JPH06296970A

JPH06296970A - 水処理方法及び装置

Info

Publication number: JPH06296970A
Application number: JP8859893A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Matsuda; 正一松田
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 1993-04-15
Filing date: 1993-04-15
Publication date: 1994-10-25
Anticipated expiration: 2013-03-18
Also published as: JP2728840B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は水処理方法及び装置に関し、特に、
薬剤を用いることなく、冷却に用いる循環水の循環水路
におけるスケール及びアルジーの発生及び付着を防止す
ることを特徴とする。【構成】本発明による水処理方法及び装置は、冷却塔
(3)により冷却された循環水(4)を熱交換手段(1)に供給
し、この循環水(4)を冷却塔(3)と熱交換手段(1)間で循
環するようにした水処理方法及び装置において、循環水
(4)のスケールの発生を、電磁水処理部(30)を用いて抑
制し、この循環水(4)のアルジーの発生を銅イオンを用
いて抑制する構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水処理方法及び装置に
関し、特に、薬剤を用いることなく、冷却に用いる循環
水の循環水路におけるスケール、錆及びアルジー（藻
等）の発生及び付着を防止するための新規な改良に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、用いられていたこの種の水処理方
法及び装置としては、図１０に示される構成が一般に採
用されている。すなわち、図１０において符号１で示さ
れるものは、周知熱交換手段であり、この熱交換手段１
の戻り管２は開放型の冷却塔３内に導入され、この戻り
管２の先端に形成された散水穴２ａからは冷却水からな
る循環水４が散水され冷却されるように構成されてい
る。

【０００３】前記冷却塔３の下部に形成され循環水４を
貯める貯水部５には、オーバーフロー管６、補給水７を
注水する補給水管８及び排水栓９が設けられ、この循環
水４内には、スケール、錆及びアルジー（藻類等）の発
生を防止するための薬品を注入する薬注装置１０が設け
られている。

【０００４】前記貯水部５の底部５ａに接続され循環水
ポンプ１２を有する吸引管１１は熱交換手段１に接続さ
れ、前記熱交換手段１、戻り管２、冷却塔３及び吸引管
１１により水４の循環水路１３を構成している。

【０００５】次に動作について述べる。前記冷却塔３で
冷却された循環水４は、戻り管２から熱交換手段１に送
られ、この冷却塔３内を落下する際に、蒸発潜熱により
冷却された後、冷却水として貯水され、循環ポンプ１２
で吸引され、循環水路１３を循環する。

【０００６】前述の状態において、前述薬注装置１０か
らは、循環する水のスケール付着、錆、スライム、アル
ジー（藻等）の発生を防止するため、タイマー（図示せ
ず）で定期的に一定量の薬剤（有機リン酸塩、塩素系）
を循環水４ａ中に添加していた。なお、この薬剤の使用
量は、例えば、４０ｍ³／ｈの循環水４ａの量に対し、
３００日／年×２４時間運転の冷却塔では約５００kg使
用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の水処理方法及び
装置は、以上のように構成されていたため、次のような
課題が存在していた。すなわち、この薬剤は、オーバー
フロー管からのオーバーフロー水及び冷却塔の飛散水に
混入するため、環境汚染を引き起こすことになり、前述
の量の薬剤を、例えば、日本中のビル、病院、工場等の
冷却塔で使用していると仮定すると、その薬害は想像を
絶することになり、関係方面において早急な対策の立案
・実行が切望されている。また、この薬剤は費用対効果
が低く、装置の寿命を短くすると共に、保守管理も容易
ではなかった。

【０００８】本発明は、以上のような課題を解決するた
めになされたもので、特に、薬剤を用いることなく、冷
却に用いる水の循環路におけるスケール、錆及びアルジ
ー（藻等）の発生及び付着を防止するようにした水処理
方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による水処理方法
は、循環水を冷却塔と熱交換手段との間で循環するよう
にした水処理方法において、前記循環水のスケールの発
生を、電磁水処理により抑制すると共に、前記循環水の
アルジーの発生を、銅イオンを用いて抑制する方法であ
る。

【００１０】さらに詳細には、前記銅イオン濃度は、
０.２〜０.８ppmの範囲とする方法である。

【００１１】さらに詳細には、前記循環水の電気伝導度
は、１２００〜１５００μＳ／cmとする方法である。

【００１２】本発明による水処理装置は、循環水を冷却
塔と熱交換手段を含む循環水路で循環するようにした水
処理装置において、前記循環水路には、電磁水処理部
と、銅イオンを発生する銅イオン発生部とが設けられて
いる構成である。

【００１３】さらに詳細には、前記銅イオン発生装置に
は、前記冷却塔内の残留水の銅イオン濃度を検出する銅
イオン検出装置に接続された銅イオン制御装置が接続さ
れている構成である。

【００１４】さらに詳細には、前記銅イオン濃度は前記
銅イオン制御装置により０.２〜０.８ppmの範囲で管理
されている構成である。

【００１５】さらに詳細には、前記冷却塔には前記冷却
塔内の循環水の電気伝導度を検出するための電気伝導度
計が設けられている構成である。

【００１６】

【作用】本発明による、水処理方法及び装置において
は、冷却塔及び熱交換手段を含む水の循環水路に、スケ
ール及び錆の発生を抑制するための電磁水処理部（スケ
ールキラー）及びアルジーの発生を抑制するための銅イ
オン発生部（アルジーキラー）が設けられている。その
ため、まず、電磁水処理部において永久磁石の磁力線に
よるホール電場に異種金属による電場を相乗させ、この
電場に循環水を通過させることにより、スケールとして
析出する溶質成分（Ｃａ²⁺，Ｍｇ²⁺，ＳｉＯ₂ ^-，ＳＯ₄
^2-）を凝集させ、ＣａＣＯ₃，ＳｉＯ₂等のスケールスラ
ッジを生成させてこれらを浮遊状態としてスケール付着
を防止すると共に、これらのスケールを冷却塔の貯水部
内に沈澱させることができる。また、銅イオン発生部で
は、銅イオンを冷却塔に溶出させ、アルジーの発生を抑
制することができる。この銅イオン濃度は０.２〜０.８
ppmで管理することにより、アルジーの発生を著しく抑
制することができる。

【００１７】

【実施例】以下、図面と共に本発明による水処理方法及
び装置の好適な実施例について詳細に説明する。なお、
従来例と同一又は同等部分については同一符号を付して
説明する。図１から図９迄は、本発明による水処理方法
に適用する装置を示すもので、図１は全体構成を示す構
成図、図２は図１の銅イオン発生部を示す構成図、図３
は図１の電磁水処理部を示す断面図、図４は図３のＡ−
Ａ断面図、図５は図３のＢ−Ｂ断面図、図６は電磁水処
理部の原理図、図７は異種金属による起電力の原理図、
図８は永久磁石のホール効果による起電力を示す説明
図、図９は起電力の特性図である。

【００１８】図１において符号１で示されるものは、密
閉型の周知の熱交換手段であり、この熱交換手段１の戻
り管２はアルジーキラーである銅イオン発生部２０を介
して開放型の冷却塔３内に導入され、この戻り管２の先
端に形成された散水穴２ａからは冷却水からなる循環水
４が散水され、冷却されるように構成されている。

【００１９】前記冷却塔３の下部に形成され循環水４を
貯める貯水部５には、オーバーフロー管６、補給水７を
注水する補給水管８及び排水栓９が設けられていると共
に、循環水４中の銅イオン濃度を検出するための銅イオ
ン検出装置２１の検出部２１ａが内設されている。

【００２０】前記銅イオン検出装置２１の出力２１ｂは
銅イオン制御装置２２に入力され、この銅イオン制御装
置２２の制御出力２２ａは前記銅イオン発生部２０に入
力されている。前記銅イオン発生部２０は、図２で示す
ように構成されており、ケーシング２３内に設けられた
一対の銅板電極２４から構成されている。

【００２１】前記各銅板電極２４は、直接及び１.５Ｖ
の電源２５を介してスイッチ２６に接続され、このスイ
ッチ２６は前記銅イオン制御装置２２からの制御出力２
２ａによってオン・オフとなるように構成されている。
従って、冷却塔３の底部の貯水部５内のイオン濃度が
０.８ppmを越えると、スイッチ２６をオフとして電源２
５の通電をオフとし、０.５ppmよりも低下すると電源２
５を通電するように構成されている。

【００２２】さらに、前記貯水部５には、循環水４の電
気伝導度を検出するための電気伝導度計２３が設けられ
ており、この電気伝導度計２３の出力２３ａは電気伝導
度制御装置２４に入力され、この電気伝導度制御装置２
４の制御出力２４ａは制御弁２４ｂの開閉を行うように
構成されている。

【００２３】前記貯水部５の底部に設けられた吸引管１
１には、循環ポンプ１２及びスケールキラーである電磁
水処理部３０が直列に接続され、この吸引管１１は前記
熱交換手段１に接続されている。前記熱交換手段１、戻
り管２、冷却塔３及び吸引管１１により循環水４の循環
水路１３を構成している。

【００２４】なお、前記冷却塔３では、循環水４の蒸発
及び大気中への飛散によりスケール成分が大となり、循
環水路１３及び熱交換手段１にスケールが付着しやすく
なり、通常水は電気伝導度１５０〜２００μＳ／cmであ
るが、スケールキラーを使用していない場合、電気伝導
度を８００μＳ／cm以下としなければ循環水路１３にス
ケールが付着しやすくなり、この状態で前記電磁水処理
部３０を用いると、電気伝導度は１２００〜１５００μ
Ｓ／cmに設定可能な状態となる。また、この銅イオン発
生部２０により銅イオンを循環水路１３に添加している
が、銅イオン濃度が０.５〜０.８ppm程度では、実験の
結果、電気伝導度を高める効果はないことが確認されて
いる。

【００２５】前記電磁水処理部３０は、図３から図７で
示すように構成されている。すなわち、図３から図７に
おいて、図３において、符号４０で示されるものはステ
ンレス等の筒体よりなる保持体であり、この保持体４０
の各端部には開口４０ａ，４０ｂ及び取付孔４１を有す
るフランジ４２，４２ａが溶接部４３を介して設けられ
ている。

【００２６】前記保持体４０内には、上板４４、一対の
側板４５及び下板４６を筒状に構成したケーシング４７
が、一対のカバー部材４８，４９を介して配設されてお
り、この各カバー部材４８，４９と上板４４及び下板４
６とは、取付ボルト５０を介して一体状に構成されてい
る。

【００２７】前記ケーシング４７の各端部４７ａ，４７
ｂの内側位置には、第１永久磁石５１及び第２永久磁石
５２が軸方向に互いに離間して設けられており、各永久
磁石５１，５２は、図４に示すように、互いに離間して
設けられた３個の磁石片５３及び５４よりなり、各磁石
片５３，５４の磁極は異極が互いに対向するように構成
されている。なお、前記各永久磁石５１，５２により水
中に磁場を与える磁場発生手段５５を構成してると共
に、この各永久磁石５１，５２は希土類磁石よりなり、
その割れを防止するために、ステンレス薄板あるいは樹
脂フィルム等の膜体５６がその表面に覆うように形成さ
れている。

【００２８】前記上板４４と下板４６の内面４４ａ，４
６ａには、互いに異なる金属よりなる第１電極６０及び
第２電極６１が埋設した状態で設けられており、各電極
６０，６１は、前記各永久磁石５３，５４に対応する位
置にも設けられている。また第１電極６０はアルミニウ
ム、第２電極６１はカーボンから構成されていると共
に、水中に電場を与える作用を有している。アルミニウ
ム電極６０と、カーボン電極６１はアルミニウムの溶出
を防止するため、抵抗体で接続している。

【００２９】前述の図３から図５に示す電磁水処理装置
３０は、原理的には、図６で示すように構成されてお
り、図７、図８に示すように、各電極６０，６１間には
電池作用によって矢印で示す第１起電力Ｅ₁が発生し、
各磁石片５３又は５４間には、循環水４の流れに対し
て、ホール効果による起電力Ｅ₂が発生する。

【００３０】従って、前述の構成において、循環水４を
ケーシング４０内の水通路６２に通過させると、各起電
力Ｅ₁，Ｅ₂の作用によりスケールとして析出する溶質成
分（Ｃａ²⁺，Ｍｇ²⁺，ＳｉＯ₂ ^-，ＳＯ₄ ^2-）を凝集さ
せ、スケール付着を防止することができる。また、前述
の各磁石片５３又は５４の磁極の向きを図８の極性とす
ることにより、各起電力Ｅ₁，Ｅ₂の向きは同一となり、
その相乗効果によって図９に示すような起電力となり、
さらに、図８と逆の極性とすることによって第２起電力
Ｅ₂の向きは第１起電力Ｅ₁の向きと逆となり、その相殺
効果によって図９に示すような起電力となる。従って、
その起電力の大きさによって、水の電磁処理能力を区分
することができる。

【００３１】なお、前述の実施例は一例を示したもので
あり、例えば、ケーシング４７を一体として形成した場
合、また、各磁石片５３，５４を３個に限らず、他の数
とした場合等も前述の実施例と同様の効果が得られるこ
とは述べるまでもないことである。

【００３２】次に本発明による水処理方法について述べ
る。まず、冷却塔３で冷却された循環水４は戻り管２を
経て銅イオン発生部２０を通過することにより銅イオン
が添加され、アルジーの発生を防止することができる。
この場合の銅イオン濃度は、０.５〜０.８ppmとなるよ
うに制御されており、イオン濃度が０.８ppmを越えると
スイッチ２６がオフとなり、イオン濃度が０.５ppmより
低下するとスイッチ２６がオンとなる。

【００３３】前記戻り管２の散水部２ａから冷却塔３内
に散水された循環水４は、貯水部５において、電気伝導
度制御装置２４によってその電気伝導度が１２００〜１
５００μＳ／cmとなるように制御されている。この貯水
部５及び循環ポンプ１２を経た循環水４は電磁水処理部
３０において、熱交換手段１、戻り管２内面及び冷却塔
３等にスケールとして析出する溶質成分（Ｃａ²⁺，Ｍｇ
²⁺，ＳｉＯ₂ ^-，ＳＯ₄ ² ^-）を凝集させ、ＣａＣＯ₃，Ｓｉ
Ｏ₂，ＣａＳＯ₄等のスケールスラッジ５０を生成し、こ
れらのスケールスラッジ５０を浮遊状態として冷却塔３
の貯水部５まで運び底部５ａに沈澱させる。そのため、
このスケールが熱交換手段１、戻り管２内面、及び冷却
塔３に付着することを防止することができ、従来のよう
なスケールによる障害を防止することができる。

【００３４】

【発明の効果】本発明による水処理方法及び装置は、以
上のように構成されているため、次のような効果を得る
ことができる。すなわち、銅イオン発生部によるアルジ
ーキラーと電磁水処理部によるスケールキラーとを併用
してスケールとアルジーの発生を防止しているため、次
のような効果が得られる。 (1) 水処理の管理が簡単になり省力化出来る。 (2) メンテナンス費用を節約できる。 (3) 空調機、熱交換器等の冷却効率の低下が抑制でき
る。 (4) 冷却効率が良いので電気代を節約出来る。 (5) 冷却水の濃縮運転が出来るので水道代を節約出来
る。 (6) 井戸水を使っている場合には水の節約により地盤
沈下対策となる。 (7) 薬剤を用いないため、環境汚染の予防が出来る。また、例えば、ビルの空調で薬注処理と本発明による物
理的処理のコスト比較は以下の通りとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による水処理方法を適用した装置を示す
構成図である。

【図２】図１の銅イオン発生部を示す構成図である。

【図３】図１の電磁水処理部を示す断面図である。

【図４】図３のＡ−Ａ断面図である。

【図５】図３のＢ−Ｂ断面図である。

【図６】原理図である。

【図７】原理図である。

【図８】起電力を示す説明図である。

【図９】起電力の特性図である。

【図１０】従来の水処理方法を示す装置の構成図であ
る。

【符号の説明】

１熱交換手段３冷却塔４循環水１３循環水路２０銅イオン発生部２１銅イオン検出装置２２銅イオン制御装置３０電磁水処理部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】循環水(4)を冷却塔(3)と熱交換手段(1)
との間で循環するようにした水処理方法において、前記
循環水(4)のスケールの発生を、電磁水処理により抑制
すると共に、前記循環水(4)のアルジーの発生を、銅イ
オンを用いて抑制することを特徴とする水処理方法。
【請求項２】前記銅イオン濃度は、０.２〜０.８ppm
の範囲とすることを特徴とする請求項１記載の水処理方
法。
【請求項３】前記循環水(4)の電気伝導度は、１２０
０〜１５００μＳ／cmとすることを特徴とする請求項１
又は２記載の水処理方法。
【請求項４】循環水(4)を冷却塔(3)と熱交換手段(1)
を含む循環水路(13)で循環するようにした水処理装置に
おいて、前記循環水路(13)には、電磁水処理部(30)と、
銅イオンを発生する銅イオン発生部(20)とが設けられて
いる構成よりなることを特徴とする水処理装置。
【請求項５】前記銅イオン発生部(20)には、前記冷却
塔(3)内の循環水(4)の銅イオン濃度を検出する銅イオン
検出装置(21)に接続された銅イオン制御装置(22)が接続
されていることを特徴とする請求項４記載の水処理装
置。
【請求項６】前記銅イオン濃度は前記銅イオン制御装
置(22)により０.２〜０.８ppmの範囲で管理されている
構成よりなることを特徴とする請求項５記載の水処理装
置。
【請求項７】前記冷却塔(3)には前記冷却塔(3)内の循
環水(4)の電気伝導度を検出するための電気伝導度計(2
3)が設けられていることを特徴とする請求項４又は５記
載の水処理装置。