JPH1119687A - 水系におけるスケールの付着防止方法 - Google Patents

水系におけるスケールの付着防止方法

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JPH1119687A
JPH1119687A JP18124797A JP18124797A JPH1119687A JP H1119687 A JPH1119687 A JP H1119687A JP 18124797 A JP18124797 A JP 18124797A JP 18124797 A JP18124797 A JP 18124797A JP H1119687 A JPH1119687 A JP H1119687A
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JP
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water
anion exchange
supplied
scale
exchange treatment
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JP18124797A
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English (en)
Inventor
Kazuhisa Fujita
藤田  和久
Hideo Otaka
秀夫 大高
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Kurita Water Industries Ltd
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Kurita Water Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水系のスケール付着を防止して高濃縮運転を
可能とする。 【解決手段】 水系に供給する水をアニオン交換処理し
た後該水系に供給する方法において、該水系のpHが設
定値を上回る場合には該水の一部又は全部をカチオン交
換処理した後アニオン交換処理して該水系へ供給し、該
水系のpHが設定値を下回る場合には該水をカチオン交
換処理することなくアニオン交換処理のみ行って、該水
系へ供給する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は水系におけるスケー
ルの付着防止方法に係り、詳しくは冷却水系などアニオ
ン交換水を補給水とする水系におけるスケールの付着を
防止する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】開放循環冷却水系においては、ブロー水
量を低減し、高濃縮運転を行うことで節水を図ることが
望まれる。この場合、水系内の濃縮度が高められること
により、スケール成分が濃縮され、スケールが熱交換器
内等に付着して熱交換効率を悪化させたり、冷却水の通
水を阻害したりするなどのスケール障害を引き起こす。
このようなスケール障害を防止するために水系にスケー
ル防止剤を添加することが行われている。
【0003】なお、特開平6−158364号公報に
は、水系の金属の腐食を抑制するために、水系に供給す
る補給水を防食性アニオンを担持したアニオン交換樹脂
でアニオン交換処理し、アニオン交換水を水系に供給す
る方法が記載されている。
【0004】また、特開平7−316852号公報に
は、水のpH調整のために、水系に供給する水の一部又
は全部をカチオン交換処理し、その後アニオン交換処理
することが記載されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】スケール防止剤を添加
するのみでは、水系のスケールの付着防止効果は十分で
はなく、特に高濃縮運転時の冷却水系のスケール付着を
十分に防止することはできなかった。
【0006】また、特開平6−158364号公報、同
7−316852号公報には水系のスケールを防止する
ためのイオン交換処理の手法は開示されていない。
【0007】本発明は、水系のスケールの付着を効果的
に防止することができる方法を提供することを目的とす
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の水系におけるス
ケールの付着防止方法は、水が供給される水系における
スケールの付着防止方法であって、該水系のpHが第1
の所定値よりも高い場合には該水系への供給水の一部又
は全部をカチオン交換処理した後アニオン交換処理して
該水系へ供給し、該水系のpHが該第1の所定値と同一
又はそれよりも低い第2の所定値よりも低い場合には該
供給水をカチオン交換処理することなくアニオン交換処
理のみ行って該水系へ供給するようにしたことを特徴と
する。
【0009】かかる本発明では、水系への供給水のpH
が所定値よりも高いときには、アニオン交換処理に先立
ってカチオン交換処理してCa2+やMg2+等の硬度成分
を除去することにより、水系におけるスケールの付着が
防止される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。
【0011】本発明において、水系への供給水(例えば
水系に供給される補給水や、水系から抜き出して再び水
系に循環する水)をアニオン交換処理する方法として
は、該供給水をアニオン交換樹脂、好ましくはOH-
HCO3 -などの防食性アニオンを担持したアニオン交換
樹脂を充填したアニオン交換塔に通水する方法が好適で
ある。この場合の通水条件等は、水系や供給水の水質に
応じて適宜決定される。
【0012】供給水をカチオン交換処理する方法として
は、該供給水をカチオン交換樹脂、好ましくはH+ 形カ
チオン交換樹脂を充填したカチオン交換塔に通水する方
法が好適である。この場合の通水条件等も水系や供給水
の水質に応じて適宜決定される。
【0013】本発明においては、アニオン交換処理に先
立って水系内の水のpHを測定し、そのpH値が所定値
を超える場合には、供給水の一部又は全部をカチオン交
換処理することにより該供給水中のCa2+、Mg2+等の
硬度成分をH+ とカチオン交換して供給水から除去し、
スケール発生を防止する。
【0014】本発明では、水系のpHに応じた供給水の
カチオン交換処理の実行の好ましい態様としては次の
,が例示される。
【0015】 予め設定された閾値p0 よりも水系の
pHが高いときにはカチオン交換処理を行い、該閾値p
0 よりも水系のpHが低いときにはカチオン交換処理を
行わない。この場合、閾値p0 は濃縮倍数によって決定
されるが、pH8.8〜9.2の間から選定されるのが
好ましい。
【0016】 閾値としてp1 とそれよりも低いp2
とを設定しておき、水系のpHがp1 よりも高くなった
ときにカチオン交換処理を行い、その後pHがp2 より
も低くなるまでカチオン交換処理を継続し、pHがp2
よりも低くなったときにカチオン交換処理を停止する。
このの態様の場合、p1 はpH8.8〜9.2の間か
ら選定されるのが好ましい。p2 はpH8.5〜8.8
の間から選定されるのが好ましい。
【0017】なお、このカチオン交換処理を行う場合、
供給水の全量をカチオン交換処理しても良く、供給水の
一部のみをカチオン交換処理しても良い。また、水系の
pHに応じてカチオン交換処理する供給水の割合を増大
させても良い。この場合、水系のpHが高くなるほどカ
チオン交換処理する割合を連続的に増加させても良く、
段階的に増加させても良い。
【0018】なお、水系のpHと無関係に供給水をカチ
オン交換処理すると、Ca2+のように防食に寄与する成
分まで除去してしまうことになり、防食効果が低減する
が、本発明では、水系のpHが所定値よりも低いときに
はカチオン交換処理を停止するため、このような問題を
回避することができる。
【0019】本発明においては、更に水系にスケール防
止剤として低分子量ポリマーを添加するのが好ましい。
【0020】低分子量ポリマーとしては、分子量500
〜100,000、特に1000〜20,000程度の
水溶性のポリマー、具体的には、マレイン酸−イソブチ
レン共重合体、ポリアクリル酸、ポリアクリルアミドの
部分加水分解物、アクリル酸−アリロキシ−2−ヒドロ
キシプロパンスルホン酸共重合体、アクリル酸−ヒドロ
キシエチルメタクリル酸共重合体、アクリルアミドとア
リルスルホン酸共重合体、アクリル酸−マレイン酸共重
合体、アクリル酸−スチレン共重合体、アクリル酸−ス
チレンスルホン酸共重合体、ポリマレイン酸、ポリスチ
レンスルホン酸、アクリル酸−イタコン酸共重合体、ポ
リイタコン酸、アクリル酸−アクリロニトリル共重合
体、アクリル酸−ビニルスルホン酸共重合体、メチルビ
ニルエーテル−マレイン酸共重合体など公知の低分子量
ポリマーが挙げられる。
【0021】このような低分子量ポリマーの添加量は被
処理水系の水質によっても異なるが、通常の場合、水系
の保有水に対して5〜1000mg/Lとなるように、
アニオン交換処理後の補給水又は冷却塔に添加するのが
好ましい。
【0022】また、本発明では、更に塩素系バイオファ
ウリングコントロール剤等のバイオファウリング防止剤
を水系に添加するのが好ましい。
【0023】即ち、一般に、各種水系では、運転条件に
合わせて濃縮を上げてゆき、濃縮度3〜7倍となるよう
に濃縮を高める。濃縮が高められ、上昇期から保持期と
なった直後、即ち、目標とする濃縮度3〜7倍となった
直後に塩素系バイオファウリングコントロール剤を添加
してバイオファウリングを防止するのが好ましい。
【0024】塩素系バイオファウリングコントロール剤
としては、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カルシウ
ム、塩素化イソシアヌル酸塩など、水中に次亜塩素酸
(HOCl)、次亜塩素酸イオン(OCl- )を生成す
る薬剤を用いることができる。その他、Cl−MIT
(5−クロロ−2−メチル−4−イソチアゾリン−3−
オン)などの非酸化性の薬剤を用いても良い。
【0025】これら塩素系バイオファウリングコントロ
ール剤の添加量は、水系の保有水に対して0.1〜10
0mg/Lとするのが好ましい。
【0026】なお、この塩素系バイオファウリングコン
トロール剤の添加に当っては、水系内の防食性を保つた
めに、水系内の水を適宜分析して、Cl- 濃度が50m
g/L以下、好ましくは30mg/L以下となるように
水質を管理するのが好ましい。
【0027】このような本発明の方法は、特に濃縮度6
〜10倍というような高濃縮運転を行う開放循環冷却水
系の水処理に有効である。
【0028】
【実施例】図1に示す構成のパイロット試験装置を用
い、実施例方法及び比較例方法に従ってスケール付着実
験を行った。この実験装置は冷却塔3と熱交換器5とを
循環する水系に補給する補給水(原水)をアニオン交換
塔2、あるいはカチオン交換塔1及び該アニオン交換塔
2によって処理するようにした装置である。
【0029】バルブV1 を閉、バルブV2 を開としたと
きには、補給水は配管11,15、アニオン交換塔2、
配管16を通って冷却塔3へ供給され、補給水はアニオ
ン交換処理のみが施される。
【0030】バルブV1 を開、バルブV2 を閉としたと
きには、補給水はその全量が配管11,12、カチオン
交換塔1、配管13,15、アニオン交換塔2、配管1
6を通って冷却塔3へ供給され、補給水の全量がカチオ
ン交換処理及びその後のアニオン交換処理が施される。
【0031】バルブV1 及びバルブV2 の双方を開とし
たときには、補給水の一部がカチオン交換塔1及びアニ
オン交換塔2を通過し、残部はアニオン交換塔2のみを
通って冷却塔3へ供給される。即ち、補給水の一部のみ
がカチオン交換処理及びその後のアニオン交換処理が施
され、残部はアニオン交換処理のみが施される。この場
合、バルブV1 ,V2 の開度を調整することにより、カ
チオン交換塔1及びアニオン交換塔2の双方を通過する
水の割合を調整することができる。
【0032】この冷却塔3内の水には、薬品タンク4か
ら、ポンプP1 を備える配管17を経て水処理薬品が添
加される。
【0033】冷却水は、冷却塔3からポンプP2 により
配管18を経て熱交換器5に送給され、熱交換後、配管
19より冷却塔3に循環される。20は配管18から分
岐したブロー配管であり、バルブV3 を備える。冷却塔
3の水槽にはpH計6が設けられ、このpH計6の測定
結果に基いて、制御回路7によりバルブV1 及びバルブ
2 が制御される。
【0034】この試験装置の各部の仕様及び運転条件は
次の通りである。
【0035】 保有水量:100L 熱交換器:伝熱管 STB−340(直径19mm、長さ1000mm、厚さ 2mm) 流速 0.5m/s 出入口温度差(ΔT) 20℃ 滞留時間:50hr アニオン交換塔:強塩基性アニオン交換樹脂「ダウエックスモノスフィアー 550A(5%−NaHCO3 再生)」 50L SV 80/hr カチオン交換塔:強酸性カチオン交換樹脂「ダウエックスモノスフィアー 650C(5%−HCl再生)」 50L SV 80/hr 水処理薬品:マレイン酸系水溶性ポリマー 添加量 20mg/L対ブロー水量 補給水の原水として表1に示す水質の工業用水を用い
た。なお、この原水をアニオン交換塔2のみに通水した
場合の水質を表1に示す。また、この原水の全量をカチ
オン交換塔1を通した後アニオン交換塔2に通水した場
合の水質を表1に示す。さらに、冷却水の水質の許容値
を表1に示す。
【0036】
【表1】
【0037】{実施例1}工業用水をアニオン交換塔2
のみに通水した表1に示す水質のアニオン交換水を補給
水として冷却塔3に供給した。その後、200時間かけ
て一部をブローしながら濃縮度を5倍まで上げ、更に濃
縮度を上げるために運転を継続したところ、250時間
で冷却水のpHが9.2を超えた。
【0038】そこで、バルブV1 を開,バルブV2 を閉
とし、原水の全量をカチオン交換塔1及びアニオン交換
塔2に通水し、これを補給水として冷却塔3に供給し
た。
【0039】25時間この運転を継続したところ、冷却
水のpHが8.8に下がったため、バルブV1 を閉、バ
ルブV2 を開として、工業用水をアニオン交換塔2のみ
に通水して冷却塔3に供給するようにして更に運転を継
続した。
【0040】運転開始から500時間後の濃縮度は10
倍であった。この500時間の運転継続後運転を停止
し、熱交換器5内のスケール付着物量を測定したとこ
ろ、353mg/94cm2 であった。
【0041】{比較例1}実施例1において、工業用水
のカチオン交換塔への通水を行わず、アニオン交換のみ
を行った水を補給水として冷却塔に供給したこと以外は
同様にして500時間継続運転を行った。
【0042】その結果、500時間運転継続後の熱交換
器内のスケール付着物量は2250mg/94cm2
あり、大量のスケールが付着していた。
【0043】{実施例2}実施例1において、制御回路
の設定を変え、冷却水のpHが9.2を超えたときに
は、V1 ,V2 をそれぞれ半開とし、工業用水の50%
をカチオン交換塔1及びアニオン交換塔2に通水し、残
部50%はアニオン交換塔2のみに通水するようにした
こと以外は同様にして400時間の継続運転を行ったと
ころ、400時間運転継続後の濃縮度は7倍で、このと
きの熱交換器内のスケール付着量は917mg/94c
2 であった。
【0044】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の水系におけ
るスケールの付着防止方法によれば、高濃縮運転による
スケール付着が防止されるため、水系の濃縮度を高める
ことができる。また、本発明の方法は、供給水の処理方
式を水系のpHに応じて切り替えるものであるため、補
給水等の供給を自動制御することが可能であり、水質の
変動に迅速に対応して水系の水質管理を行うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例及び比較例で用いた試験装置の系統図で
ある。
【符号の説明】
1 カチオン交換塔 2 アニオン交換塔 3 冷却塔 4 薬品タンク 5 熱交換器 6 pH計 7 制御回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水が供給される水系におけるスケールの
    付着防止方法であって、 該水系のpHが第1の所定値よりも高い場合には該水系
    への供給水の一部又は全部をカチオン交換処理した後ア
    ニオン交換処理して該水系へ供給し、 該水系のpHが該第1の所定値と同一又はそれよりも低
    い第2の所定値よりも低い場合には該供給水をカチオン
    交換処理することなくアニオン交換処理のみ行って該水
    系へ供給するようにしたことを特徴とする水系における
    スケールの付着防止方法。
JP18124797A 1997-07-07 1997-07-07 水系におけるスケールの付着防止方法 Pending JPH1119687A (ja)

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