JP2014222187A

JP2014222187A - 浸漬型濁度計の汚濁防止方法および浸漬型濁度計

Info

Publication number: JP2014222187A
Application number: JP2013101767A
Authority: JP
Inventors: 拓人後藤; Takuto Goto
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-11-27

Abstract

【課題】浸漬型濁度計の発光部や検出部に汚濁物質が付着することを防止することができる、浸漬型濁度計の汚濁防止方法および浸漬型濁度計を提供する。
【解決手段】工場の排水処理設備に設置される浸漬型濁度計６の発光部９および検出部７に、前記発光部および前記検出部の水との接触角が８５°以上になるようにフッ素コーティングを施し、さらにゴムワイパー８を用いて前記発光部および前記検出部に付着した汚濁物質を除去することを特徴とする浸漬型濁度計の汚濁防止方法。
【選択図】図２

Description

本発明は、工場、特に製鉄所等の排水処理設備に設置される浸漬型濁度計（以下、単に濁度計と称することもある。）に汚濁物質が付着することを防止する方法、および、汚濁物質の付着を防止することができる浸漬型濁度計に関する。

製鉄所等の排水処理設備では、環境基準や水質汚濁防止のため、製鉄所内の種々の工程で排出される工場廃水を、排水基準値を満たすように排水処理を行っている。図１は製鉄所の排水処理フローを示す概略図である。製鉄所内の廃水は、原水槽１から反応槽２に供給される。そして反応槽２において廃水の中和処理を行う。反応槽２では、中和処理によりＣａＣＯ_３やＣａ（ＯＨ）_２等が析出する。次いで、凝縮槽３において、反応槽２の中和処理で析出した析出物を凝縮させる。そして、沈殿槽４において、凝縮化された析出物の沈降処理を行っている。その後、処理槽５において、ろ過等の後処理を行い、最終的に排水している。こうした製鉄所の排水処理設備においては、高濃度廃水の流入や排水処理設備の不具合の発生に備えて、水質を連続的に監視する必要がある。そこで、沈殿槽４の水面下には浸漬型濁度計を設置して濁度を測定することにより、水質の連続監視を行っている。

通常の浸漬型濁度計では、透過光方式、散乱光方式などの方式が用いられており、例えば、測定対象の排水に光をあて、排水を透過した光や散乱された光を解析することにより濁度を測定している。すなわち、光源からの光がサファイアガラスなどでできた発光部を通ると、測定対象の排水に光があたり、排水を透過または散乱した光をサファイアガラスなどでできた検出部を通して濁度計内部に取り込み解析を行っている。そのような浸漬型濁度計を連続して使用すると、上述した析出物が汚濁物質として浸漬型濁度計の発光部や検出部に堆積することにより、検出能力が低下し、その結果、分析精度が低下するという問題がある。こうした汚濁物質の付着を防止するべく、特許文献１では、水や圧縮空気を用いて検出部の汚濁物質を取り除く洗浄方法が開示されている。

特開２００７−１９０５３５号公報

しかしながら、特許文献１のような物理的な洗浄方法では、発光部や検出部に付着した汚濁物質を完全に除去することは難しい。除去しきれなかった汚濁物質が発光部や検出部に残留すると、正確な濁度を検出することができず、水質に関する検出データの信頼性が低下する。また、例えば、手作業での塩酸洗浄という手段もあるが、洗浄頻度が増えるといった作業負担に繋がる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、浸漬型濁度計の発光部および検出部に汚濁物質が付着することを防止することができる、浸漬型濁度計の汚濁防止方法および浸漬型濁度計を提供することを目的とする。

本発明者は前記課題を解決するために鋭意検討した結果、浸漬型濁度計の発光部および検出部にフッ素コーディングを施すことにより、浸漬型濁度計の発光部および検出部に汚濁物質が付着することを防止できることを見出した。本発明の要旨は以下の通りである。
［１］工場の排水処理設備に設置される浸漬型濁度計の発光部および検出部に、前記発光部および前記検出部の水との接触角が８５°以上になるようにフッ素コーティングを施し、さらにゴムワイパーを用いて前記発光部および前記検出部に付着した汚濁物質を除去することを特徴とする浸漬型濁度計の汚濁防止方法。
［２］水との接触角が８５°以上であるフッ素コーティングを施された発光部および検出部と、前記発光部および前記検出部に付着した汚濁物質を除去するためのゴムワイパーとを備えることを特徴とする浸漬型濁度計。

本発明によれば、浸漬型濁度計の発光部および検出部に汚濁物質が付着することを防止することができるため、汚濁物質に起因する検出感度の低下を防止できる。その結果、水質に関する検出データの信頼性が向上し、水質の定常的な監視が可能になる。したがって、製鉄所の工場排水処理設備における水質保全に大きく貢献できる。また、手作業による発光部および検出部の洗浄作業の頻度を低減することができ、保守点検等の作業負担を軽減できる。

製鉄所における一般的な排水処理フローを示す概略図である。本発明の実施形態が適用される浸漬型濁度計を説明する概略図であり、（ａ）は浸漬型濁度計の外観図、（ｂ）は発光部および検出部の拡大図である。濁度計の浸漬時間と検出される濁度との関係を示す図である。ゴムワイパーを使用した場合における、濁度計の浸漬時間と検出される濁度との関係を示す図である。

以下、本発明に至った経緯について説明する。本発明者らは、図１の工場排水処理フローにおいて、発光部および検出部にフッ素コーティングが施されていない浸漬型濁度計を沈殿槽４に設置し、水質監視を行っていた。その結果、濁度計の数値が上昇し続けた後、濁度計の数値が一定値を示すという不具合が発生した。これは濁度の値が飽和しているために、正しい濁度を測定できていないと推測した。そこで、濁度計の発光部および検出部を目視したところ、発光部および検出部に白色物質が付着していた。そしてこの白色物質を分析したところ、ＣａＣＯ_３が主成分であることが判明した。前述したように、濁度計の発光部および検出部は通常サファイアガラスなどでできている。光源からの光は発光部を透過して測定対象物にあたり、光が散乱または透過する。そして、測定対象物から散乱もしくは透過した光は、検出部を透過して濁度計内部に取り込まれ、濁度計はその光を解析することにより濁度を測定する構造になっている。

一方で、使用した濁度計には、発光部および検出部の汚れを除去するゴムワイパーが取り付けられており、ゴムワイパーによる発光部および検出部の汚れの除去は定期的に行われていることがわかっている。しかしながら、上述したように濁度計が正しい濁度を測定できておらず、また、発光部および検出部にはＣａＣＯ_３が付着していることから、ＣａＣＯ_３といった汚濁物質の残留により、発光部および検出部の透過光が減衰し、正確な濁度を検出することができなかったと考えられる。したがって、濁度計を長時間浸漬させると、ゴムワイパーによる汚れの除去では汚濁物質を除去しきれなくなる。一定量の汚濁物質が残存すると、発光部および検出部からの透過光がかなり減衰してしまって濁度変化による透過光の変化を検出できなくなる。そして、測定値が飽和して、水質に関係なく一定の濁度の値を示し、正確な濁度を検出することができなくなり、その結果、水質についての検出データの信頼性が低下すると考えた。

そこでまず、本発明者らは、沈殿槽４における水質を分析し、ＣａＣＯ_３の被膜（以下、単にスケールと称することもある。）の形成のされやすさの目安である、ランゲリア指数を求めた。なお、水質分析は、一般的な水質調査方法である、ＪＩＳＫ０１０１、ＪＩＳＫ０１０２に基づいて求めた。

ランゲリア指数の算出は、ノーデル法に基づき以下の式（１）、（２）により求めた。
ランゲリア指数＝水のｐＨ値−ｐＨｓ値…（１）
ｐＨｓ値＝（９．３＋Ａ値＋Ｂ値）−（Ｃ値＋Ｄ値）…（２）
ただし、Ａ値：蒸発残留物の濃度により定まる値、Ｂ値：水温により定まる値、Ｃ：カルシウム硬度により定まる値、Ｄ値：総アルカリ度により定まる値であり、ｐＨｓ算定表から求めることができる。

沈殿槽４における水質の分析結果を表１に示す。また、Ａ〜Ｄ値、ｐＨｓ値およびランゲリア指数については表２に示す。なお、表１に記載の「溶解性物質」は、ＪＩＳＫ０１０１記載の「溶解性蒸発残留物」に該当し、ろ紙（Ｎｏ．５Ｃ、１μｍ）を通過するろ液を蒸発、乾固させたものの質量より求めた。

表１、２から、ランゲリア指数は２．８０（ｐＨ＞ｐＨｓ）となり、スケールが析出しやすい傾向であることがわかった。

そこで本発明者らは、スケールが析出しやすい傾向、すなわち、ＣａＣＯ_３といった汚濁物質が付着しやすい水質が測定対象の場合であっても、浸漬型濁度計の発光部および検出部に汚濁物質が付着することを防止する方法について鋭意検討した結果、浸漬型濁度計の発光部および検出部にコーティングを施すことに着目した。従来は、前述したように、物理的な除去方法、もしくは塩酸洗浄により、付着した汚濁物質を除去していた。したがって、発光部および検出部にコーティングを施すといった手法は取られていない。また、一般的な硝子面へのコーティングというものは、大気中における水滴の撥水を目的に行われる。このため、常時水中に浸漬させる濁度計には適用されない。

そして本発明者らは、種々のコーティング剤を用いて発光部および検出部にコーティングを施した浸漬型濁度計について、浸漬時間と濁度計が検出する濁度との関係について調べた。その結果、コーティングを施すほうが、濁度が飽和するまでの時間が長いことがわかった。そして、シリコンコーティングよりもフッ素コーティングのほうが、濁度が飽和するまでの時間が長いこともわかった。

本発明は、浸漬型濁度計の発光部および検出部にフッ素コーティングを施すことを特徴とする。フッ素コーティングを施すことにより、発光部および検出部表面の濡れ性を低減させ、汚濁物質の付着を防ぐことができる。

図２は、本発明の実施形態が適用される浸漬型濁度計６の外観図である。図２において、浸漬型濁度計６は凹部を有しており、凹部には発光部９および検出部７が設置されている。光源１０からの光は、発光部９を通ると凹部において測定対象の排水にあたる。そして、排水にあたることにより透過または散乱した光は、検出部７を通り濁度計内部に取り込まれる。また、浸漬型濁度計６の凹部には、ゴムワイパー８が取り付けられている。ゴムワイパー８は往復運動することが可能になっており、往復運動によって発光部９および検出部７に付着する汚濁物質を除去することができる。

フッ素コーティングは、浸漬型濁度計の発光部および検出部に対して行えばよい。例えば、透過光方式の場合、測定対象に光をあてる発光部および測定対象から光を取り込む検出部（例えば、サファイヤガラス等）の測定対象（排水）に接する面に対して施せばよい。

本発明において、フッ素コーティングを施すことに加えて、ゴムワイパーを用いて発光部および検出部に付着した汚濁物質を除去することを特徴とする。ゴムワイパーは発光部および検出部に付着する汚濁物質を除去する作用を有している。フッ素コーティングとゴムワイパーとを併用することにより、発光部および検出部への汚濁物質付着の防止効果を得ることができる。

ゴムワイパーを使用するに際し、発光部および検出部への汚濁物質付着の防止の点から、５分〜２０分に１回の頻度で発光部および検出部をこすることが好ましい。また、ゴムワイパーの移動速度としては、発光部および検出部への汚濁物質付着の防止の点から、検出部中心部での速度として５ｃｍ／秒〜４０ｃｍ／秒が好ましい。

本発明において、発光部および検出部の水との接触角は、８５°以上であることを特徴とする。接触角を８５°以上にすることにより、発光部および検出部への汚濁物質付着の防止効果を得ることができる。なお、通常のフッ素コーティングにおける水との接触角の上限は１１４°程度である。また、接触角については、室温下で接触角計によって測定することができる。実際の塗布方法は、発光部および検出部にコーティング剤を塗布し、乾燥後の接触角を測定し、所望の接触角になるまで塗布量を厚くしていく方法でよい。また、コーティング剤の塗布量を適宜変えて発光部および検出部と同じ材質（例えばサファイアガラス）板の平滑表面に塗布、乾燥し、それぞれの接触角を測定することにより、所望の接触角と塗布量との関係を予め求めておき、所望の接触角にするために必要な塗布量のコーティング剤を発光部および検出部に塗布、乾燥する方法でもよい。

本発明の濁度計が適用できる水質としては、ランゲリア指数２．００未満でももちろん適用できるが、その場合は、汚濁物質（スケール）があまり付着しないため、本発明の効果はそれほど得られない。しかし、ランゲリア指数２．００以上では、汚濁物質（スケール）が付着する傾向にあり、本発明の効果が顕著に現れる。そのため、本発明を適用する水質としては、ランゲリア指数２．００以上のものが好ましい。

以下、実施例について説明する。

浸漬型濁度計の発光部および検出部に種々のコーティングを施し、浸漬型濁度計の浸漬時間と濁度との関係について調べた。浸漬型濁度計には、透過光方式の濁度計（ＯＰＴＥＸ社、濁度チェッカーＴＣ−５００）を用い、予め標準液を用いて作成した検量線に基づき濁度を算出した。コーティングとしては、フッ素コーティングおよびシリコンコーティングを施した濁度計、ならびにコーティングを施さない（コーティング無）濁度計の３種を用いた。コーティング剤としては、フッ素コーティングにはＣＡＲＭＡＴＥＸＣＬＥＡＲＣ５７（株式会社カーメイト社）を用いた。シリコンコーティング剤にはＳＵＰＥＲＲＡＩＮ・Ｘ（株式会社錦堂）を用いた。また、発光部および検出部の検出面に対して水との接触角が５５°、８５°になるように、コーティング剤の塗布量を適宜調整してコーティング剤の塗布を行った。

図３に、濁度計の浸漬時間と濁度との関係を示す。浸漬時間が長くなるほど、濁度が上昇し、濁度は１４０付近で値が飽和している。これは、浸漬時間の経過とともに発光部および検出部に付着する汚濁物質の付着量が増加し、その結果、濁度が上昇し飽和したと考えられる。コーティング無しの条件と比較して、フッ素コーティングおよびシリコンコーティングを施した濁度計は、いずれも濁度が飽和するまでの時間が長いことから、浸漬下においてもコーティングの効果があることがわかる。また、シリコンコーティングよりもフッ素コーティングの方が、濁度が飽和するまでの時間が長いことから、フッ素コーティングの方がコーティングの効果が長時間持続している。したがって、濁度計への汚濁物質の付着を防止するには、フッ素コーティングを施す方が優れている。

次に、ゴムワイパーを併用して使用する場合について、検討した。コーティングについては、実施例１と同様に、フッ素コーティングおよびシリコンコーティングを施した濁度計、ならびにコーティング無しの濁度計の３種を用いた。コーティング剤は実施例１と同様のものを用いた。また、フッ素コーティングについては、接触角が５５°、７０°、８５°のものを、シリコンコーティングについては、接触角が８５°のものをそれぞれ検討した。また、ゴムワイパーによる汚濁物質の除去は、検出部中心部での速度として移動速度２０ｃｍ／ｓで、１０分毎に２往復の間隔で行った。

図４に、濁度計の浸漬時間と濁度との関係を示す。いずれも、ゴムワイパーを併用しない場合（実施例１）に比べて、濁度が飽和するまでの時間が長いことがわかる。ゴムワイパーを併用させることにより、汚濁物質付着の防止効果が大きい。特に、接触角８５°でフッ素コーティングを施した濁度計については、ゴムワイパーを併用することにより、２６４時間浸漬させても濁度の値は一定の範囲を維持しており、正確な濁度を測定することができる。なお、接触角８５°でフッ素コーティングを施した濁度計について、ゴムワイパーを併用して使用した場合、１ヶ月以上正確な濁度を測定し続けることができた。

１原水槽
２反応槽
３凝縮槽
４沈殿槽
５処理槽
６浸漬型濁度計
７検出部
８ゴムワイパー
９発光部
１０光源

Claims

工場の排水処理設備に設置される浸漬型濁度計の発光部および検出部に、前記発光部および前記検出部の水との接触角が８５°以上になるようにフッ素コーティングを施し、さらにゴムワイパーを用いて前記発光部および前記検出部に付着した汚濁物質を除去することを特徴とする浸漬型濁度計の汚濁防止方法。
水との接触角が８５°以上であるフッ素コーティングを施された発光部および検出部と、前記発光部および前記検出部に付着した汚濁物質を除去するためのゴムワイパーとを備えることを特徴とする浸漬型濁度計。