が20〜25mgPO4 3−/Lとなるように濃縮を管理し、スケール防止ポリマーを10〜20mg/L添加し、冷却水のpHを7.0〜7.5に管理し、冷却水中のカルシウム硬度を1500mgCaCO3/L以下、Cl−濃度を2500mg/L以下、SO4 2−濃度を2500mg/L以下とすることを特徴とする循環冷却水の水質管理方法。 In the water quality management method for circulating cooling water using recovered water containing phosphoric acid in at least a part of makeup water,
Concentration is controlled so that the phosphoric acid concentration in the cooling water is 20 to 25 mg PO 4 3− / L, 10-20 mg / L of the scale prevention polymer is added, and the pH of the cooling water is controlled to 7.0 to 7.5. A water quality management method for circulating cooling water, characterized in that the calcium hardness in the cooling water is 1500 mg CaCO 3 / L or less, the Cl − concentration is 2500 mg / L or less, and the SO 4 2− concentration is 2500 mg / L or less.
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