JP2018038942A - 水処理システム - Google Patents

Abstract

【課題】汚れが付着しやすい冷却塔環境でも、塩素濃度を安定して制御出来る水処理システムを提供すること。【解決手段】被冷却装置１３１へ供給するための循環水Ｗ２及び被冷却装置１３１から返送される循環水Ｗ２を冷却する冷却塔１２０と、循環水Ｗ２を冷却塔１２０と被冷却装置１３１との間で循環させる循環水ラインＬ２０と、循環水Ｗ２に塩素系薬剤を供給する塩素供給手段（Ｌ４０、１４１、１２３、Ｌ５０）と、循環水Ｗ２の塩素濃度を検出塩素濃度として検出する塩素濃度検出手段１３３と、前記検出塩素濃度に基づいて前記塩素供給手段を制御する供給制御部１００と、を備え、塩素濃度検出手段１３３は、試薬との反応により発色させる比色式の検出手段であると共に、所定の検出間隔をあけて間欠的に循環水Ｗ２の塩素濃度を検出する。【選択図】図１

Description

本発明は、循環水を冷却塔と被冷却装置の間で循環させる水処理システムに関する。

商業ビル、工業プラント等においては、空調機や冷凍機に組み込まれた熱交換器等の被冷却装置（冷却負荷装置）を冷却するために、冷却水が用いられる。冷却水は、その節約を図る観点から、冷却水を冷却する冷却塔と被冷却装置との間を循環して用いられる（以下、循環する冷却水を適宜に「循環水」という）。

冷却塔と循環水が流通する循環水系とを含む冷却水系統における殺菌剤として、有機系の薬剤が用いられることが比較的一般的である。特に、微生物が発生しやすい冷却水系統では、微生物と、それら微生物から分泌される粘性有機物とによりスライムが形成されるため、殺菌補助剤として塩素固形剤が使用されることも多い。塩素固形剤は安価に殺菌効果を高めるのに有効な手段であるが、冷却水系統では、上記のスライムや外気条件により塩素要求量が変化する。そのため、塩素固形剤を成り行きで溶解させたのでは、一定の遊離塩素濃度を維持するのは困難である。

ここで、例えば特許文献１に記載のように、通水される配管に酸化還元電位（ＯＲＰ：Ｏｘｉｄａｔｉｏｎ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）センサを設け、このＯＲＰセンサにより計測されたＯＲＰ値から、被検査液中の遊離塩素濃度を計測する方法が知られている。このようなＯＲＰ値を用いた遊離塩素濃度の計測方法を、例えば特許文献２に記載のような、酸化還元電位の測定結果をもとに殺菌剤の添加量を制御する水処理方法に用いることにより、一定の遊離塩素濃度を維持する方法が考えられる。

特開２０００−２２１１６５号公報 特開２００２−２５４０８３号公報

しかし、特許文献１に記載のＯＲＰ計測手段を用いても、冷却水系統の循環水において、ＯＲＰセンサの感度が低下する場合がある。具体的には、外気から混入した砂塵や冷却塔内で発生したスライム等による汚れが、ＯＲＰセンサ又はその付近に付着すること等により、検出されるＯＲＰ値と実際のＯＲＰ値との乖離、延いては塩素濃度との乖離が生じ、塩素濃度が過多になりやすい。

本発明は、汚れが付着しやすい冷却水系統でも、循環水の塩素濃度を安定して制御することができる水処理システムを提供することを目的とする。

本発明は、被冷却装置へ供給するための循環水及び前記被冷却装置から返送される循環水を冷却する冷却塔と、循環水を前記冷却塔と前記被冷却装置との間で循環させる循環水ラインと、循環水に塩素系薬剤を供給する塩素供給手段と、循環水の塩素濃度を検出塩素濃度として検出する塩素濃度検出手段と、前記検出塩素濃度に基づいて前記塩素供給手段を制御する供給制御部と、を備え、前記塩素濃度検出手段は、試薬との反応により発色させる比色式の検出手段であると共に、所定の検出間隔をあけて間欠的に前記循環水の塩素濃度を検出する、水処理システムに関する。

また、前記塩素系薬剤は、固形状の塩素系薬剤であり、前記塩素供給手段は、前記固形状の塩素系薬剤を収容する溶解容器であって、水の移動を利用して溶解容器に収容される前記固形状の塩素系薬剤を溶解させる溶解容器と、前記循環水ラインから分岐し、循環水が前記溶解容器へ流通する分岐ラインと、前記溶解容器からの塩素系薬剤を含む薬液が前記循環水ラインへ直接的に又は間接的に流通する薬液ラインと、前記分岐ラインに設けられるバルブと、を備え、前記供給制御部は、前記検出塩素濃度に基づいて、前記バルブを開閉することにより、前記塩素供給手段を制御することが好ましい。

また、前記塩素濃度検出手段は、前記塩素濃度を検出する都度、前記塩素濃度検出手段を校正することが好ましい。

また、前記塩素濃度検出手段は、前記塩素濃度、循環水系に含まれる全水量である保有水量、及び、前記保有水量のうち実際に循環している循環水量のうちの少なくとも１つに基づいて、前記検出間隔を変化させることが好ましい。

また、前記供給制御部は、前記検出塩素濃度に基づいて、前記バルブを所定の開閉タイミングで開閉することにより、前記塩素供給手段を制御することが好ましい。

本発明によれば、汚れが付着しやすい冷却水系統でも、循環水の塩素濃度を安定して制御することができる水処理システムを提供することができる。

本発明の一実施形態に係る水処理システムの全体構成図である。 塩素濃度センサ１３３の構成例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る水処理システムの第１の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る水処理システムの第２の動作例を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態に係る水処理システムにおける残留塩素濃度の推移を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の水処理システム１の全体構成図である。

図１に示すように、本発明の実施形態に係る水処理システム１は、空調機や冷凍機に組み込まれた熱交換器等の被冷却装置１３１を冷却するために、循環水Ｗ２（冷却水）を循環させるシステムである。循環水Ｗ２は、その節約を図る観点から、冷却塔１２０で冷却しながら循環して用いられる。本実施形態において、冷却塔１２０は、いわゆる開放式冷却塔である。

本実施形態の水処理システム１は、主な構成として、冷却塔１２０と、被冷却装置１３１と、塩素供給手段としての溶解容器１２３と、塩素濃度検出手段としての塩素濃度センサ１３３と、制御部１００と、を備える。水処理システム１は、主なラインとして、補給水ラインＬ１０と、循環水ラインＬ２０と、排水ラインＬ３０と、分岐ラインＬ４０と、薬液ラインＬ５０とを備える。なお、「ライン」とは、流路、経路、管路等の流体の流通が可能なラインの総称である。また、図１において、制御部１００と被制御対象装置との電気的接続線の図示については、省略している。

冷却塔１２０は、被冷却装置１３１へ供給するための循環水Ｗ２及び被冷却装置１３１から返送される循環水Ｗ２を冷却する設備である。詳細には、冷却塔１２０は、補給水Ｗ１が供給されると共に、補給水Ｗ１を循環水Ｗ２として被冷却装置１３１へ供給し、被冷却装置１３１から返送される循環水Ｗ２を冷却する設備である。冷却塔１２０は、塔本体１２１と、貯留部１２２と、を備える。また、冷却塔１２０には、補給水ラインＬ１０と、循環水ラインＬ２０と、薬液ラインＬ５０と、排水ラインＬ３０と、が接続されている。

塔本体１２１は、冷却塔１２０の外郭を形成する筐体である。塔本体１２１は、散水部、ファン、開口部、ルーバー、充填材等からなる循環水冷却部（図示せず）を有する。塔本体１２１の下部には、貯留部１２２が設けられている。循環水Ｗ２は、循環水冷却部により冷却され、貯留部１２２に落下する。

貯留部１２２は、補給水ラインＬ１０から補給される補給水Ｗ１と、前記循環水冷却部で冷却された循環水Ｗ２とを貯留する部位である。貯留部１２２は、塔本体１２１の下部に設けられている。貯留部１２２の底部には、循環水ラインＬ２０（詳細には、第１循環水ラインＬ２１）が接続されている。貯留部１２２に貯留された循環水Ｗ２は、第１循環水ラインＬ２１を介して被冷却装置１３１へ供給される。また、貯留部１２２の内部には、排水ラインＬ３０の上流側の端部としてのオーバフロー口１３８が配置されている。貯留部１２２には、給水栓１３７が設けられている。

水処理システム１は、補給水Ｗ１を供給源（図示せず）から冷却塔１２０に供給するラインとして、補給水ラインＬ１０を有する。補給水ラインＬ１０は、第１補給水ラインＬ１１と、第２補給水ラインＬ１２と、第３補給水ラインＬ１３を有する。

第１補給水ラインＬ１１は、補給水Ｗ１の供給源（図示せず）と、第２補給水ラインＬ１２及び第３補給水ラインＬ１３の上流側の端部（分岐部）とを接続するラインである。第１補給水ラインＬ１１の上流側は、補給水Ｗ１の供給源（図示せず）に接続される。第１補給水ラインＬ１１の下流側は、第２補給水ラインＬ１２と第３補給水ラインＬ１３とに分岐している。第１補給水ラインＬ１１の途中には、流量センサＦＭが設けられている。

流量センサＦＭは、補給水Ｗ１の供給量を検出する装置である。流量センサＦＭは、制御部１００と電気的に接続されている。流量センサＦＭから出力されたパルス信号は、制御部１００へ送信される。

第２補給水ラインＬ１２の下流側の端部は、冷却塔１２０の貯留部１２２に接続されている。第２補給水ラインＬ１２の途中には、補給水バルブ１３６が設けられている。

補給水バルブ１３６は、第２補給水ラインＬ１２を開閉することにより、貯留部１２２に補給水Ｗ１を強制的に供給する給水設備である。補給水バルブ１３６は、制御部１００と電気的に接続されている。補給水バルブ１３６における弁体の開閉は、制御部１００から出力される補給水バルブ駆動信号により制御される。

第３補給水ラインＬ１３の下流側の端部は、冷却塔１２０の塔本体１２１に接続されている。第３補給水ラインＬ１３の下流側の端部には、給水栓１３７が設けられている。給水栓１３７は、貯留部１２２に貯留される循環水Ｗ２の水位（即ち、水量）を管理するボールタップ式の給水設備である。循環水Ｗ２の蒸発や飛散損失により貯留部１２２の水位が低下すると、給水栓１３７のボールタップが作動し、第３補給水ラインＬ１３を経由して、貯留部１２２に補給水Ｗ１が供給される。

水処理システム１は、循環水Ｗ２を冷却塔１２０と被冷却装置１３１との間で循環させるラインとして、循環水ラインＬ２０を有する。循環水ラインＬ２０は、第１循環水ラインＬ２１と、第２循環水ラインＬ２２とを有する。

第１循環水ラインＬ２１は、冷却塔１２０の貯留部１２２と被冷却装置１３１とを接続する。貯留部１２２に貯留された循環水Ｗ２は、第１循環水ラインＬ２１を介して被冷却装置１３１に供給される。第１循環水ラインＬ２１の途中には、循環水ポンプ１３２が設けられている。

循環水ポンプ１３２は、循環水ラインＬ２０（第１循環水ラインＬ２１、第２循環水ラインＬ２２）の上流側から下流側へ向けて、循環水Ｗ２を吐出する。循環水ポンプ１３２は、制御部１００と電気的に接続されている。循環水ポンプ１３２の運転（駆動及び停止）は、制御部１００から出力されるポンプ運転信号により制御される。

被冷却装置１３１は、循環水Ｗ２による冷却が必要な熱交換器等の各種装置である。被冷却装置１３１は、例えば、各種の化学プラントのターボ冷凍機や吸収冷凍機、建築物の空調用冷却機、食品工場の冷水製造機や真空冷却機等である。

第２循環水ラインＬ２２は、被冷却装置１３１と冷却塔１２０とを接続するラインである。被冷却装置１３１において、熱交換により加温された循環水Ｗ２は、第２循環水ラインＬ２２を介して冷却塔１２０の循環水冷却部（図示せず）に回収される。

また、第２循環水ラインＬ２２からは、分岐ラインＬ４０が分岐している。分岐ラインＬ４０は、第１分岐ラインＬ４１と、第２分岐ラインＬ４２と、第３分岐ラインＬ４３とを有する。具体的には、第１分岐ラインＬ４１の上流側の端部は、第２循環水ラインＬ２２に接続されている。第１分岐ラインＬ４１の下流側の端部からは、第２分岐ラインＬ４２及び第３分岐ラインＬ４３が分岐している。すなわち、第２循環水ラインＬ２２から分岐ラインＬ４０に分流した循環水Ｗ２は、まず第１分岐ラインＬ４１を経由し、第１分岐ラインＬ４１を経由した循環水Ｗ２のうち、一部は第２分岐ラインＬ４２へ分流し、残部は第３分岐ラインＬ４３へ分流する。

第２分岐ラインＬ４２の途中には、電動バルブ１４１が設けられている。第２分岐ラインＬ４２の下流側の端部には、溶解容器１２３が接続されている。溶解容器１２３には、薬液ラインＬ５０の上流側の端部が接続されている。薬液ラインＬ５０の下流側の端部は、冷却塔１２０の貯留部１２２に開口している。電動バルブ１４１は、制御部１００と電気的に接続されている。電動バルブ１４１における弁体の開閉は、制御部１００から出力される電動バルブ駆動信号により制御される。

電動バルブ１４１が開くことにより、第２分岐ラインＬ４２を経由した循環水Ｗ２は、溶解容器１２３に流入する。溶解容器１２３は、固形状の塩素系薬剤、又は液体状の塩素系薬液を収容する。本実施形態における溶解容器１２３には、固形状の塩素系薬剤が収容されている。循環水Ｗ２が溶解容器１２３に流入することにより、固形状の塩素系薬剤が溶解され、溶解により生成される薬液は、薬液ラインＬ５０を介して冷却塔１２０の貯留部１２２に流入する。

なお、塩素系薬剤が固形状の場合と薬液の場合とを比較すると、薬液の場合には放置されたときには、塩素が分解されて塩素濃度が下がりやすい。一方で、固形状の場合には、塩素がほとんど分解されず、塩素濃度を調整しやすいというメリットがある。加えて、固形状の場合には、溶解容器１２３への塩素系薬剤の補充時に、薬液が飛び散ることによる薬傷を起こす危険もないというメリットがある。

要するに、塩素供給手段が、固形状の塩素系薬剤を収容する溶解容器１２３であって、水の移動を利用して溶解容器１２３に収容される固形状の塩素系薬剤を溶解させる溶解容器１２３と、循環水ラインＬ２０から分岐し、循環水Ｗ２が溶解容器１２３へ流通する分岐ラインＬ４０と、溶解容器１２３からの塩素系薬剤を含む薬液が循環水ラインＬ２０へ直接的に又は間接的に流通する薬液ラインＬ５０と、分岐ラインＬ４０に設けられる電動バルブ１４１と、を備えて構成されている。

第３分岐ラインＬ４３を経由した循環水Ｗ２は、塩素濃度センサ１３３に流入する。塩素濃度センサ１３３は、第３分岐ラインＬ４３を流通する循環水Ｗ２の塩素濃度（以下、「塩素濃度値ＣＬ」ともいう）を検出する装置である。塩素濃度センサ１３３は、センサ内バルブ１３４とセンサ本体１３５とを有する。塩素濃度センサ１３３は、センサ内バルブ１３４を開くことにより、第２循環水ラインＬ２２を流通する循環水Ｗ２を、第１分岐ラインＬ４１及び第３分岐ラインＬ４３を経由して、内部に取り込み、循環水Ｗ２の塩素濃度を、センサ本体１３５により、検出塩素濃度として検出する装置である（詳細については後述）。検査水排水ラインＬ３２は、塩素濃度センサ１３３で塩素濃度を検出した後の循環水Ｗ２を系外へ排出するラインである。

塩素濃度センサ１３３は、制御部１００と電気的に接続されている。塩素濃度センサ１３３で検出された塩素濃度値ＣＬは、制御部１００へ送信される。本実施形態においては、塩素濃度センサ１３３は、所定の時間間隔で、塩素濃度値ＣＬを検出すると共に、制御部１００へ塩素濃度値ＣＬを送信する。なお、上記の塩素系薬剤に含まれる塩素は、循環水Ｗ２において、酸化力（殺菌作用）を有する。循環水Ｗ２の塩素濃度が高い程、循環水Ｗ２の酸化傾向（殺菌作用）が強くなる。また、循環水Ｗ２に対する薬液の添加量を増量するほど、塩素濃度は高く検出される。

本実施形態においては、塩素濃度センサ１３３は、試薬との反応により発色させる比色式の検出手段であると共に、所定の検出間隔をあけて間欠的に循環水Ｗ２の塩素濃度を検出塩素濃度として検出する装置である。具体的には、塩素濃度センサ１３３は、第３分岐ラインＬ４３から循環水Ｗ２の一部を採取し、採取した循環水Ｗ２に呈色試薬を添加して反応させ、この反応による循環水Ｗ２の発色強度を測定することで循環水Ｗ２の残留塩素濃度を測定する比色式のセンサである。このような塩素濃度センサ１３３は、例えば、特開２００７−９３３９８号公報等に記載されたものであり、既に知られたものである。なお、塩素濃度センサ１３３の構成例については、図２を用いて後述する。

水処理システム１は、循環水Ｗ２を冷却塔１２０から系外に排出するラインとして排水ラインＬ３０を有する。

排水ラインＬ３０は、貯留部１２２内の循環水Ｗ２が所定の水位を上回った場合に、循環水Ｗ２の一部を冷却塔１２０から系外に排出するラインである。排水ラインＬ３０の上流側の端部は、循環水Ｗ２のオーバフロー口１３８を形成する。オーバフロー口１３８は、給水栓１３７の管理水位よりも上方に開口している。オーバフロー口１３８から、排水ラインＬ３０は、下方に延びている。排水ラインＬ３０の下流側の端部は、貯留部１２２の外部（系外）に通じている。

制御部１００は、水処理システム１における各部の動作を制御する。制御部１００の機能は、ＣＰＵ及び内部メモリ含むマイクロプロセッサ（図示せず）により実現される。

次に、図２を用いて、塩素濃度センサ１３３の構成例について説明する。図２に示すように、塩素濃度センサ１３３は、主として、センサ内バルブ１３４と、測定セル１６０と、試薬注入部１７０と、吸光度測定部の一部を構成する光学検出部１８０と、攪拌部１９０と、センサ表示部１５９と、センサ制御部１５０と、検査水導入ラインである第３分岐ラインＬ４３と、検査水排出ラインＬ３２と、を備える。なお、図１を用いた本実施形態の全体構成の説明内では、塩素濃度センサ１３３は、センサ内バルブ１３４とセンサ本体１３５とを備えると説明しているが、センサ本体１３５は、塩素濃度センサ１３３が備える上記の各構成要素のうち、センサ内バルブ１３４以外の構成要素に対応する。

測定セル１６０は、塩素濃度を測定する循環水Ｗ２（以下「検査水Ｗ２」ともいう）を収容する容器である。測定セル１６０は、不透明の樹脂材料により形成されている。測定セル１６０は、その側壁に一対の光透過窓１６１，１６２を有する。光透過窓１６１，１６２には、透明な板材１６１ａ，１６２ａが嵌め込まれている。

第３分岐ラインＬ４３は、測定セル１６０への検査水Ｗ２の導入を行う。分岐ラインＬ４３には、センサ内バルブ１３４が設けられている。センサ内バルブ１３４は、検査水Ｗ２を採取する際に開かれる弁である。センサ内バルブ１３４の開閉は、センサ制御部１５０から出力される駆動信号により制御される。センサ制御部１５０は、制御部１００により制御される。

検査水排出ラインＬ３２は、塩素濃度の測定が済んだ後に、測定セル１６０からの検査水Ｗ２（試薬Ｗ３を含む）の排出を行うラインである。

試薬注入部１７０は、測定セル１６０の内部へ試薬Ｗ３を注入する設備である。試薬Ｗ３には、検査水Ｗ２に含まれる塩素と反応して、発色する呈色物質が配合されている。

試薬注入部１７０は、試薬カートリッジ１７１と、ローラポンプ機構１７２と、を備える。試薬カートリッジ１７１は、試薬Ｗ３が充填された試薬パック（不図示）と、試薬パックに一端側が接続され且つ他端にノズルを有する弾性チューブとからなる注入体（不図示）とが収納された容器である。

ローラポンプ機構１７２の上部には、カートリッジ差込口１７３が設けられている。試薬カートリッジ１７１は、カートリッジ差込口１７３に着脱自在に装着される。

ローラポンプ機構１７２は、ローラポンプ１７４を備える。ローラポンプ１７４を駆動して、試薬カートリッジ１７１に収納された注入体の弾性チューブをしごくことにより、試薬パック内の試薬Ｗ３をノズルから測定セル１６０に向けて注入することができる。ローラポンプ１７４の駆動は、センサ制御部１５０から出力される駆動信号により制御される。

光学検出部１８０は、試薬Ｗ３と共に攪拌された検査水Ｗ２の吸光度を測定する設備である。光学検出部１８０は、図２に示すように、第１発光素子１８１と、第２発光素子１８２と、発光基板１８３と、第１受光素子１８４と、第２受光素子１８５と、受光基板１８６と、を備える。

第１発光素子１８１及び第２発光素子１８２は、発光基板１８３に実装されている。第１発光素子１８１及び第２発光素子１８２は、測定セル１６０の光透過窓１６１に向けて光を照射する素子である。本実施形態においては、第１発光素子１８１は、低濃度の塩素濃度を測定するための光を発光可能な発光素子である。第２発光素子１８２は、高濃度の塩素濃度を測定するための光を発光可能な発光素子である。
第１発光素子１８１及び第２発光素子１８２の点灯／消灯は、センサ制御部１５０から出力される駆動信号により制御される。

第１受光素子１８４及び第２受光素子１８５は、受光基板１８６に実装されている。第１受光素子１８４及び第２受光素子１８５は、測定セル１６０の光透過窓１６２を通過した透過光を受光する素子である。第１受光素子１８４及び第２受光素子１８５は、受光した透過光量に対応した検出値信号をセンサ制御部１５０に出力する。

攪拌部１９０は、測定セル１６０の内部に収容された検査水Ｗ２及び試薬Ｗ３を攪拌する設備である。攪拌部１９０は、攪拌子１９１と、ステータコイル１９２と、を備える。攪拌子１９１は、測定セル１６０の底部に、回転可能に配置されている。ステータコイル１９２は、測定セル１６０の周囲を囲むようにリング状に形成された電磁誘導コイルである。ステータコイル１９２に駆動電流を供給すると、電磁誘導の作用により、測定セル１６０の底部に配置された攪拌子１９１が非接触で回転する。ステータコイル１９２の動作は、センサ制御部１５０から供給される駆動電流により制御される。

センサ表示部１５９は、測定した検査水Ｗ２の塩素濃度の測定値や塩素濃度センサ１３３の動作状況等を表示する装置である。

センサ制御部１５０は、塩素濃度センサ１３３の動作を制御する装置である。センサ制御部１５０は、制御部１００に接続され、制御部１００により制御される。センサ制御部１５０は、第１発光素子１８１、第２発光素子１８２を制御する。センサ制御部１５０は、第１受光素子１８４及び第２受光素子１８５からの出力を受信する。センサ制御部１５０は、光学検出部１８０により検出された吸光度に基づいて、検査水Ｗ２に含まれる塩素の濃度を測定する。センサ制御部１５０は、測定した検査水Ｗ２の塩素濃度の測定値をセンサ表示部１５９に表示させる。

センサ制御部１５０は、吸光度測定部の一部を構成する吸光度算出部１５１と、変化量算出部１５２と、計時部１５３と、塩素濃度検出部１５４と、を有する。

吸光度算出部１５１は、光学検出部１８０により検出された透過光量の検出値に基づいて、第１時間ｔ１及び第２時間ｔ２において、検査水Ｗ２の吸光度を算出する。第１時間ｔ１は、試薬Ｗ３が添加された直後の時間である。第２時間ｔ２は、検査水Ｗ２と試薬Ｗ３との反応が終了した試薬反応終了時間である。これにより、本実施形態においては、光学検出部１８０及び吸光度算出部１５１は、試薬Ｗ３が添加された検査水Ｗ２における吸光度を測定する。

計時部１５３は、第２時間ｔ２を計時する。計時部１５３により計時された第２時間ｔ２において、吸光度算出部１５１は、検査水Ｗ２の吸光度を算出する。

変化量算出部１５２は、光学検出部１８０及び吸光度算出部１５１により測定される試薬Ｗ３が添加された検査水Ｗ２の吸光度について、試薬Ｗ３が添加されてから第１時間ｔ１経過後の検査水Ｗ２の吸光度Ａ１と、試薬Ｗ３が添加されてから第２時間ｔ２（＞第１時間ｔ１）経過後の検査水Ｗ２の吸光度Ａ２との変化量、すなわち差分Ａ２−Ａ１を算出する。

塩素濃度検出部１５４は、変化量算出部１５２により算出された吸光度の変化量（差分Ａ２−Ａ１）に基づいて、塩素濃度を検出する。

塩素濃度センサ１３３は、塩素濃度の検出の都度、試薬を添加していない循環水を用いて、塩素濃度センサ１３３の校正を実施する。校正を実施する理由は、以下の通りである。冷却塔１２０には、ある程度以上、外気から混入した砂塵や冷却塔内で発生したスライム等による汚れが存在し、循環水中の汚れや測定セル１６０に付着した汚れにより吸光され、吸光度の測定精度が低下する。校正を実施することにより、汚れの付着による吸光度の測定精度が低下を抑制することができる。

続いて、図３及び図４のフローチャートを参照しながら、本発明の実施形態に係る水処理システム１の動作について説明する。図３は、本発明の実施形態に係る水処理システム１の第１の動作例を示すフローチャートである。図４は、本発明の実施形態に係る水処理システム１の第２の動作例を示すフローチャートである。

ステップＳ１１において、塩素濃度センサ１３３は、循環水Ｗ２の遊離塩素濃度を測定する。

ステップＳ１２において、塩素濃度センサ１３３が測定した循環水Ｗ２の遊離塩素濃度を受信した制御部１００は、遊離塩素濃度が０．３ｐｐｍ以上か否かを判断する。循環水Ｗ２の遊離塩素濃度が０．３ｐｐｍ以上である場合（ステップＳ１２：ＹＥＳ）には、ステップＳ１３において、制御部１００は、電動バルブ１４１を閉める制御をする。遊離塩素濃度は十分に高いため、溶解容器１２３に循環水Ｗ２を供給する必要が無いからである。その後、処理はステップＳ１５に移行する。

循環水Ｗ２の遊離塩素濃度が０．３ｐｐｍ未満である場合（ステップＳ１２：ＮＯ）には、制御部１００は、所定時間Ａ毎に電動バルブ１４１の開閉を繰り返す制御をする。遊離塩素濃度が低いため、溶解容器１２３に循環水Ｗ２を供給する必要が有るからである。その後、処理はステップＳ１５に移行する。

ステップＳ１５において、所定時間Ｂが経過すると、処理はステップＳ１１に戻る（リターンする）。

このように、図３に示す第１の動作例においては、循環水Ｗ２の遊離塩素濃度に応じて、電動バルブ１４１の開閉が制御される。

図４に示す動作フローにおいても、図３に示した動作フローと同様に、遊離塩素濃度に応じて、電動バルブ１４１の開閉が制御される。これに加えて、電動バルブ１４１の開閉を制御してから、次回、遊離塩素濃度を測定するまでの期間が、電動バルブ１４１の制御モードに応じて変更されるように制御される。第２の動作例における具体的な動作フローは、以下のとおりである。

ステップＳ２１において、塩素濃度センサ１３３は、循環水Ｗ２の遊離塩素濃度を測定する。

ステップＳ２２において、塩素濃度センサ１３３が測定した循環水Ｗ２の遊離塩素濃度を受信した制御部１００は、遊離塩素濃度が０．３ｐｐｍ以上か否かを判断する。

循環水Ｗ２の遊離塩素濃度が０．３ｐｐｍ以上である場合（ステップＳ２２：Ｙｅｓ）には、ステップＳ２３において、制御部１００は、電動バルブ１４１を閉める制御をする。

次いで、ステップＳ２４において、所定時間Ｂが経過すると、処理はステップＳ２１に戻る（リターンする）。

ステップＳ２２において、循環水Ｗ２の遊離塩素濃度が０．３ｐｐｍ未満である場合（ステップＳ２２：Ｎｏ）には、ステップＳ２５において、制御部１００は、所定時間Ａ毎に電動バルブ１４１の開閉を繰り返す制御をする。

次いで、ステップＳ２６において、上記の所定時間Ｂよりも長い所定時間Ｃが経過すると、処理はステップＳ２１に戻る（リターンする）。

このように、第２の動作例においては、循環水Ｗ２の遊離塩素濃度に応じて電動バルブ１４１の開閉が制御されるのみならず、電動バルブ１４１の開閉を制御してから、次回、遊離塩素濃度を測定するまでの期間が、電動バルブ１４１の制御モードに応じて変更される。その理由は以下の通りである。遊離塩素濃度が、適正範囲である０ｐｐｍ以上０．３ｐｐｍ未満を外れている場合には、遊離塩素濃度を細かく監視する必要がある。一方で、遊離塩素濃度が適正範囲に収まっている場合には、細かな監視をせず、塩素濃度の計測回数を減らすことにより、計測に用いる試薬代を節約するためである。これにより、例えば、遊離塩素濃度の変動が大きくても、試薬代を節約しつつ、遊離塩素濃度を所定の濃度範囲に収められる。

なお、第１及び第２の動作例において、電動バルブ１４１の開閉に関しては、特に、溶解容器１２３に収容されている薬剤が固形状の場合には、電動バルブ１４１の開閉を繰り返す形態とすることが好ましい。その理由は以下の通りである。固形状の薬剤を溶解する水の流量がある程度大きくないと、固形状の薬剤の溶解量は安定しない。具体的には、水の流量がある程度大きい場合には、大きな流量により固形状の薬剤を溶解する確実性が高まるため、塩素濃度をより確実に制御することが可能となる。これとは逆に、水の流量が比較的小さい場合には、例えば水が薬剤内に留まってしまう等の理由により、固形状の薬剤を溶解することが困難となる。そのため、電動バルブ１４１の開閉を繰り返すのではなく、固形状の薬剤を溶解する水の流量調整により塩素濃度を制御する場合、水の流量が少ないと固形状の塩素系薬剤の溶解量、つまり塩素濃度を適切に制御できない場合がある。

また、遊離塩素濃度を測定する測定間隔としては、１時間に１回程度を想定しているが、本発明はこれには限定されず、１日に２回〜３回程度でも、実用上問題はない。

図３に示された第１の動作例により、水処理システム１が動作した際の循環水Ｗ２における残留塩素濃度の推移を、図５に示す。図５に示されるように、残留塩素濃度は、常に０ｐｐｍ以上０．４ｐｐｍ未満の範囲内に収まっている。

〔実施形態の効果〕
上述した本実施形態に係る水処理システム１によれば、例えば、以下のような効果が奏される。
本実施形態の水処理システム１は、被冷却装置１３１へ供給するための循環水Ｗ２及び被冷却装置１３１から返送される循環水Ｗ２を冷却する冷却塔１２０と、循環水Ｗ２を冷却塔１２０と被冷却装置１３１との間で循環させる循環水ラインＬ２０と、循環水Ｗ２に塩素系薬剤を供給する塩素供給手段（分岐ラインＬ４０、電動バルブ１４１、溶解容器１２３、及び薬液ラインＬ５０）と、循環水Ｗ２の塩素濃度を検出塩素濃度として検出する塩素濃度検出手段としての塩素濃度センサ１３３と、検出塩素濃度に基づいて前記塩素供給手段を制御する供給制御部としての制御部１００と、を備え、塩素濃度センサ１３３は、試薬との反応により発色させる比色式の検出手段であると共に、所定の検出間隔をあけて間欠的に循環水Ｗ２の塩素濃度を検出する。

そのため、冷却塔１２０に貯留される循環水Ｗ２中の汚れが付着する、ＯＲＰセンサを用いた塩素濃度制御方法に比較して、塩素濃度計測の精度が高く、塩素濃度を安定して制御できる。

また、前記塩素系薬剤は、固形状の塩素系薬剤であり、前記塩素供給手段は、固形状の塩素系薬剤を収容する溶解容器１２３であって、水の移動を利用して溶解容器１２３に収容される前記固形状の塩素系薬剤を溶解させる溶解容器１２３と、循環水ラインＬ２０から分岐し、循環水Ｗ２が溶解容器１２３へ流通する分岐ラインＬ４０と、溶解容器１２３からの塩素系薬剤を含む薬液が循環水ラインＷ２へ直接的に又は間接的に流通する薬液ラインＬ５０と、分岐ラインＬ４０に設けられるバルブとしての電動バルブ１４１と、を備え、供給制御部としての制御部１００は、検出塩素濃度に基づいて、電動バルブ１４１を開閉することにより、前記塩素供給手段を制御する。

上記のように、薬剤が液体の場合には、放っておくと塩素系成分が分解されてしまう。一方、薬剤が固形状であれば、塩素系成分はほとんど分解されず、塩素濃度の調整がしやすい。具体的には、薬剤が液体であって、制御部１００からの指示で液体の薬剤が冷却塔１２０の貯留部１２２に流入する場合では、ある時点に流入する薬液と、その後に流入する薬液とでは、単位量当たりの薬液に含まれる塩素系成分の量は異なってしまう。これとは異なり、電動バルブ１４１が開くことにより第２分岐ラインＬ４２を流れる循環水Ｗ２で、溶解容器１２３に収容される固形状の薬剤が溶解される場合では、固形状の塩素系薬剤は、時間が経過しても分解しないため、溶解に用いる循環水Ｗ２の単位水量当たりに溶け出す塩素系成分の量を見積もりやすい。延いては、溶解容器１２３から薬液ラインＬ５０を介して、冷却塔１２０の貯留部に流入する塩素系成分の量も見積もりやすい。これにより、液体の薬剤を用いる場合に比較すると、固形状の薬剤を用いる場合において、塩素濃度の調整がしやすくなる。

また、塩素濃度検出手段としての塩素濃度センサ１３３は、塩素濃度を検出する都度、塩素濃度検出手段としての塩素濃度センサ１３３を校正する。

上記のように、冷却水系統には、ある程度以上、外気から混入した砂塵や冷却塔内で発生したスライム等による汚れが存在するため、塩素濃度センサ１３３においては、循環水Ｗ２中の汚れや測定セル１６０に付着した汚れにより吸光され、吸光度の測定精度が低下する。汚れの影響を最小限とするために、計測の都度、校正を実施する意義がある。この点、ＯＲＰセンサを用いた塩素濃度制御方法では、計測の都度、校正をすることはできない。

また、塩素濃度検出手段としての塩素濃度センサ１３３は、塩素濃度に基づいて、検出間隔を変化させる。

特に冷却塔が小さい場合には、塩素系薬剤より試薬のコストの方が高くなるケースが発生するが、例えば塩素濃度の変化が少ない場合、検出間隔を延長することにより、試薬代を節約することが可能となる。

また、供給制御部としての制御部１００は、検出塩素濃度に基づいて、電動バルブ１４１を所定の開閉タイミングで開閉することにより、塩素供給手段を制御する。

塩素系薬剤が固形状で、塩素系薬剤を溶解する水の流量調整により塩素濃度を調整する場合、流量が少ないと、固形状の塩素系薬剤の溶解量を適切に制御できないケースが発生する。所定量以上の流量を間欠的に流すことにより、固形状の塩素系薬剤を確実に溶解しながら、塩素濃度を調整することが容易となる。

〔変形例〕
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されることなく、種々の形態で実施することができる。

例えば、溶解容器１２３から流出する薬剤は、前記実施形態においては冷却塔１２０の貯留部１２２に流入するとしたが、これに制限されず、冷却塔１２０を経由せずに直接、循環水ラインＬ２０に流入してもよい。

また、溶解容器１２３は、図１においては冷却塔１２０の外部に設置されているが、これには限定されず、冷却塔１２０の内部に設置されてもよい。

また、塩素系薬剤は、溶解容器１２３に収容される固形状の薬剤に制限されず、薬液でもよい。

また、前記実施形態においては、溶解容器１２３は、溶解容器に塩素系薬剤が収容される構成となっているが、これに制限されない。塩素系薬剤に加えて、他の有機系薬剤を併用してもよい。

また、前記実施形態においては、固形状の塩素系薬剤の溶解量を制御するために、電動バルブ１４１を所定の開閉タイミングで開閉を繰り返すとしたが、これには限定されない。開閉タイミングは、一定でもよく、変動してもよい。また、開閉を繰り返すのではなく、所定の期間、電動バルブ１４１を開放したままとしてもよい。また、電動バルブ１４１の代わりに設けられた、あるいは電動バルブ１４１に加えて設けられた流量調整弁を制御することにより、塩素濃度を制御してもよい。

また、図３のステップＳ１２、及び図４のステップＳ２２において、遊離塩素濃度が０．３ｐｐｍ以上か否かを判断したが、これはあくまで一例であって、これには限定されず、０．３ｐｐｍ以外の数値を基準値としてもよい。また、例えば、遊離塩素濃度の適正範囲を、０．１ｐｐｍ＜遊離塩素濃度＜０．３ｐｐｍとする等、２つ以上の基準値を用いて、遊離塩素濃度が適正範囲にあるか否かを判断してもよい。この場合、遊離塩素濃度が０．１ｐｐｍ＜遊離塩素濃度＜０．３ｐｐｍにある場合に比較して、遊離塩素濃度≦０．１ｐｐｍにある場合には、遊離塩素濃度をより一層高めるために、電動バルブ１４１の開放時間を長くしてもよい。すなわち、塩素濃度センサ１３３での測定結果を、単なる電動バルブ１４１の開閉ではなく、電動バルブ１４１の開閉時間の長短を制御するために用いることにより、塩素供給量を調整してもよい。

また、上記のように、遊離塩素濃度が適正範囲内で安定している場合には、遊離塩素濃度の測定間隔を長くし、測定回数を減らすことにより、計測時に用いる試薬代を節約可能であるとしたが、一方で、遊離塩素濃度の測定間隔を短くした場合、遊離塩素濃度の変動を抑える度合いが高くなる。これら両者のバランスを考慮して、測定間隔の長短を決定してもよい。

また、図３に示された第１の動作例、及び、図４に示された第２の動作例においては、所定の間隔で、塩素濃度センサ１３３が遊離塩素濃度を計測するとした。これに加えて、冷却塔１２０の貯留水の、排水ラインＬ３０を経由する排水が一定時間なかった場合には、強制的に、塩素濃度センサ１３３が遊離塩素濃度を計測してもよい。

また、第２の動作例においては、遊離塩素濃度を測定する測定間隔を定める際のパラメータとして、遊離塩素濃度を用いたが、遊離塩素濃度の代わりに、冷却塔１２０の塔本体１２１に貯留されている貯留水を含む、循環水系に含まれる全水量である保有水量を用いてもよい。あるいは、この保有水量のうち、実際に循環している流量である循環水量を用いてもよい。

１ 水処理システム、１００ 制御部、１２０ 冷却塔、
１２１ 塔本体、１２２ 貯留部、１２３ 溶解容器、
１３１ 被冷却装置、１３２ 循環水ポンプ、１３３ 塩素濃度センサ、
１３４ センサバルブ、１３５ センサ本体、１４１ バルブ、
Ｌ１０ 補給水ライン、Ｌ１１ 第１補給水ライン、Ｌ１２ 第２補給水ライン、
Ｌ１３ 第３補給水ライン、
Ｌ２０ 循環水ライン、Ｌ２１ 第１循環水ライン、Ｌ２２ 第２循環水ライン、
Ｌ３０ 排水ライン、Ｌ３２ 検査水排水ライン、
Ｌ４０ 分岐ライン、Ｌ４１ 第１分岐ライン、Ｌ４２ 第２分岐ライン、
Ｌ４３ 第３分岐ライン、
Ｌ５０ 薬液ライン、
Ｗ１ 補給水、Ｗ２ 循環水、Ｗ３ 試薬

Claims (5)

1. 被冷却装置へ供給するための循環水及び前記被冷却装置から返送される循環水を冷却する冷却塔と、
   循環水を前記冷却塔と前記被冷却装置との間で循環させる循環水ラインと、
   循環水に塩素系薬剤を供給する塩素供給手段と、
   循環水の塩素濃度を検出塩素濃度として検出する塩素濃度検出手段と、
   前記検出塩素濃度に基づいて前記塩素供給手段を制御する供給制御部と、を備え、
   前記塩素濃度検出手段は、試薬との反応により発色させる比色式の検出手段であると共に、所定の検出間隔をあけて間欠的に前記循環水の塩素濃度を検出する、水処理システム。
2. 前記塩素系薬剤は、固形状の塩素系薬剤であり、
   前記塩素供給手段は、前記固形状の塩素系薬剤を収容する溶解容器であって、水の移動を利用して溶解容器に収容される前記固形状の塩素系薬剤を溶解させる溶解容器と、前記循環水ラインから分岐し、循環水が前記溶解容器へ流通する分岐ラインと、前記溶解容器からの塩素系薬剤を含む薬液が前記循環水ラインへ直接的に又は間接的に流通する薬液ラインと、前記分岐ラインに設けられるバルブと、を備え、
   前記供給制御部は、前記検出塩素濃度に基づいて、前記バルブを開閉することにより、前記塩素供給手段を制御する、請求項１に記載の水処理システム。
3. 前記塩素濃度検出手段は、前記塩素濃度を検出する都度、前記塩素濃度検出手段を校正する、請求項１又は２に記載の水処理システム。
4. 前記塩素濃度検出手段は、前記塩素濃度、循環水系に含まれる全水量である保有水量、及び、前記保有水量のうち実際に循環している循環水量のうちの少なくとも１つに基づいて、前記検出間隔を変化させる、請求項１から３のいずれかに記載の水処理システム。
5. 前記供給制御部は、前記検出塩素濃度に基づいて、前記バルブを所定の開閉タイミングで開閉することにより、前記塩素供給手段を制御する、請求項２に記載の水処理システム。

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