JP4711187B2 - 水処理薬剤の注入方法及びその注入システム - Google Patents

Description

本発明は、空調用、各種工業用等の開放循環冷却水系に添加する水処理薬剤の注入方法及び水処理薬剤の注入システムに関するものである。

開放循環冷却水系に添加される水処理薬剤には、防食剤、スケール防止剤、スライム防除剤、及びこれらの各種成分を配剤し複数の効果を持たせた薬剤等がある。ここで、スライム防除剤は分解が早く、実質的に濃度不足現象が起こる。また防食剤にも、金属の腐蝕に伴い消費され、濃度不足現象の見られるものがある。

水処理薬剤の機能を十分発揮させる為には、開放循環冷却系で一定量以上の濃度を維持、管理することが必要である。そこで、開放循環冷却水系には、不足した水処理薬剤を適宜補充する必要が生じる。

開放循環冷却水系への水処理薬剤の注入方法として、タイマーによって薬注ポンプを制御する方法がある。また、パルス発信式流量計等で補給水の補給量を測定し、補給水に対して一定量の水処理薬剤を比例注入する方法が知られている。

タイマーによって薬注ポンプを制御する水処理薬剤の注入方法では、一定時間の経過後、一定量の水処理薬剤を投入するため、常に、水処理薬剤を投入することができるが、一定以上の濃度を確保するため、過剰に添加するしかなく、経済的でなかった。

補給水に対して水処理薬剤を比例注入する水処理薬剤の注入方法では、補給水の補給量に対して常に一定以上の新鮮な水処理薬剤が注入されるため、水処理薬剤の消費、分解には対応することができる。

しかし、開放循環冷却水系が何らかの理由で低濃度になった場合、補給水の補給量に対する注入量×冷却水の濃縮倍率で決定される開放循環冷却水系の薬剤濃度が、最低維持濃度に達せずに水処理薬剤の濃度不足がやはり起こる。つまり、負荷変動、濃縮倍率の変動に対応できない。特に、冬場などは、運転・停止を繰り返すことから、冷却水の濃縮倍率が安定せず、水処理薬剤の濃度不足がよく起こる。

また、トレーサー物質を用いた水処理薬剤の注入方法が開発されている。トレーサー物質として、蛍光物質、臭化物イオン、沃化物イオン、リチウムイオン、カリウムイオンなどがある。

特許文献１には、カリウムトレーサー法が開示されている。この方法では、迅速且つ簡便な測定方法として、イオン電極法の適用が示唆されている。
特開平４−２９６６５２号公報

また、特許文献２には、リチウムトレーサー法が開示されている。特許文献２記載の水処理薬剤の注入方法は、水処理薬剤と共にトレーサー物質としてのリチウムの水溶性塩を循環水系の被処理水中に添加し、リチウムイオン濃度により循環水系水中に添加した前記水処理薬剤の濃度管理を行う方法において、リチウムイオン電極の応答電位と、循環水系水の濃縮倍率及び／又は該濃縮倍率を求めるのに用い得る指標類の１つ以上の測定値から、循環水系水のリチウムイオン濃度を算出することを特徴とする。
特開２００４−３２２０５８号公報

しかし、特許文献１、２記載の水処理薬剤の注入方法では、水処理薬剤濃度の測定方法としてイオン電極を使用するが、イオン電極の測定値の精度が低く正確な水処理薬剤の注入を行うことができなかった。

しかも、開放循環冷却水系の水処理薬剤濃度を一定に保とうとする従来の方法では、濃縮倍率が高く、水の入れ替わりが少ない水系では、水処理薬剤の入れ替わりも少なく、開放循環冷却水系内で水処理薬剤が消費、分解されてしまい、実質的に水処理薬剤の濃度不足が起きることがある。

そこで、本発明は、経済的で、冷却水の濃縮倍率に変動がある場合でも精度良く、濃度不足を起こすことなく、実質的な水処理薬剤の濃度を維持することができる開放循環冷却水系に添加される水処理薬剤の注入方法及びその注入システムを提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決するために、第１に、熱交換器３ｃに冷却水２ａを循環供給すると共にこの冷却水２ａを冷却塔２で冷却し、且つ冷却水２ａに補給水４ａを供給するようにした開放循環冷却水系１への水処理薬剤の注入方法であって、注入する水処理薬剤５ａの特性に応じて、該水処理薬剤５ａの前記開放循環冷却水系１における最低維持濃度Ａ及び前記補給水４ａの補給量に対する最低注入量Ｂを設定し、前記最低維持濃度Ａを前記最低注入量Ｂで割った値を基準濃縮倍率Ｎｓとし、前記冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖを常時測定し、前記冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖを前記補給水４ａの電気伝導率Ｃｍで割った値である濃縮倍率Ｎｃを前記基準濃縮倍率Ｎｓと比較して、ＮｃがＮｓ以上の場合には、前記開放循環冷却水系１に注入される水処理薬剤５ａの注入量を前記補給水４ａの補給量に対してＢ以上とし、ＮｃがＮｓ未満の場合には、前記開放循環冷却水系１に注入される水処理薬剤５ａの注入量を前記補給水４ａの補給量に対してＡ／Ｎｃ以上とするように水処理薬剤５ａを注入する薬注ポンプ５ｃを制御することを特徴とする水処理薬剤５ａの注入方法の構成とした。第２に、濃縮倍率として、前記濃縮倍率Ｎｃに、前記冷却水２ａの実際の濃縮倍率と濃縮倍率Ｎｃとの違いを補正する補正係数αを乗じた濃縮倍率Ｎｃαを採用し、前記基準濃縮倍率Ｎｓと比較することを特徴とする請求項１記載の水処理薬剤５ａの注入方法の構成とした。第３に、熱交換器３ｃに冷却水２ａを循環供給すると共にこの冷却水２ａを冷却塔２で冷却し、且つ冷却水２ａに補給水４ａを供給するようにした開放循環冷却水系１に注入する水処理薬剤の注入システムであって、注入する水処理薬剤５ａの特性に応じた、該水処理薬剤５ａの前記開放循環冷却水系１における最低維持濃度Ａ及び前記補給水４ａの補給量に対する最低注入量Ｂを記憶する基礎データ記憶部と、前記冷却水２ａの電気伝導率を測定する冷却水濃度測定手段によって検出された前記冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖ、及び、前記冷却水２ａに補給される補給水４ａの電気伝導率を測定する補給水濃度測定手段によって検出された前記補給水４ａの電気伝導率Ｃｍ又は予め測定された前記冷却水２ａに補給される補給水４ａの電気伝導率Ｃｍ’を記憶する濃度記憶部と、前記基礎データ記憶部に記憶された最低維持濃度Ａを前記基礎データ記憶部に記憶された最低注入量Ｂで割る演算部と、前記演算部で計算された値を基準濃縮倍率Ｎｓとして記憶する基準濃縮倍率記憶部と、前記濃度記憶部に記憶された電気伝導率Ｃｖを前記濃度記憶部に記憶された電気伝導率Ｃｍ又はＣｍ’で割る濃縮倍率計算部と、前記濃縮倍率計算部で計算された値を濃縮倍率Ｎｃとして記憶する濃縮倍率記憶部と、前記濃縮倍率記憶部に記憶された濃縮倍率Ｎｃと前記基準濃縮倍率記憶部に記憶された基準濃縮倍率Ｎｓを比較し、ＮｃがＮｓ以上の場合には、前記補給水４ａの補給量に対する水処理薬剤５ａの注入量を基礎データ記憶部に記憶された最低注入量Ｂ以上とし、ＮｃがＮｓ未満の場合には、前記補給水４ａの補給量に対する水処理薬剤５ａの注入量を最低維持濃度Ａ／濃縮倍率Ｎｃ以上とするように水処理薬剤５ａの開放循環冷却水系１への注入量を制御する注入手段を有した薬注制御装置６からなることを特徴とする水処理薬剤の注入システムの構成とした。第４に、前記注入手段が、前記補給水４ａの補給量に対する水処理薬剤５ａの注入量をパルスポンプにおけるパルス当たりの水処理薬剤５ａの注入量Ｄで割って、必要パルス数Ｐを算出するパルス演算部と、前記必要パルス数Ｐをパルスポンプに出力し、パルスポンプの駆動を制御するパルスポンプ制御部からなるパルスポンプによる水処理薬剤５ａの注入手段であることを特徴とする請求項３に記載された水処理薬剤の注入システムの構成とした。第５に、濃縮倍率として、記憶装置に、基礎データとして補正係数テーブルが記憶され、制御部が、濃縮倍率Ｎｃに対応する補正係数αを、前記補正係数テーブルから抽出し、濃縮倍率に該補正係数αを乗じて、補正された濃縮倍率Ｎｃαを採用することを特徴とする請求項３乃至請求項４の何れかに記載された水処理薬剤の注入システムの構成とした。第６に、前記冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖを予め設定した設定電気伝導率Ｃｂと比較するか、或いは、前記濃縮倍率Ｎｃ又はＮｃαを予め設定した設定濃縮倍率Ｎｂと比較し、電気伝導率或いは濃縮倍率の値が大きかった場合に強制ブローを行って、開放循環冷却水系１の冷却水２ａを置換する手段を備えたことを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れかに記載された水処理薬剤の注入システムの構成とした。

本発明は、以上の構成であるから、何らかの要因で、冷却水の濃縮倍率が低倍率になってしまった場合でも、水処理薬剤の濃度不足を起こすことが無く、及び、冷却水が濃縮過剰になってしまった場合でも、水処理薬剤の分解・消費よる実質的な水処理薬剤の濃度不足を回避することができる。また、パルスポンプを使用することで、薬注ポンプの制御が容易であり、精度良く水処理薬剤の注入ができる。さらに、補正係数αを利用することで、より正確な濃縮倍率が求められる。加えて、ブロー制御を実施することで濃縮倍率がほぼ一定になるよう管理され、より精度よく水処理薬剤の注入が可能になる。

これによって、水処理薬剤の効果が十分発揮され、開放循環冷却水系の各種装置の稼働年数が伸び、経済的である。

水処理薬剤５ａの注入を最適に制御する目的を、熱交換器３ｃに冷却水２ａを循環供給すると共にこの冷却水２ａを冷却塔２で冷却し、且つ冷却水２ａに補給水４ａを供給するようにした開放循環冷却水系１への水処理薬剤５ａの注入方法であって、注入する水処理薬剤５ａの特性に応じて、該水処理薬剤５ａの前記開放循環冷却水系１における最低維持濃度Ａ及び前記補給水４ａの補給量に対する最低注入量Ｂを設定し、前記最低維持濃度Ａを前記最低注入量Ｂで割った値を基準濃縮倍率Ｎｓとし、前記冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖを常時測定し、前記冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖを前記補給水４ａの電気伝導率Ｃｍで割った値であるＮｃに、前記冷却水２ａの実際の濃縮倍率とＮｃとの違いを補正する補正係数αを乗じた濃縮倍率Ｎｃαを前記基準濃縮倍率Ｎｓと比較して、ＮｃαがＮｓ以上の場合には、前記開放循環冷却水系１に注入される水処理薬剤５ａの注入量を前記補給水４ａの補給量に対してＢ以上とし、ＮｃαがＮｓ未満の場合には、前記開放循環冷却水系１に注入される水処理薬剤５ａの注入量を前記補給水４ａの補給量に対してＡ／Ｎｃ以上とするように水処理薬剤５ａを注入する薬注ポンプ５ｃを制御することを特徴とする水処理薬剤５ａの注入方法の構成とすることで実現した。

以下、添付図面に基づいて、本発明である水処理薬剤の注入方法及び水処理薬剤の注入システムについて詳細に説明する。

図１は、本発明である水処理薬剤の注入システムが適用される開放循環冷却水系（一例）の概略図である。

開放循環冷却水系１は、冷却水２ａを溜める水槽２ｄに冷却水２ａを空冷するファン２ｅを取り付けた冷却塔２と、前記冷却塔２に連結し、前記冷却水２ａ（循環水３ａ）を循環ポンプ３ｂの駆動により冷凍機等の熱交換器３ｃに循環供給させ、前記冷却塔２に戻す循環ライン３と、前記冷却塔２に連結し、前記冷却水２ａが減少したときに前記水槽２ｄの水位を保つために、又は前記冷却水２ａの濃縮倍率が上昇したときに強制ブローを行うために補給水４ａを注入する補給ライン４と、前記冷却水２ａに水処理薬剤５ａを注入する薬注装置５と、前記水処理薬剤５ａの注入量を制御する薬注制御装置６と、前記冷却水２ａの電気伝導率を測定する電気伝導率計７と、前記補給水４ａの電気伝導率を測定する電気伝導率計８とからなる。

なお、水処理薬剤５ａの濃度異常や冷却水２ａの濃縮異常等を知らせるブザー音、通信信号を発生、送信する外部警報装置９を取り付けてもよい。

また、水槽２ｄには、水槽２ｄの水位が一定以上にならないように冷却水２ａをオーバーフロー水２ｂとして排出するオーバーフロー機構が備えられている。また、冷却水２ａをブロー水２ｃとして排出することができるブロー機構が備えられている。

補給ライン４は、水槽２ｄの水面の高さに連動するボールタップ４ｅが連結し、冷却水２ａが減少したとき補給水４ａを適宜補給するラインと、冷却水２ａの濃縮倍率が上昇したときに強制ブローを行うために、補給水４ａを強制的に補給する強制補給ライン４ｆと、水槽２ｄに補給された補給水４ａの流量を測定する流量計４ｃを備え、地下水、水道水などである補給水４ａを補給ポンプ４ｂで注入する。なお、強制補給ライン４ｆには、普段は閉鎖し、冷却水２ａの濃縮倍率が上昇したときに開放することができる強制補給弁４ｇが備えられている。

また、流量計４ｃは、補給された補給水４ａの補給量を測定し、薬注制御装置６に補給量を補給水量シグナル４ｄとして出力し、水処理薬剤の注入の基礎データとなる。

薬注装置５は、水処理薬剤５ａを常時貯留するタンク５ｂと、水処理薬剤５ａを冷却水２ａに注入するための薬注ポンプ５ｃと、薬注ライン５ｄからなる。

薬注ポンプ５ｃは、流体を移送することができるポンプであれば、特に限定されないが、特にパルスポンプが望ましい。ここでは、パルスポンプである薬注ポンプ５ｃが、薬注制御装置６から薬注ポンプ５ｃの必要パルス数である薬注ポンプ運転シグナル５ｅを受けて、駆動する。

電気伝導率計７は、冷却水２ａの電気伝導率を常時測定し、冷却水２ａの電気伝導率を電気伝導率シグナル７ａとして薬注制御装置６に出力する。電気伝導率シグナル７ａは、水処理薬剤の注入量を決定する際の基礎データである冷却水２ａの濃縮倍率の演算に利用される。

電気伝導率計８は、補給水４ａの電気伝導率を定期的、或いは常時測定し、補給水４ａの電気伝導率を電気伝導率シグナル８ａとして薬注制御装置６に出力する。電気伝導率シグナル８ａは、水処理薬剤の注入量を決定する際の基礎データである冷却水２ａの濃縮倍率の演算に利用される。

なお、補給水４ａの水質変動が少ない場合には、補給水４ａの電気伝導率を定期的、或いは常時測定することなく、予め測定した補給水４ａの電気伝導率を薬注制御装置６に入力しておき、その値を冷却水２ａの濃縮倍率の演算に利用しても良い。

薬注ポンプ５ｃの運転制御は、薬注制御装置６によって行われる。薬注制御装置６は、薬注制御装置６に入力された、冷却水２ａの電気伝導率である電気伝導率シグナル７ａと、補給水４ａの電気伝導率である電気伝導率シグナル８ａ、開放循環冷却水系１に補給された補給水４ａの補給量である補給水量シグナル４ｄとを用いて、薬注ポンプ５ｃの必要パルス数を演算し、薬注ポンプ５ｃの必要パルス数である薬注ポンプ運転シグナル５ｅを薬注ポンプ５ｃに出力する。

薬注ポンプ５ｃは、薬注ポンプ運転シグナル５ｅに基づき駆動し、必要な量の水処理薬剤５ａを冷却水２ａに注入する。その結果、開放循環冷却水系１の水処理薬剤濃度が至適濃度に維持、管理されることとなる。

さらに、薬注制御装置６は、予め入力された設定電気伝導率Ｃｂと冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖとを比較して、ＣｂがＣｖより大きかった場合、或いは、予め入力された設定濃縮倍率Ｎｂと冷却水２ａの濃縮倍率Ｎｃとを比較して、ＮｂがＮｃより大きかった場合に強制補給シグナル４ｈを強制補給弁４ｇに出力し、強制補給弁４ｇの開閉を制御する。

図２は、薬注制御装置のブロック図である。薬注制御装置６は、少なくとも入力装置６ａ、記憶装置６ｂ、出力装置６ｃ及び中央処理装置（ＣＰＵ）などの制御部６ｄからなる。

入力装置６ａは、薬注制御装置６に水処理薬剤５ａの冷却水２ａ中の最低維持濃度Ａ、補給水４ａの補給量に対する最低注入量Ｂ、予め測定した補給水４ａの電気伝導率Ｃｍ’など設定値（データ）を入力し、プログラムの実行指令を与える装置であり、マウス、キーボード又はタッチパネル等が該当する。尚、入力されたデータ等は記憶装置６ｂに記憶される。

記憶装置６ｂは、薬注制御装置６（コンピュータ）読み取り可能な記憶媒体であり、作業領域となる主記憶装置（メモリ）と、保存領域となる補助記憶装置とからなる。補助記憶装置には、ハードディスクやデータベース等があるが、フレキシブルディスクやコンパクトディスク等の記憶媒体も含めるものとする。

また、記憶装置６ｂには、少なくとも、水処理薬剤５ａの特性に応じて決定される、開放循環冷却水系１に対する水処理薬剤５ａの最低維持濃度Ａ及び補給水４ａの補給量に対する水処理薬剤５ａの最低注入量Ｂである基礎データを記憶する基礎データ記憶部と、冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖを測定する冷却水濃度測定手段によって検出された電気伝導率Ｃｖ、及び補給水４ａの電気伝導率Ｃｍを測定する補給水濃度測定手段によって検出された電気伝導率Ｃｍまたは予め測定された補給水４ａの電気伝導率Ｃｍ’を記憶する濃度記憶部と、演算部で計算された値を基準濃縮倍率Ｎｓとして記憶する基準濃縮倍率記憶部と、濃縮倍率計算部で計算された値を濃縮倍率Ｎｃとして記憶する濃縮倍率記憶部とがある。

最低維持濃度Ａとは、水処理薬剤５ａが効果を発揮するために冷却水２ａ中で最低限維持すべき濃度であり、水処理薬剤５ａ中の有効成分の種類、濃度、効能、要求される効果等に応じて適宜決定される。

また、最低注入量Ｂとは、水処理薬剤５ａが効果を発揮するために補給水４ａに対して注入すべき最低濃度であり、水処理薬剤５ａ中の有効成分の種類、濃度、効能、要求される効果、および分解または消費速度等に応じて適宜決定される。

また、記憶装置６ｂには、流量計４ｃから補給水量シグナル４ｄとして出力された開放循環冷却水系１に補給された補給水４ａの補給量データ、電気伝導率計７から電気伝導率シグナル７ａとして出力された冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖ、及び電気伝導率計８から電気伝導率シグナル８ａとして出力された補給水４ａの電気伝導率Ｃｍ、或いは予め測定された冷却水２ａに補給される補給水４ａの電気伝導率Ｃｍ’も記憶される。

さらに、必要に応じて、強制ブローを行うための設定電気伝導率Ｃｂ又は設定濃縮倍率Ｎｂ、及び補正係数テーブルを記憶する。

補正係数テーブルとは、電気伝導率から計算される冷却水２ａの濃縮倍率を実際の冷却水２ａの濃縮倍率に補正するための値で、例えば、補給水４ａを実験的に濃縮し、水の収支や塩化物イオン濃度等から求めた実際の濃縮倍率を電気伝導率から求めた濃縮倍率で除した値を、電気伝導率から計算した各濃縮倍率に対応する補正係数として採用することが出来る。

出力装置６ｃは、記憶装置６ｂに記憶されているデータ等を出力する装置であり、ディスプレイ（モニタ）又はプリンタ等が該当する。

制御部６ｄは、薬注制御装置６の中枢となる装置（ＣＰＵ）であり、プログラムの実行を行う。実行に際しては、プログラムを解析し、データに対して計算を行う演算命令や、入力装置６ａ、記憶装置６ｂ、出力装置６ｃ、薬注ポンプ５ｃ、各種ポンプ、弁の開閉に対する制御命令を出す。

具体的には、制御部６ｄには、基礎データ記憶部に記憶された最低維持濃度Ａを基礎データ記憶部に記憶された最低注入量Ｂで割る演算部と、濃度記憶部に記憶された電気伝導率Ｃｖを前記濃度記憶部に記憶された電気伝導率Ｃｍ又はＣｍ’で割る濃縮倍率計算部と、があり前記濃縮倍率記憶部に記憶された濃縮倍率Ｎｃと前記基準濃縮倍率記憶部に記憶された基準濃縮倍率Ｎｓを比較し、ＮｃがＮｓ以上の場合には、前記補給水４ａの補給量に対する水処理薬剤５ａの注入量を基礎データ記憶部に記憶された最低注入量Ｂ以上とし、ＮｃがＮｓ未満の場合には、前記補給水４ａに対する水処理薬剤５ａの注入量を最低維持濃度Ａ／濃縮倍率Ｎｃ以上とするように水処理薬剤５ａの開放循環冷却水系１への注入量を制御する注入手段を有する。

注入手段は、前記補給水４ａの補給量に対する水処理薬剤５ａの注入量をパルスポンプにおけるパルス当たりの水処理薬剤５ａの注入量Ｄで割って、必要パルス数Ｐを算出するパルス演算部と、前記必要パルス数Ｐをパルスポンプに出力し、パルスポンプの駆動を制御するパルスポンプ制御部からなる。

図３は、薬注制御装置によって制御される水処理薬剤の注入システムを示すフローチャートである。枠の中に、ある種の水処理薬剤５ａを注入する場合について、具体的な数値を示した。ここでは、薬注ポンプ５ｃとして、パルスポンプを使用した場合について説明する。

入力ステップ１１は、まず、入力装置６ａを介して管理者によって、各水処理薬剤５ａに対応した開放循環冷却水系１に対する水処理薬剤５ａの最低維持濃度Ａ及び補給水４ａの補給量に対する水処理薬剤５ａの最低注入量Ｂである基礎データを基礎データ記憶部に記憶するステップである。

ここでは、下記の条件が基礎データとして記憶されているとして、以下説明する。
最低維持濃度Ａ ： ２５０ｍｇ／ｌ
最低注入量Ｂ ： ５０ｍｇ／ｌ
基準濃縮倍率Ｎｓ： ５（Ａ／Ｂ）
また、パルス当たりの薬剤注入量Ｄ＝２［ｇ／Ｐ］とする。なお、単位のＰはパルス数である。これら、基礎データは、注入する水処理薬剤５ａの特性、使用するパルスポンプの性能によって、適宜決定される。また、強制ブローを行うための設定電気伝導率Ｃｂ又は設定濃縮倍率Ｎｂも入力される。

補給ステップ１２は、入力ステップ１１を経た後に、冷却水２ａが蒸発による自然減少、何らかのトラブルによる減少により補給水４ａを補給すること、又は、強制ブローにより強制補給弁４ｇを開放することで、補給水４ａが補給されるステップである。このように補給水４ａが補給された後、即ち流量計４ｃが補給を感知し、補給水４ａの補給量を補給水量シグナル４ｄとして、薬注制御装置６に出力し、薬注制御装置６が受けとったことにより、水処理薬剤５ａの注入が開始される。

Ｎｃ値算出ステップ１３は、制御部６ｄが、記憶装置６ｂに記憶された電気伝導率Ｃｖ、電気伝導率Ｃｍ（Ｃｍ’）を読み込み、演算部でＣｖ／Ｃｍ（Ｃｍ’）を演算し、濃縮倍率Ｎｃを求め、基準濃縮倍率記憶部に記憶されていた基準濃縮倍率Ｎｓと比較する。

なお、演算の結果求められた濃縮倍率Ｎｃは、一時記憶装置６ｂに記憶してもよい。濃縮倍率Ｎｃが、基準濃縮倍率Ｎｓより小さければ、次の注入係数算出ステップ１４に進む。例えば、Ｎｃ＝３であった場合である。

一方、求められた濃縮倍率Ｎｃと、基準濃縮倍率記憶部に記憶されていた基準濃縮倍率Ｎｓと比較した結果、濃縮倍率Ｎｃが、基準濃縮倍率Ｎｓ以上の値であったならば、必要パルス数算出ステップ１７に進む。例えば、Ｎｃ＝６であった場合である。なお、必要パルス数算出ステップ１７については、後述する。

ここで、必要に応じて、補正係数αを用いて濃縮倍率を補正することができる。補正係数αによる濃縮倍率の補正は、制御部６ｄが、基礎データ記憶部に記憶された補正係数テーブルを読み込み、電気伝導率から求めた濃縮倍率Ｎｃに対応する補正係数αを抽出し、電気伝導率から求めた濃縮倍率Ｎｃに、前記補正係数αを乗じて、基準濃縮倍率Ｎｓと比較する補正後の濃縮倍率Ｎｃαとする。この後、上記各ステップを実行する。

これにより、より正確な冷却水２ａの濃縮倍率が得られ、より的確な水処理薬剤５ａの注入が可能となる。なお、補正後の濃縮倍率Ｎｃαは、一時記憶装置６ｂに記憶してもよい。

注入係数算出ステップ１４は、制御部６ｄが、薬注ポンプ５ｃの駆動に必要なパルス数を求めるための注入係数Ｘを、基礎データ記憶部から、注入する水処理薬剤５ａに対応する最低維持濃度Ａを読み出し、最低維持濃度Ａを前記Ｎｃ値算出ステップ１３で得られた濃縮倍率Ｎｃ又は補正後の濃縮倍率Ｎｃαで割り、求める。なお、求められた注入係数Ｘは、一時記憶装置６ｂに記憶してもよい。

ここでは、最低維持濃度Ａ＝２５０ｍｇ／ｌ、濃縮倍率Ｎｃ＝３であるから、注入係数Ｘは、２５０［ｍｇ／ｌ］／３＝約８３ｍｇ／ｌとなる。

必要パルス数算出ステップ１５は、制御部６ｄが、薬注ポンプ５ｃの駆動に必要な補給水４ａの補給量１ｍ^３当たりのパルス数Ｐを、基礎データ記憶部に記憶された薬注ポンプ５ｃの性能によって決定されるパルス当たりの薬剤注入量Ｄを読み込み、薬剤注入量Ｄで、前記注入係数算出ステップ１４で得られた注入係数Ｘを割り、求める。なお、求められた必要パルス数Ｐは、一時記憶装置６ｂに記憶してもよい。

ここでは、注入係数Ｘ＝８３ｍｇ／ｌ、パルス当たりの薬剤注入量Ｄ＝２［ｇ／Ｐ］、であるから、必要パルス数Ｐ［Ｐ／ｍ^３］は、８３［ｍｇ／ｌ］／２［ｇ／Ｐ］＝約４２Ｐ／ｍ^３となる。

薬注ポンプ運転シグナル出力ステップ１６は、制御部６ｄが、薬注ポンプ運転シグナル５ｅ、即ち前記求められた必要パルス数Ｐを、薬注ポンプ５ｃに出力する。

薬注ポンプ運転ステップ１９は、薬注ポンプ５ｃが、薬注ポンプ運転シグナル５ｅを受けて、必要パルス数Ｐに応じて駆動する。これにより、タンク５ｂに貯留されている水処理薬剤５ａが薬注ライン５ｄを通り、冷却水２ａに注入される。

この後、補給水４ａが注入されるまで、水処理薬剤の注入システムは、一時待機状態となり、再度補給水４ａが補給され、流量計４ｃから補給水量シグナル４ｄが、薬注制御装置６に入力され、記憶装置６ｂに補給量が記憶される補給ステップ１２に戻り、再び水処理薬剤５ａの注入が開始される。

このように、本発明である水処理薬剤の注入方法、及びその注入システムでは、補給水４ａの注入を契機に繰り返し、リアルタイムで水処理薬剤５ａを注入することができる。

加えて、冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖ、または電気伝導率から求めた濃縮倍率Ｎｃを基に、開放循環冷却水系１の水を常時、ある一定の濃縮倍率以下に保持・調整することができる。

濃縮倍率の調整は、制御部６ｄが、測定された冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖと基礎データとして基礎データ記憶部に記憶された設定電気伝導率Ｃｂを比較するか、或いは、濃縮倍率Ｎｃと、基礎データとして基礎データ記憶部に記憶された設定濃縮倍率Ｎｂを比較し、設定電気伝導率Ｃｂ或いは設定濃縮倍率Ｎｂより、電気伝導率Ｃｖ或いは濃縮倍率Ｎｃの値が大きければ、強制補給弁４ｇを開放する指示である強制補給シグナル４ｈを強制補給弁４ｇに出力し、補給水４ａを水槽２ｄに強制補給することで行う。

補給水４ａを水槽２ｄに強制補給すると、水槽２ｄ内の水位が上昇し、冷却水２ａの一部がオーバーフロー水２ｂとして排出（ブロー）され、補給水４ａと置換されることで冷却水２ａが希釈され、冷却水２ａの濃縮倍率が低下する。

なお、ここでは、補給水４ａを強制補給した場合の強制ブローについて説明したが、ブロー水２ｃの排出ラインに自動弁を設け、その自動弁の開閉を制御することで強制ブローを行うこともできる。

以下、Ｎｃ値算出ステップ１３で、濃縮倍率Ｎｃが、基準濃縮倍率Ｎｓ以上の場合にいて説明する。ここでは、濃縮倍率Ｎｃ＝６とする。Ｎｃ値算出ステップ１３で、求められたＮｃが６であるので、必要パルス数算出ステップ１７に進む。

必要パルス数算出ステップ１７は、制御部６ｄが、必要パルス数Ｐを、基礎データとして基礎データ記憶部に記憶された最低注入量Ｂ、及びパルス当たりの薬剤注入量Ｄを読み込み、最低注入量Ｂを薬剤注入量Ｄで割り、求める。求められた必要パルス数Ｐは、一時記憶装置６ｂに記憶してもよい。

ここでは、最低注入量Ｂ＝５０ｍｇ／ｌ、薬剤注入量Ｄ＝２［ｇ／Ｐ］であるから、必要パルス数Ｐ［Ｐ／ｍ^３］は、５０［ｍｇ／ｌ］／２［ｇ／Ｐ］＝２５［Ｐ／ｍ^３］となる。

薬注ポンプ運転シグナル出力ステップ１８は、制御部６ｄが、薬注ポンプ運転シグナル５ｅ、即ち前記求められた必要パルス数Ｐを、薬注ポンプ５ｃに出力する。続いて、薬注ポンプ運転ステップ１９に移行し、上記同様補給ステップ１２に戻り、冷却水２ａの濃縮度合いに応じて、水処理薬剤５ａの注入量を制御する。

図４は、補正係数αの説明図である。ここで補正係数αとは、冷却水２ａの電気伝導率Ｃｖと、補給水４ａの電気伝導率Ｃｍ（Ｃｍ’）の比から求めた計算上の冷却水２ａの濃縮倍率Ｎｃを、実際の濃縮倍率に近づけるための係数である。

開放循環冷却水系１の冷却水２ａが濃縮されると、濃縮倍率が高くなるにつれ、難溶解性の炭酸カルシウム等が析出し、電気伝導率から求めた濃縮倍率は、実際の濃縮倍率から乖離し、濃縮倍率に誤差を生じる。この誤差は、より高い濃縮倍率で顕著に表れる。濃縮倍率に誤差が生じると、当然に、水処理薬剤５ａの濃度が規定の値になるように注入することができないこととなる。

そこで、電気伝導率から求められた濃縮倍率Ｎｃの誤差を補正するため、予め補正係数αのデータテーブルである補正係数データテーブルを求め、基礎データとして、入力ステップ１１において、管理者が、入力装置６ａを介して、基礎データ記憶部に入力する。

以下、補正係数データテーブルの求め方を説明する。補正係数αは、予め、被処理水に使用される補給水４ａを濃縮して、電気伝導率と指標となる溶解性の高いイオン、塩化物イオン、カリウムイオン、リチウムイオン等の濃度を測定することで実験的に求めることができる。

以下、補正係数αを決定するための実験方法について説明する。先ず、開放循環冷却水系１に使用される補給水４ａを適宜濃縮し、電気伝導率基準で１〜１０倍の濃縮水を作成した。次に、各濃縮倍率に対応する濃縮水中の塩化物イオン濃度をイオンクロマトグラフ法によって測定し、補正係数αを算出した。

補正係数αの算出方法を以下に説明する。図４のａ．電気伝導率より計算した濃縮倍率とは、濃縮水の電気伝導率を補給水４ａの電気伝導率で除して求めた値であり、各々が前記濃縮倍率１〜１０倍の濃縮水に対応する。図４のｂ．塩化物イオン濃度より計算した濃縮倍率とは、前記濃縮倍率１〜１０倍の濃縮水中の塩化物イオン濃度の測定値を補給水４ａ中の塩化物イオン濃度で除した値である。

上述のように計算した各濃縮倍率によって各濃縮倍率に対応する補正係数αを計算した。具体的には、ｃ．補正係数α＝ｂ．塩化物イオン濃度より計算した濃縮倍率／ａ．電気伝導率より計算した濃縮倍率によって求められる。

このようにして求められた補正係数データテーブル（式としてもよい）から、リアルタイムに電気伝導率から求めた濃縮倍率Ｎｃに対応する補正係数αを抽出し、電気伝導率から求めた濃縮倍率Ｎｃに、前記補正係数αを乗じて、基準濃縮倍率Ｎｓと比較する補正後の濃縮倍率Ｎｃαとする。これにより、より正確な濃縮倍率が求められ、より正確な水処理薬剤５ａの注入が可能となる。

なお、ここで決められた補正係数αは、開放循環冷却水系１の補給水４ａの水質が日本の上水、地下水等の平均的な水質（標準的な水）と極端に異ならなければ、標準的な水を用いて求めた補正係数αの値を使用することもできる。したがって、標準的な水で一度補正係数αの値を決定すれば、必ずしも都度対象となる補給水４ａを濃縮して補正係数αの値を決定する必要は無い。

しかし、硬度が極端に高い等、補給水４ａ水質が日本の平均的な水質と極端に異なる場合は、上述のような方法により改めて開放循環冷却水系１の補給水４ａの濃縮を行い、補正係数αを決定することが、正確な濃縮倍率を求めるには必要である。

ここで、補正係数αとしては、特に開放循環冷却水系１の補給水４ａの水質が極端に日本の平均的水質と異なることがなければ、図４の補正係数αをそのまま採用することができる。また、図４に合致する数値の無い中間的な濃縮倍率に対応する補正係数αについては、さらに細かく実験的に求めた値を採用しても良いし、図４において、近い濃縮倍率に対応する補正係数αの値を用いたり、その値から推定される値を用いることもできる。

本発明である水処理薬剤の注入システムが適用される開放循環冷却水系（一例）の概略図である。 薬注制御装置のブロック図である。 薬注制御装置によって制御される水処理薬剤の注入システムを示すフローチャートである。 補正係数αの説明図である。

符号の説明

１ 開放循環冷却水系
２ 冷却塔
２ａ 冷却水
２ｂ オーバーフロー水
２ｃ ブロー水
２ｄ 水槽
２ｅ ファン
２ｆ 強制ブロー弁
３ 循環ライン
３ａ 循環水
３ｂ 循環ポンプ
３ｃ 熱交換器
４ 補給ライン
４ａ 補給水
４ｂ 補給ポンプ
４ｃ 流量計
４ｄ 補給水量シグナル
４ｅ ボールタップ
４ｆ 強制補給ライン
４ｇ 強制補給弁
４ｈ 強制補給シグナル
５ 薬注装置
５ａ 水処理薬剤
５ｂ タンク
５ｃ 薬注ポンプ
５ｄ 薬注ライン
５ｅ 薬注ポンプ運転シグナル
６ 薬注制御装置
６ａ 入力装置
６ｂ 記憶装置
６ｃ 出力装置
６ｄ 制御部
７ 電気伝導率計
７ａ 電気伝導率シグナル
８ 電気伝導率計
８ａ 電気伝導率シグナル
９ 外部警報装置
１１ 入力ステップ
１２ 補給ステップ
１３ Ｎｃ値算出ステップ
１４ 注入係数算出ステップ
１５ 必要パルス数算出ステップ
１６ 薬注ポンプ運転シグナル出力ステップ
１７ 必要パルス数算出ステップ
１８ 薬注ポンプ運転シグナル出力ステップ
１９ 薬注ポンプ運転ステップ

Claims (6)

1. 熱交換器に冷却水を循環供給すると共にこの冷却水を冷却塔で冷却し、且つ冷却水に補給水を供給するようにした開放循環冷却水系への水処理薬剤の注入方法であって、注入する水処理薬剤の特性に応じて、該水処理薬剤の前記開放循環冷却水系における最低維持濃度Ａ及び前記補給水の補給量に対する最低注入量Ｂを設定し、前記最低維持濃度Ａを前記最低注入量Ｂで割った値を基準濃縮倍率Ｎｓとし、前記冷却水の電気伝導率Ｃｖを常時測定し、前記冷却水の電気伝導率Ｃｖを前記補給水の電気伝導率Ｃｍで割った値である濃縮倍率Ｎｃを前記基準濃縮倍率Ｎｓと比較して、ＮｃがＮｓ以上の場合には、前記開放循環冷却水系に注入される水処理薬剤の注入量を前記補給水の補給量に対してＢ以上とし、ＮｃがＮｓ未満の場合には、前記開放循環冷却水系に注入される水処理薬剤の注入量を前記補給水の補給量に対してＡ／Ｎｃ以上とするように水処理薬剤を注入する薬注ポンプを制御することを特徴とする水処理薬剤の注入方法。
2. 濃縮倍率として、前記濃縮倍率Ｎｃに、前記冷却水の実際の濃縮倍率と濃縮倍率Ｎｃとの違いを補正する補正係数αを乗じた濃縮倍率Ｎｃαを採用し、前記基準濃縮倍率Ｎｓと比較することを特徴とする請求項１記載の水処理薬剤の注入方法。
3. 熱交換器に冷却水を循環供給すると共にこの冷却水を冷却塔で冷却し、且つ冷却水に補給水を供給するようにした開放循環冷却水系に注入する水処理薬剤の濃度を制御する水処理薬剤の注入システムであって、注入する水処理薬剤の特性に応じた、該水処理薬剤の前記開放循環冷却水系における最低維持濃度Ａ及び前記補給水の補給量に対する最低注入量Ｂを記憶する基礎データ記憶部と、前記冷却水の電気伝導率を測定する冷却水濃度測定手段によって検出された前記冷却水の電気伝導率Ｃｖ、及び、前記冷却水に補給される補給水の電気伝導率を測定する補給水濃度測定手段によって検出された前記補給水の電気伝導率Ｃｍ又は予め測定された前記冷却水に補給される補給水の電気伝導率Ｃｍ’を記憶する濃度記憶部と、前記基礎データ記憶部に記憶された最低維持濃度Ａを前記基礎データ記憶部に記憶された最低注入量Ｂで割る演算部と、前記演算部で計算された値を基準濃縮倍率Ｎｓとして記憶する基準濃縮倍率記憶部と、前記濃度記憶部に記憶された電気伝導率Ｃｖを前記濃度記憶部に記憶された電気伝導率Ｃｍ又はＣｍ’で割る濃縮倍率計算部と、前記濃縮倍率計算部で計算された値を濃縮倍率Ｎｃとして記憶する濃縮倍率記憶部と、前記濃縮倍率記憶部に記憶された濃縮倍率Ｎｃと前記基準濃縮倍率記憶部に記憶された基準濃縮倍率Ｎｓを比較し、ＮｃがＮｓ以上の場合には、前記補給水の補給量に対する水処理薬剤の注入量を基礎データ記憶部に記憶された最低注入量Ｂ以上とし、ＮｃがＮｓ未満の場合には、前記補給水の補給量に対する水処理薬剤の注入量を最低維持濃度Ａ／濃縮倍率Ｎｃ以上とするように水処理薬剤の開放循環冷却水系への注入量を制御する注入手段を有した薬注制御装置からなることを特徴とする水処理薬剤の注入システム。
4. 前記注入手段が、前記補給水の補給量に対する水処理薬剤の注入量をパルスポンプにおけるパルス当たりの水処理薬剤の注入量Ｄで割って、必要パルス数Ｐを算出するパルス演算部と、前記必要パルス数Ｐをパルスポンプに出力し、パルスポンプの駆動を制御するパルスポンプ制御部からなるパルスポンプによる水処理薬剤の注入手段であることを特徴とする請求項３に記載された水処理薬剤の注入システム。
5. 濃縮倍率として、記憶装置に、基礎データとして補正係数テーブルが記憶され、制御部が、濃縮倍率Ｎｃに対応する補正係数αを、前記補正係数テーブルから抽出し、濃縮倍率に該補正係数αを乗じて、補正された濃縮倍率Ｎｃαを採用することを特徴とする請求項３乃至請求項４の何れかに記載された水処理薬剤の注入システム。
6. 前記冷却水の電気伝導率Ｃｖを予め設定した設定電気伝導率Ｃｂと比較するか、或いは、前記濃縮倍率Ｎｃ又はＮｃαを予め設定した設定濃縮倍率Ｎｂと比較し、電気伝導率或いは濃縮倍率の値が大きかった場合に強制ブローを行って、開放循環冷却水系の冷却水を置換する手段を備えたことを特徴とする請求項３乃至請求項５の何れかに記載された水処理薬剤の注入システム。
   

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