JP3928455B2

JP3928455B2 - 冷却水系の水処理方法

Info

Publication number: JP3928455B2
Application number: JP2002088848A
Authority: JP
Inventors: 晶飯村; 和彦角田; 正典大石
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2007-06-13
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003285068A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷却水系の水処理方法に係り、詳しくは、冷却水を電解処理することにより冷却水中の塩化物イオンから次亜塩素酸等の塩素系酸化剤を生成させ、この塩素系酸化剤により冷却水系のスライム障害を防止する冷却水系の水処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷却水系では、微生物によりスライムが発生し易い。特に、循環冷却水系の高濃縮運転では、冷却水の水質が悪化し、細菌、黴、藻類などの微生物群に土砂、塵埃などが混ざり合って形成されるスライムが発生し易くなり、熱交換器における熱効率の低下や通水の悪化を引き起こす。また、スライム付着部において、機器や配管の局部腐食を誘発する。
【０００３】
このようなスライムによる障害を防止するために、スライムコントロール剤として塩素系薬剤や非塩素系の微生物忌避剤を循環冷却水中に添加することが行われている。また、このような薬剤添加を行うことなくスライムを防止するための方法として、冷却水中に含まれる塩化物イオンを電解酸化により次亜塩素酸などの塩素系酸化剤に変換し、この塩素系酸化剤を冷却水中に存在させる方法も行われている。
【０００４】
即ち、冷却水系の補給水として用いられる水道水や工業用水には、通常数ｍｇ−Ｃｌ⁻／Ｌ〜１０ｍｇ−Ｃｌ⁻／Ｌ程度の塩化物イオンが含まれていることから、循環冷却水系の冷却水には、６〜８倍の高濃縮運転で、この補給水中の塩化物イオンが濃縮されている。このため、この冷却水を電解処理することにより、冷却水中の塩化物イオンからスライム防止効果のある残留塩素（遊離塩素）を発生させることができる。この残留塩素を含む電解処理水を冷却水系に戻すことにより、スライム障害を防止することができる。
【０００５】
この塩素系酸化剤を発生させるための電解処理装置では、陽極と陰極との間に外部電源を用いて直流電圧を印加すると共に、両極間に冷却水を通水する。これにより、陽極の表面において冷却水中の塩化物イオンが酸化され、次亜塩素酸などの強い酸化力を有する残留塩素が生成する。生成した残留塩素は、スライムの原因となる微生物を殺菌し、あるいは増殖を抑制するので、循環冷却水系のスライム発生を効果的に防止することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
冷却水系内のスライムを確実に防止するためには、系内の残留塩素濃度をある程度高くする必要があるが、系内の金属材の腐食の防止のためには、系内の残留塩素濃度を過度に高くすることは避けるべきである。
【０００７】
このようなことから、電解処理により残留塩素を発生させて冷却水系に添加する場合、残留塩素生成量を適正範囲にコントロールする必要がある。
【０００８】
本発明は、冷却水を電解処理することにより生成させた塩素系酸化剤を含む電解処理水を冷却水系に供給することにより系内のスライムの発生を防止する冷却水系の水処理方法において、塩素系酸化剤の発生量を適正範囲に制御することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の冷却水系の水処理方法は、冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる冷却水系の水処理方法において、該冷却水系における塩素発生速度と残留塩素濃度との関係を求める第１の関係把握ステップと、該冷却水系内で維持すべき目標残留塩素濃度を決定し、前記第１の関係から必要塩素発生速度を求めるステップと、予め、該冷却水中の塩化物イオン濃度を電気伝導率で除算してなる水質値、通電電流及び塩素発生速度の間の関係を求める第２の関係把握ステップと、該冷却水中の塩化物イオン濃度及び電気伝導率を測定し、前記第２の関係に基いて、前記必要塩素発生速度となる前記電極への通電電流を設定するステップとを有することを特徴とする。
【００１０】
本発明者が実際の冷却水系において、塩素発生速度と、冷却水の電解用の電極への通電電流値、冷却水中の塩化物イオン濃度及び冷却水の電気伝導率との関係について検討を加えたところ、これらの間には次の関係式が存在することが見出された。

ここで、ａは電極の大きさ、材質、電極間距離によって定まる比例定数である。
【００１１】
本発明では、この関係に基づき、目標とする塩素濃度となるように電極への通電を制御する。
【００１２】
具体的には、例えば、電解処理装置に通電する電流値を種々変えた実験を行って上記定数ａを実測値から演算しておく。また、対象とする冷却水系において、塩素発生速度と残留塩素との関係を実験的に求めておく。
【００１３】
そして、冷却水系において目標とする残留塩素濃度から目標とする塩素発生速度を求め、この塩素発生速度をもたらす通電電流値を上記式（１）から求め、電解処理装置にこの電流値の電流を通電する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の冷却水系の水処理方法の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の冷却水系の水処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【００１５】
冷却塔１のピット内の冷却水は、ポンプＰ_１により、配管１１を経て熱交換器２に送給され、戻り水は配管１２を経て冷却塔１に戻され、散水板１Ａから散水される。
【００１６】
冷却水に塩素系酸化剤を添加するための電解処理装置３は、電解槽４と、この電解槽４内に設けられた電極４Ａ，４Ｂと、電極４Ａ，４Ｂに電圧を印加する電源５とを備える。
【００１７】
冷却塔１のピット内の冷却水は、ポンプＰ_２により配管１３を経て該電解槽４に導入され、電解処理される。電解処理水は配管１４より冷却塔１のピットに戻される。１５は補給水配管、１６はブロー水配管を示す。
【００１８】
この電解槽４の塩素発生速度は、電極の大きさ、材質、電極間距離という当該電解処理装置の固有の条件と、冷却水の水質及び電解槽４へ負荷する電流値とによって定まり、また、電解槽４での塩素発生速度と水系内の残留塩素濃度は冷却水系の保有水量によって定まる。そこで、以下の方法で、冷却水中の残留塩素濃度を安定的に管理する。
▲１▼ 対象水系の塩素発生速度と残留塩素の関係を求める。保有水量から予測しても構わないし、実測しても構わない。
▲２▼ 水系内で維持すべき残留塩素濃度を決定し、上記▲１▼の方法でもとめた必要発生速度を計算する。
▲３▼ 水質、負荷電流と塩素発生速度の関係をあらかじめ把握しておく。
▲４▼ 水質分析を適宜実施し、必要塩素発生速度になるための負荷電流値を決定し、電解槽に負荷する。
▲５▼ 定期的に水質分析を実施し、コンピューターデータベースにファイルし、データベース更新ごとに、負荷電流をフィードバック制御する。
▲６▼ 循環ポンプが停止しているときには、電解を停止することで、過剰添加を防ぐ。
【００１９】
具体的には、次のようにして電解槽４への通電電流を制御する。
【００２０】
まず、図１の構成を有した実プラント又はテストプラントを用い、電解槽４に通電する電流値を種々変えて運転し、その各々の場合において冷却水中の残留塩素濃度を測定する。これと共に、この冷却水の塩化物イオン濃度及び電気伝導率を測定し、電解槽４の塩素発生速度と該塩化物イオン濃度及び電気伝導率との関係式を求める。具体的には、前記（１）式

における比例定数ａを求める。また、、上記の各値から塩素発生速度と残留塩素濃度との関係も求めておく。
【００２１】
次に、実際に制御しようとする図１の構成を有した実プラントの冷却水の塩化物イオン濃度及び電気伝導率を測定する。当該実プラントでの目標残留塩素濃度を選定し、これから必要とする塩素発生速度を前記関係に基づいて求め、さらに、この塩素発生速度をもたらす電流値を（１）式から演算する。即ち、（１）式においてａ値が既知となっており、測定された塩化物イオン濃度及び電気伝導率と、上記のようにして求められた塩素発生速度を（１）式に代入し、電流値を計算する。そして、この電流値の電流を電解槽４に通電する。
【００２２】
【実施例】
実施例１
保有水量６ｍ^３、循環水量１００ｍ^３／ｈの図１の装置を２４時間連続運転した。
【００２３】
まず、電解処理装置３の塩素発生速度と水系内の残留塩素濃度との関係を求めたところ、次の通りであった。
【００２４】
【表１】

【００２５】
この冷却水系を目標残留塩素濃度０．３ｍｇ／Ｌで運転することにした。そのため、目標とする塩素発生速度は３．０ｇ／ｈと設定された。
【００２６】
一方、電解槽の塩素発生能力をあらかじめ把握した結果、本電解槽の１時間あたり、１Ａあたりの塩素発生速度は次式の関係があった。

【００２７】
電解開始直前の水質を分析した結果、塩化物イオン濃度８０ｍｇ／Ｌ、電気伝導率１００ｍＳ／ｍであったため、３．０ｇ／ｈの塩素発生速度を得るために、負荷電流値を３７．５Ａに設定し、電解を開始した。その後、１週間ごとに水質を分析し、コンピューターデータベースに蓄積し、データベース更新ごとに負荷電流を制御した。結果を以下に示す。
【００２８】
【表２】

【００２９】
この結果のように、この実施例によると、３５日間、残留塩素濃度を０．２〜０．４ｍｇ／Ｌに維持することができた。また、炭素鋼製テストピースを設置し、３５日間での腐食速度を測定した結果、２０ｍｄｄ（ｍｇ／ｄｍ^２／ｄａｙ）であった。
【００３０】
比較例１
同条件の冷却水系において、当初設定の電流値３８Ａで連続運転したところ、表３の通り、残留塩素濃度は０．１〜１．０であり、炭素鋼の腐食速度は６０ｍｄｄであった。
【００３１】
【表３】

【００３２】
以上の実施例及び比較例からも明らかな通り、本発明によると、水系内の残留塩素濃度を所定範囲に維持管理でき、炭素鋼の腐食速度を低減することができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上詳述した通り、本発明の冷却水系の水処理方法によれば、冷却水を電解処理することにより、冷却水中の塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させ、塩素系酸化剤を含む電解処理水を冷却水系に供給することにより系内のスライムの発生を防止するに当たり、冷却水中の塩素系酸化剤濃度が所定の範囲となるように塩素系酸化剤の生成量を適正範囲に制御することができ、これにより、系内の腐食を防止した上で良好なスライム防止効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷却水系の水処理方法の実施の形態を示す系統図である。
【符号の説明】
１冷却塔
１Ａ散水板
２熱交換器
３電解処理装置
４電解槽
４Ａ，４Ｂ電極
５電源

Claims

冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる冷却水系の水処理方法において、
該冷却水系における塩素発生速度と残留塩素濃度との関係を求める第１の関係把握ステップと、
該冷却水系内で維持すべき目標残留塩素濃度を決定し、前記第１の関係から必要塩素発生速度を求めるステップと、
予め、該冷却水中の塩化物イオン濃度を電気伝導率で除算してなる水質値、通電電流及び塩素発生速度の間の関係を求める第２の関係把握ステップと、
該冷却水中の塩化物イオン濃度及び電気伝導率を測定し、前記第２の関係に基いて、前記必要塩素発生速度となる前記電極への通電電流を設定するステップと
を有することを特徴とする冷却水系の水処理方法。
請求項１において、前記冷却水系は、冷却塔と、
該冷却塔から供給される冷却水を用いて熱交換を行う熱交換器と、
冷却水中に浸漬した電極に通電して、該水中に含まれる塩化物イオンから塩素系酸化剤を生成させた電解処理水を冷却水系の冷却水に含有させる電解槽と
を有することを特徴とする冷却水系の水処理方法。